21天学通C语言-学习笔记(3)
第三章 变量与常量
在C程序中,使用常量和变量两种形式来存储和表示数值。为了保存各种不同的数据,C语言定义了一系列的数据类型。本章将重点讨论常量和变量的使用方法。通过本章的学习,要重点掌握以下内容:
- 常量的概念和使用;
- 变量的概念和使用;
- 如何声明变量;
- 如何定义变量;
- printf 函数和 scanf 函数的使用。
3.1常量与变量概述
C语言中,常量和变量都可以用来表示数据。常量的值在程序执行过程中是不可改变的,而变量的值是可变的。
3.1.1 常量
常量是指在程序运行过程中不可改变的量,C语言中的数值都可以用常量来表示。常量可以表示各种数据类型的值,其数据类型也可以从其字面形式直接获知。比如:
234的值为整数234,类型为 int 型。int 型可以存储整数;
73.43 的值为浮点数73.43,类型为 double;
‘e’表示一个字符‘e’,类型为 char 型;
037表示一个八进制整数,类型为 int 型;
﹣93LL的值为负整数﹣93,类型为 long long int 型。
【范例3-1】 显示常量的值和类型,实现方法如示例代码3-1所示。
示例代码3-1
# include <stdio.h>int main(void){/*使用printf函数输出各种常量的值*/printf("234 = %d\n",234); /*输出234的值*/printf("﹣93 = %lld\n",﹣93LL);printf("037 = %d\n",037);printf("73.43 = %lf\n",73.43);printf('e' = %c\n,'e');return 0;
}
【代码解析】本程序的功能为使用 printf 函数打印各个常量的值。每个不同类型的常量在 printf 函数中要替换的内容是不一样的,比如,int 型常量要替换的是%d,long long int 型要替换的是%lld,double 型常量要替换的是%lf,char 型要替换的是%c。
3.1.2 变量
变量,与常量相对,指可以改变的量。变量由变量名和变量值组成。变量名是一个标识符,变量值是一个数据值。在C语言中,可以使用变量名来表示变量值。
程序为每个变量都分配一个存储空间,其数据值存储在该空间内。程序可以使用变量名来访问这个存储空间,通过读取和修改该空间的内容来实现访问和修改变量。
【范例3-2】演示变量的访问和修改,实现方法如示例代码3-2所示。
示例代码3-2
# include <stdio.h>int main(void){int data = 24; /*定义变量data*/printf("data = %d\n, data+1 ); /*访问变量data/data = 26; /*修改变量值*/printf("data = %d\n",data); /*访问变量data*/return 0;
}
【代码解析】本程序定义了一个变量名为 data 的变量,其值为24。假定为其分配的内存空间的地址为0016,代码第6行和第8行表示使用 data 来获得分配给变量 data 空间的值,第7行表示使用 data 来改变分配给变量 data 空间中存储的值。
3.2 变量的使用
要使用一个变量,首先要声明和定义这个变量,然后才能使用它来表示数据。此外,还可以对变量进行多次赋值,其中,第一次赋值行为被称为对变量的初始化。
3.2.1 声明变量
声明一个变量,实际上是以特定的格式声明一个标识符,其作用是告诉编译器与标识符相关联的一些属性。变量声明包括数据类型和变量名两部分,其形式如下:
数据类型名 变量名
下面是几个变量的声明例子:
int year
double time
char flag
其中,int、double 和 char 为数据类型名。标识符 year 被声明为 int 型变量,标识符 time 被声明为 double型变量,标识符 flag 被声明为 char 型变量。
3.2.2 定义变量
定义变量的主要作用是为语句中的标识符代表的变量分配一块内存。变量定义与变量声明基本一致,变量定义包括变量声明,但比变量声明多了一个分号。其意义是:变量定义是一个完整的语句,是在运行期才能起作用的,而变量声明则是在编译器就起作用。也可以理解为,变量定义完成两个功能:第一,声明变量;第二,为变量分配内存空间。第一个功能是为编译期服务的,而第二个功能是在运行期完成的。
