【C 语言】变量和数据类型 | 回顾 C 语言 003

前面我们已经见识过一个简单的完整 C 语言程序了，下面让我们来认识一下如何在 C 语言中定义变量，以及 C 语言中存在哪些数据类型吧！

前置知识：计算机中都是用二进制 0 和 1 来存放数据的。我们把一个二进制位称作一个比特或比特位，1字节=8比特；

1. 定义变量

基本语法如下，和我们日常语言认知中的赋值是一样的思维逻辑。只不过在编程语言中，我们定义一个变量需要告诉编译器它是什么数据类型的。这也是 C/C++ 作为强类型语言的特性之一（变量的数据类型固定，不可以修改数据类型）

plaintext

1
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数据类型 变量名1 = 初始值; // 声明并赋值（声明并定义）
数据类型 变量名2; // 只声明，不赋值（声明和定义分离）
变量名2 = 参数值; // 给变量2赋值

下面给出对应的示例

cpp

1
2
3

int a = 10;  // 声明并赋值
int b;  // 只声明，不赋值
b = 20; // 给变量赋值

2. 数据类型

C 语言支持的数据类型如下

2.1 整形

类型	存储大小	值范围
char	1 字节	-128 到 127 或 0 到 255
unsigned char	1 字节	0 到 255
signed char	1 字节	-128 到 127
int	2 或 4 字节	-32,768 到 32,767 或 -2,147,483,648 到 2,147,483,647
unsigned int	2 或 4 字节	0 到 65,535 或 0 到 4,294,967,295
short	2 字节	-32,768 到 32,767
unsigned short	2 字节	0 到 65,535
long	4 或 8 字节	-2,147,483,648 到 2,147,483,647 或 -9,223,372,036,854,775,808 到 +9,223,372,036,854,775,807
unsigned long	4 或 8 字节	0 到 4,294,967,295 或 0 到 +18,446,744,073,709,551,616
long long	8 字节	-9,223,372,036,854,775,808 到 +9,223,372,036,854,775,807
unsigned long long	8 字节	0 到 +18,446,744,073,709,551,616

上面的所有数据类型，都是整形家族的成员。

long 和 long long 本质上是 long int 和 long long int，写的时候可以省略 int。

在很多项目 / 库函数源码中，你还会看到下面两种整数类型。他们都是基础类型的一个别名。

类型	实际对应的类型	操作系统
szie_t	unsigned int	windows 11
szie_t	long unsigned int	Linux (CentOS8)
sszie_t	windows 不支持	windows 11
sszie_t	long	Linux (CentOS8)

2.1.1 char 也是整形

char 字符类型也是整形家族的一员，其底层和整形 int 的存放方式是一模一样的，只不过其只占用了 1 个字节。

在 printf 函数中，我们也可以用 %d 来打印 char 类型，最终输出的结果是 char 对应的数字。

在计算机底层中，会使用 ASCII 码表来进行数字和 char 字符之间的转换，将该表粘贴如下

定义字符的时候，我们需要给字符带上单引号作为标识，不能删除单引号，否则会被识别为变量名；也不能用双引号，双引号代表的是字符串。

cpp

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char a = 'A'; // 字符A需要带上单引号
char b;
b = 'B';

2.1.2 long 和 int 的区别

这里对 int 和 long 做一定说明：在 32 位操作系统上，int 和 long 都是 4 个字节。

这时，你可能和初学的我会有一样的疑惑：既然存放大小一样，能存放的长度也一样，那 int 和 long 有什么区别？

这是因为不同操作系统 / 编译器会有不同的默认策略，在一些很古早的操作系统上，可能会出现下面的情况：

int 只有 2 个字节
long 是 4 个字节

long 类型的含义，就是告知使用者，不管在什么操作系统上，其至少能达到和 int 一样的长度，或比 int 更长。这样只要我们需要的数据长度在 2~4 个字节之间，那就可以使用 long 来保证该变量一定会用 4 个字节来存储。避免不同平台中 int 的默认策略不同而导致的异常。

比如我们有一个占用了 3 字节的整数，在 int 为 4 字节的平台上代码能正常运行，但在 int 只有 2 字节的平台上，就无法正常运行该代码。用 long 就能避免这个问题

当然，如果你所编写的项目对内存占用不敏感，也可以无脑用 long long。

在 64 位操作系统下，int 类型是 4 个字节，long 和 long long 都是 8 个字节。

2.1.3 确定长度的 int 类型

前文提到了：“只要我们需要的数据长度在 2~4 个字节之间，那就可以使用 long 来保证该变量一定会用 4 个字节来存储。”，但实际上这种需要确定长度来存放整形的时候，还有更合适的做法。

