数据类型和输入输出

1.存放数据的小箱子——变量

在《二进制思想以及数据的存储》一节中讲到：

1. 计算机要处理的数据（诸如数字、文字、符号、图形、音频、视频等）是以二进制的形式存放在内存中的；
   
2. 我们将8个比特（Bit）称为一个字节（Byte），并将字节作为最小的可操作单元。
   

 

编程中我们会经常处理各种数据，与内存打交道。我们不妨先从最简单的整数说起，看看它是如何放到内存中去的。

 

现实生活中我们会找一个小箱子来存放物品，一来显得不那么凌乱，二来方便以后找到。计算机也是这个道理，我们需要先在内存中找一块区域，规定用它来存放整数，并起一个好记的名字，方便以后查找。这块区域就是“小箱子”，我们可以把整数放进去了。

 

C语言中这样在内存中找一块区域：

int a;

int 又是一个新单词，它是 Integer 的简写，意思是整数。a 是我们给这块区域起的名字；当然也可以叫其他名字，例如 abc、mn123 等。

 

这个语句的意思是：在内存中找一块区域，命名为 a，用它来存放整数。

注意 int 和 a 之间是有空格的，它们是两个词。也注意最后的分号，int a表达了完整的意思，是一个语句，要用分号来结束。

不过int a;仅仅是在内存中找了一块可以保存整数的区域，那么如何将 123、100、999 这样的数字放进去呢？

 

C语言中这样向内存中放整数：

a=123;

= 是一个新符号，它在数学中叫“等于号”，例如 1+2=3，但在C语言中，这个过程叫做赋值（Assign）。赋值是指把数据放到内存的过程。

 

把上面的两个语句连起来：

int a;
a=123;

就把 123 放到了一块叫做 a 的内存区域。你也可以写成一个语句：

int a=123;

a 中的整数不是一成不变的，只要我们需要，随时可以更改。更改的方式就是再次赋值，例如：

int a=123;
a=1000;
a=9999;

第二次赋值，会把第一次的数据覆盖（擦除）掉，也就是说，a 中最后的值是9999，123、1000 已经不存在了，再也找不回来了。

 

因为 a 的值可以改变，所以我们给它起了一个形象的名字，叫做变量（Variable）。

 

int a;创造了一个变量 a，我们把这个过程叫做变量定义。a=123;把 123 交给了变量 a，我们把这个过程叫做给变量赋值；又因为是第一次赋值，也称变量的初始化，或者2.赋初值。

 

你可以先定义变量，再初始化，例如：

int abc;
abc=999;

也可以在定义的同时进行初始化，例如：

int abc=999;

这两种方式是等价的。

2.在屏幕上显示整数——输出

我们定义了一个变量 abc 并给它赋值，例如：

int abc=100;

现在我们希望运行一下，看看效果，怎么才能在屏幕上显示呢？

 

puts 是 output string 的缩写，只能用来输出字符串，不能输出整数，我们需要用另外一种方法，那就是——printf。

 

printf 比 puts 更加强大，不仅可以输出字符串，还可以输出整数、小数、单个字符等；输出格式也可以自己定义，例如：

1. 以二进制、八进制、十六进制形式输出；
   
2. 要求输出的数字占 n 个字符的位置；
   
3. 控制小数的位数。
   

 

printf 是 print format 的缩写，意思是“格式化打印”。这里所谓的“打印”就是在屏幕上显示内容，与“输出”的含义相同，所以我们一般称 printf 是用来格式化输出的。

 

先来看一个简单的例子：

printf("C语言中文网");

这个语句可以在屏幕上显示“C语言中文网”，与puts("C语言中文网");的效果完全相同。

 

输出变量 abc 的值：

int abc=999;
printf("%d", abc);

这里就比较有趣了。先来看%d，d 是 decimal 的缩写，意思是十进制数，%d 表示以十进制的形式输出。输出什么呢？输出 abc 的值。%d 与 abc 是对应的，也就是说，会用 abc 的值来替换 %d。

 

再来看个复杂点的：

int abc=999;
printf("The value of abc is %d !", abc);

会在屏幕上显示：

The value of abc is 999 !

 

你看，字符串 "The value of abc is %d !" 中的 %d 被替换成了 abc 的值，其他字符没有改变。这说明 %d 比较特殊，不会原样输出，会被替换成对应的变量的值。

 

再来看：

int a=100;
int b=200;
int c=300;
printf("a=%d, b=%d, c=%d", a, b, c);

会在屏幕上显示：

a=100, b=200, c=300

 

再次证明了 %d 与后面的变量是一一对应的，第一个 %d 对应第一个变量，第二个 %d 对应第二个变量……

 

我们把代码补充完整，体验一下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int a=100;
    int b=200;
    int c=300;
    printf("a=%d, b=%d, c=%d\n", a, b, c);
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

a=100, b=200, c=300

请按任意键继续. . .