一般情况下,只要将变量定义语句放在使用语句之前即可。
3.2.3 使用 extern 声明变量
一般情况下,都会在变量定义语句之后才使用变量,若一定要在变量定义语句之前使用变量,也必须借助关键字 extern 来声明变量。形式如下:
extern 数据类型名 变量名;
extern语句的作用是,告诉语句该变量是在该程序的其他程序块完成定义的。例子如下:
extern int key;
extern double score;
extern char ppt;
上述语句声明了 key 为 int 型变量,score 为 double 型变量,ppt 为 char 型变量。程序运行中使用变量名访问变量内存时,会先根据它的声明来查找相应的定义语句。
【范例3-4】使用 extern 语句声明变量,实现方法如示例代码3-4所示。
示例代码3-4
#include <stdio.h>
int main(void) { /* 声明一个变量data */extern int data; /* 输出data的值 */printf("data = %d\n",data);return 0;
}int data = 23; /* 定义变量data */
【代码解析】由于变量 data 的定义语句在第10行,而第5行便使用了 data 变量。因此,在第5行语句之前需要使用extern语句声明变量,如第4行所示。
3.2.4 变量赋值及初始化
赋值是指为一个变量设定一个数值的过程。形式如下:
变量名 = 值;
其中,“=” 符号为赋值操作符,赋值操作符左边的值可能是变量的值,也可能是常量的值,还可能是其他表达式的值。该语句会将值赋给等号左边的变量名代表的变量。例如;
int a;double b;char c;a=2; /*给 a 赋值*/b=3.2; /*给 b 赋值*/c='c'; /*给 c 赋值*/
【代码解析】上面的5~7行,分别给变量a、b 和 c 赋值。语句执行后,a,b,c 的值分别为2、3.2、‘c’。而第1~3行是三个变量的定义,在这个过程中,编译器会为它们分配内存空间。变量在得到内存空间时会自动继承一个数值,即该内存空间当前保存的内容。由于程序在定义之前无法知道该内容,因此,此时变量会被赋值为一个不可知的混乱值。如果在这时使用该变量值,那么,很可能会得到不可预期的结果。
大部分的变量需要程序员在程序中以赋值的形式为其显示初始值,形式如下:
数据类型名 变量名 = 初始值;
使用初始化的方法,以上三个变量的赋值可以改写为:
int a = 2;double b = 3.2;char c = 'c';
可以在一个语句中定义多个同类型的变量,形式如下:
数据类型名 变量1,变量2,变量3 …;
例如,要定义三个 int 型变量,可以写为:
int a, b, c;
但若要在一个语句中初始化多个变量,仍需逐个为其赋值。例如:
int a = 2, b = 2, c = 2;
若只在末尾赋值,语句如下:
int a, b, c = 2;
那么,只有 c 被赋值为2,变量 a 和变量 b 的值仍然未被初始化,为不可知值。
【范例3-5】 展示初始化的变量和为初始化的变量,实现方法如示例代码3-5所示。
示例代码3-5
#include <stdio.h>int main(void){int x; /*定义x但不对其初始化*/int y = 2; /*定义并初始化y*/int a, b, c = 3; /*定义3个变量,只初始化c*/int i = 3, j = 3, k = 3; /*定义3个变量,并全部初始化*/printf("x = %-8d y = %d\n", x, y); /*输出x和y的值*/printf("a = %-8d b = %-8d\n c=%-8d\n", a, b, c); /*输出a、b和c的值*/printf("i = %-8d j = %-8d k = %-8d\n", i, j, k); /*输出i、j和k的值*/return 0;
}
【运行结果】产生警告:变量a、b和c未初始化。
【代码解析】第4行的变量x、第7行的变量a和b都未初始化,因此,它们的值由其分配的内存状况决定。
- 另外,程序第10行、第11行和第12行的 printf 函数中“%-8d”的作用是定义输出格式,使输出的int型数据至少占8个位置,且从8个位置的最左端开始摆放。如果显示的数据少于8个字符,则添加空格补足8个位置;如果显示的数据多于8个字符,则继续占用后续位置。