C 语言在 ISO C99 中引入了定长整形的数据类型名，使用这一批数据类型来代替 int/long，能确保我们的数字一定会用指定二进制位数来存放。

这一批数据类型和上文提到的 szie_t/sszie_t 一样，都是在不同操作系统环境下对已有的 int/long/short 的重命名，也就是说，底层会根据当前操作系统的不同，来自己帮我们重名这些带具体位数的整形类型，只要我们用了这个数据类型，那么代码不管在任何操作系统上，只要这个操作系统支持 C99 标准，就一定能以符合我们预期的数据长度来存放对应的整形数字。

比如我们在需要 4 个字节（32 位）来存放一个有符号整数数据时，可以用 int32_t 来替代 int/long，这样就能从语言层面彻底确保我们的数字会用 32 个二进制位来存储。

更多信息可以参考博客：C 语言 —— int32_t uint32_t 及 size_t

2.3 浮点型

所谓浮点型，即 C 语言中的小数。

下表中的 E 代表是科学计数法，E+38 = 10³⁸，E-38 = 10^-38；

类型	存储大小	值范围	精度
float	4 字节	1.2E-38 到 3.4E+38	6 位有效位
double	8 字节	2.3E-308 到 1.7E+308	15 位有效位
long double	16 字节	3.4E-4932 到 1.1E+4932	19 位有效位

在库函数头文件 <float.h> 存放了浮点数的最大值和最小值的宏。这里我们采用 %E 科学计数法的方式打印出浮点数 float 类型的最大值和最小值。

cpp

#include <stdio.h>
#include <float.h>

int main()
{
   printf("float 存储最大字节数 : %d \n", sizeof(float));
   printf("float 最小值: %E\n", FLT_MIN );
   printf("float 最大值: %E\n", FLT_MAX );
   printf("精度值: %d\n", FLT_DIG );
   return 0;
}

上述代码输出结果如下

plaintext

float 存储最大字节数 : 4
float 最小值: 1.175494E-38
float 最大值: 3.402823E+38
精度值: 6

2.4 指针类型

指针类型是 C/C++ 中比较难懂的一环，这里我们暂时只学习基础的指针变量声明。对指针的深入学习会有专门的文档。

指针的基本格式就是 *，只要在原有数据类型后加一个 *，就代表是该类型的指针。在原有的变量前面加上取地址符号 &，就代表获取该变量的地址（指针）

plaintext

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2
3

int a = 10;
// ptr就是一个int*的指针；&a代表获取a变量的地址，赋值给ptr指针
int* ptr = &a;

要想使用指针来访问变量 a 中的数据，我们需要用到解引用，符号也是 *；

plaintext

1	int b = *ptr; // 通过解引用，获取到ptr指针指向的地址中的值，赋值给b

执行完毕这个代码后，变量 b 就获取到了 ptr 指针指向的地址中的值，即变量 a 的值。

指针变量中，星号 * 的个数代表指针的等级，一个 * 就代表是一级指针，两个 * 就代表是二级指针，依此类推。不同等级的指针具体的区别，会在指针章节再谈，本文档只是让大家认识数据类型的。

2.5 bool 类型

C/C++ 中还有一个特殊的类型，布尔类型，即 bool 类型。

这个类型只有两个预定义的值，分别是 false 和 true，聪明的你肯定已经明白它的作用了。主要就是用于函数的返回值，亦或者是用做 flag 标记变量，来标定真和假的。

比如：通过函数判断一个字符串是否为一个数字，是返回 true，不是返回 false

在 C 语言中使用这个变量需要引用头文件 stdbool.h，代码示例如下

#include <stdbool.h>

int main()
{
	bool a = true;  // 真
	bool b = false; // 假
	return 0;
}

该变量大小为 1 个字节，也能算作整形家族的一员（底层其实就是一个宏，分别对应 0 和 1 两个数字）

头文件 stdbool.h 非常短，这里顺带将完整的内容粘贴出来。其中出现了 define 和 ifdef 这些宏定义语法，在本站后文中都会介绍到。我们只需要关注核心：可以看到，true 是 0，false 是 1，二者就是数字罢了。

#define 名字内容 后文出现该名字的位置，全都会被替换成内容；
#define true 0 引用头文件后，后文出现的所有 true 都会在预编译阶段替换成 0；

//
// stdbool.h
//
//      Copyright (c) Microsoft Corporation. All rights reserved.
//
// The C Standard Library <stdbool.h> header.
//
#ifndef _STDBOOL
#define _STDBOOL

#define __bool_true_false_are_defined 1

#ifndef __cplusplus

#define bool  _Bool
#define false 0
#define true  1

#endif /* __cplusplus */

#endif /* _STDBOOL */