 

我们也可以不用变量，直接将数据输出：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    printf("The output: %d, %s\n", 1234, "Think you");
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

The output: 1234, Think you

 

s 是 string 的简写，%s 表示输出字符串。

3.更多类型的数据——小数和字符

int 可以用来表示整数，但是对小数却无能为力。请看下面的代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int a=1234.888;
    printf("a=%d\n", a);
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

a=1234

请按任意键继续. . .

 

看，小数点后面的数字被丢弃了。

①.小数

在C语言中，我们使用 float 来表示小数，例如：

float a=123.888;
float b=0.302;
float c=98.0;

float 是“浮点数”的意思，我们暂时可以认为浮点数就是小数，不必深究，不影响我们的学习。

 

输出浮点数用%f，请看下面的例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    float a=123.888;
    float b=0.302;
    float c=98.0;
    float d=1.23002398;
    float e=123;  // 整数
    printf("a=%f \nb=%f \nc=%f \nd=%f \ne=%f\n", a, b, c, d, e);
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

a=123.888000

b=0.302000

c=98.000000

d=1.230024

e=123.000000

 

%f 默认保留六位小数，不足六位以 0 补齐，超过六位按四舍五入截断。也可以将整数赋值给 float 类型变量。

②.字符

 

我们前面提到过字符串，它是多个字符的集合，例如 "abc123"；当然也可以只包含一个字符，例如 "a"、"1"。

 

但是为了使用方便，我们可以用 char 来专门表示一个字符，例如：

char a='1';
char b='$';
char c='X';
char d=' ';  // 空格也是一个字符

char 类型的字符用单引号 ' ' 来包围，而字符串用双引号" "包围，大家不要混淆，否则编译会出错。

数据类型

 

整数、浮点数、字符都是C语言中会使用到的数据，它们有一个专业的称呼，叫做数据类型（Data Type）。例如：

int a=1;
float b=10.09;
char c='@';

我们就可以说 a、b、c 的数据类型不同，a 是整型变量，b 是浮点型变量，c 是字符型变量。

 

整型、浮点型、字符型是C语言中的基本数据类型，必须要掌握，后续我们还会介绍更多数据类型，甚至可以自己定义一种新的类型。

注意：字符串比较特殊，C语言中没有这个数据类型，不能使用string a="abc123";这种方式来定义字符串，后面我们会讲解为什么。

③.字符与整数

 

先看下面一段代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    char a=69;
    char b=0x46;  // 十六进制数以 0x 或 0X开头
    char c='G';
    int d=72;
    printf("a1=%c, a2=%d, b=%c, c=%d, d=%c\n", a, a, b, c, d);
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

a1=E, a2=69, b=F, c=71, d=H

代码第6行中，//及其后面的内容为注释（Comments）。注释用来对程序进行说明，编译器会忽略它，不去执行。

在ASCII码表中，E、F、G、H 的值分别是 69、0x46 (十进制为 70)、71、72。给 char 变量一个整数，然后以 %c 输出，它会根据 ASCII 码表转换成对应的字符，如果以 %d 输出，那么还是整数。同样，一个 char 变量以 %d 输出，会转换成对应的 ASCII 码值。反过来，int 变量以 %c 输出，会转换成对应的字符。

 

可以看出，ASCII 码将字符和整数联系起来了，你可以给 char 变量一个整数，也可以给 int 变量一个字符，它们可以相互转换。

4.小箱子有多大——取值范围

2015年05月20日，在纳斯达克上市的苹果公司市值达到了 7628.40 亿美元，是有史以来市值最高的公司，并且最有希望成为世界上第一个市值破万亿的公司。乔布斯辞世后，很多人质疑库克能不能再创辉煌，数据不会说谎，苹果公司市值已经翻倍，乔布斯没有选错接班人，iPhone 6 也顺应了大屏手机的趋势。

 

那么，我们不妨将苹果公司的市值输出一下，看看是多长的一串数字：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int value=7628400000000;
    // AAPL 是苹果公司的股票代码
    printf("The market value of AAPL is %d !\n", value);
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

The market value of AAPL is 538082304 !