3.2.5 地址操作符和指针操作符
变量被定义后,都会占用一块内存,而内存都是有地址的。变量内存地址也可以直接成为变量的地址。C语言提供了地址操作符(&)来获取变量(内存)的地址,同时,还提供了指针操作符(*)来获取某地址上的内存内容。
- 地址操作符(&)
要获取一个变量的地址,在该变量名前加“&”即可。此外,地址操作符只能使用变量作为操作数,不能将其用在常量前面。
- 指针操作符(*)
要取得一个地址中的内容,可以使用指针操作符(*)。指针操作符的操作对象必须为地址,例如:
*(&data)。其中,&data 是 data 的地址,在前面加指针操作符即可获得该地址的存储内容。指针操作符使用的对象只能为变量地址。
【范例3-6】展示如何使用地址操作符和指针操作符,实现方法如示例代码3-6所示。
示例代码3-6
#include <stdio.h>int main(void){int key = 0; /*定义变量key*/printf("Please input a integer:");scanf("%d", &key); /*为key赋值*/printf("&key\t= %p\n", &key); /*输出key的值*/printf("&key\t= %p\n", &key); /*输出key的地址*/printf("*(&key)\t= %d\n", *(&key)); /*再次输出key的值*/return 0;
}
【代码解析】本程序定义了一个变量 key,为其赋值后,依次输出它的值、地址,以及它的地址值指向的内存空间的内容。
- 第8行,使用 printf 函数打印变量 key 的值。其中,printf 函数中的“\t”
输出时相当于一个Tab键,其目的是对齐输出的结果。 - 第10行,在变量 key 之前使用“&”可以获得变量 key 的地址,将其传给printf函数,便可以向屏幕输出 key 的地址值。
3.3 格式化输入/输出
格式化输入是指按照给定的格式从输入设备读取数据。相应地,格式化输出是指按照给定的格式向输出设备输出字符串。C语言提供了 printf 函数和 scanf 函数来实现数据的格式化输出和输入,这两个函数是C语言中最常用的输入/输出函数。
3.3.1 标准输出函数——printf函数
printf函数属于C程序的标准库函数,使用这个函数时必须包含头文件“stdio.h”。printf函数的功能是向标准输出打印特定的内容。调用的标准形式如下:
printf(参数1,参数2,参数3,参数4…);
参数1为一串包含在一对引号内的字符,即字符串;参数2、参数3及其后的所有参数为要输出的数值。为方便表述,将其形式改写为:
printf(字符串,参数列表);
输出的内容是一串包含在一对引号内的字符。如果要输出某个变量值,该字符串必须还有一些‘%’字符。printf 函数会自动在’%‘之后识别若干个有效字符,组成一定的输出格式,最后这些被识别为输出格式的’%'和字符都会被参数列表中的参数值顺序替代。
【范例3-7】展示printf函数的使用,实现方法如示例3-7所示。
示例代码3-7
#include <stdio.h>int main(void){int intValue1 = 1; /*定义第1个int型变量*/int intValue2 = 2; /*定义第2个int型变量*/char charValue = 's'; /*定义一个char型变量*/printf("intValue1 = %d\n", intValue1); /*输出第1个变量*/printf("intValue2 = %d\n", intValue2); /*输出第2个变量*/printf("charValue = %c\n", charValue); /*输出第3个变量*/return 0;
}
【代码解析】本程序定义了三个变量,并使用printf函数来打印三个变量的值。其中,第8行的“%d”被intValue 的值1代替,结果为intValue1 = 1;第9行中的“%d”被intValue2的值2代替,结果为intValue2 = 2d;第10行中的“%c”被charValue的值‘s’代替,\n是转义字符,作用是换行,其余字符按原样输出。
3.3.2 标准输入函数——scanf函数
scanf 函数属于C程序的标准库函数,使用这个函数时也必须包含头文件“stdio.h”。scanf 函数调用的标准形式如下:
scanf(参数1,参数2,参数3,参数4…);
参数1为一串包含在一对引号内的字符,即字符串;参数2、参数3及其后的所有参数为要输出的数值。为方便表述,将其形式改写为:
scanf(字符串,参数列表);
scanf 函数的功能是从标准输入,即从键盘以特定格式读入数值,并将其依次赋值给它的参数列表中的参数指向的内存空间。如果要给变量赋值,该字符串必须还有一些‘%’字符。scanf 函数会自动在’%'之后识别若干个有效字符为特定格式。需要注意的是,与 printf 函数不同,scanf 函数的参数列表必须使用变量地址。scanf 函数从标准输入接口读取字符串后,会依照字符串中的格式相应地转换为相应的数值,再将这些数值依次写到参数列表中对应的变量地址的内存空间上。
int intValue = 0; /* 定义并初始化 intValue */float floatValue = 0.0; /* 定义并初始化 floatValue */char charValue = 0; /* 定义并初始化 charValue */scanf("%d, %f, %c", &intValue, &floatValue, &charValue); /* 给三个变量赋值 */
那么在键盘需要输入的内容为: 一个整数、一个逗号、一个浮点数、逗号和一个字符。比如从键盘输入为:23,,23.54,c
那么,intValue 被赋值为23,floatValue 被赋值为23.54,charValue 被赋值为‘c’。
【范例3-8】展示 printf 函数和 scanf 函数的使用,实现方法如示例3-8所示。
示例代码3-8
#include <stdio.h>int main(void){int u = 0; int v = 0; printf("Th%cs is %c te%cting program%c!!\n",\/* \为分行号 */'i', 'a', 's', '!'); /* 使用printf函数输出一个字串 */scanf("ooo%dooo%dooo", &u, &v); /* 使用scanf函数为 u 和 v 赋值 */printf("u = %d, v = %d.\n", u, v); /* 使用printf函数输出 u 和 v 的值 */return 0;
}
【代码解析】本程序的代码分析如下:
第8行末的“\”的作用为分行,把一行分为两行写,编译器处理时会将下一行的内容和本行内容处理成一行。本行和第9行一起调用了一个 printf 函数,4个char型常量替代第8行中相应的“%c”后输出,结果为
This is a testing program!!!第11行为 scanf 函数,作用是为两个 int 型变量赋值。其字符串为 “ooo%dooo%dooo”,如果要从标准输入获得想要的整数,必须先输入“ooo”后,输入一个整数,再输入“ooo”后,输入一个整数,再次输入“ooo”,scanf函数才能正常处理字串,为变量赋值。比如键入 ooo123ooo456ooo,输出结果为 u = 123, v = 456.
3.4 数据类型简介
C语言中的数据是以数据类型的形式来组织的,所有的常量和变量都属于某种数据类型。C语言定义了一系列的关键字来组成数据类型名,下面是C语言中的常用数据类型:
[ signed | unsigned ] short int
[ signed | unsigned ] int
[ signed | unsigned ] long int
[ signed | unsigned ] long long int
char
float
double
long double
void
数据类型名 []
数据类型名 *
struct struct_name
enum enum_name
union union_name
其中,第1~8行为C语言的基本数据类型;第9行为 void 类型;第10行为数组类型;第11行为指针类型;第12 ~14 行为三种高级数据类型。
3.5 小结
本章介绍了变量和常量的概念,并重点讨论了变量的使用,包括变量的声明、定义、赋值和初始化,同时,还介绍了 printf 函数和 scanf 函数的使用,以及对各种数据类型的处理方法,最后罗列了C语言中的各种数据类型。在第4章中,将接触到几种基本数据类型的使用。
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