 

让人惊讶的是，市值瞬间蒸发，只剩下 5.38 亿美元，与达内的市值相当，刚刚够上市的体量。

 

这是因为，一般情况下 int 类型在内存中占用 4 个字节的空间，也就是32位，理论上所能表示的最大数是 2^32 - 1 = 0xFFFFFFFF = 4,294,967,296 ≈ 42.95 亿，7628.40 亿显然超出了它的范围，会发生溢出（Overflow）。就像水一样，多出的会流到木桶外面，如果数字超过32位，比如35位，那么就会有3位丢失，当然不能表示原来的值。

 

我们来验证一下 int 的最大值：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int value=0xffffffff;
    printf("The maximum value of \"int\" is %d .\n", value);
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果：

The maximum value of "int" is -1 .

 

这和我们期望的结果不一样：我们期望输出 4294967296，但实际输出的却是八竿子打不着的 -1。

 

这是因为，整数有正负之分，我们需要在32位中选择一位用来标明到底是正数还是负数，这一位就是最高位。也就是说，0~30位表示数值，31 位表示正负号。如下图所示：

 

注意：在编程语言中，计数往往是从0开始，例如字符串 "abc123"，我们称第 0 个字符是 a，第 1 个字符是 b，第 5 个字符是 3。这和我们平时从 1 开始计数的习惯不一样，大家要慢慢适应，培养编程思维。

如果我们希望能表示更大些的数值，也可以不使用符号位，而用关键字unsigned来声明变量，例如：

// 下面的两种写法都是正确的，使用 unsigned 时可以不写 int
unsigned int a=100;
unsigned a=999;

这样，就只能表示正数了。unsigned 类型的整数需要用%u来输出。

 

我们来验证一下上面的说法：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int a=1234;
    unsigned a1=1234;
    int b=0x7fffffff;
    int c=0x80000000;  // 0x80000000 = 0x7fffffff + 0x1
    int d=0xffffffff;
    unsigned e=0xffffffff;
    printf("a=%d, a(u)=%u\n", a, a);
    printf("a1=%d, a1(u)=%u\n", a1, a1);
    printf("b=%d, b(u)=%u\n", b, b);
    printf("c=%d, c(u)=%u\n", c, c);
    printf("d=%d, d(u)=%u\n", d, d);
    printf("e=%d, e(u)=%u\n", e, e);
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

a=1234, a(u)=1234

a1=1234, a1(u)=1234

b=2147483647, b(u)=2147483647

c=-2147483648, c(u)=2147483648

d=-1, d(u)=4294967295

e=-1, e(u)=4294967295

 

我们发现，无论变量声明为 int 还是 unsigned，只有当以 %u 格式输出时，才会作为无符号数处理；如果声明为 unsigned，却以 %d 输出，那么也是有符号数。

 

为了更加灵活的表示数据，合理利用内存资源，C语言还使用另外两个关键字来表示整数，那就是 short 和 long。short 表示短整型，long 表示长整型，这里的“长短”是针对 int 来说的。C语言规定，short 的长度不能大于 int，long 的长度不能小于 int。

 

unsigned表示有无符号位，short、int、long表示所占内存的大小，不要混淆，请看下面的例子：

long int a=1234;
long b=299;
unsigned long int c=999;
unsigned long d=98720;
short int m=222;
short n=2094;
unsigned short int p=3099;
unsigned int q=68893;

值得一提的是：C语言是70年代的产物，那个时候以及后面的十几年，是8086的天下，计算机的软硬件都是16位的，按照C语言的规定，short 一般占2个字节，int 也占2个字节，long 占4个字节。

 

现在的计算机已经甩开8086几条街，CPU、操作系统、编译器都已经支持到32位或者64位，所以 short 一般占2个字节，int 占 4 个字节，long 也占 4 个字节。

 

你看，C语言为了兼容硬件，追求效率，对数据类型的规定不是那么严谨，short 不一定真的“短”，long 也不一定真的“长”，这增加了我们学习和开发的成本。

在Java中不存在这样的情况，数据类型的长度是板上钉钉的，short 一定是 2 个字节，int 是 4 个字节，long 是 8 个字节，多么简单。但这是以牺牲效率为代价的。在编程语言中，简单和效率一直是相互矛盾的，几个语句搞定的代码往往效率不高，追求高效的代码往往需要自己实现，可能要几百行。

①.其他数据类型的长度

 

现在的计算机软硬件配置都已经支持到32位或者64位，这里以及后面提到的数据类型长度，都只考虑现代计算机，不再关心古董机器——16位机。

 

char 的长度始终都是1个字节。

 

float 的长度为 4 个字节，是单精度浮点数。为了更加精确，表示更大或者更小的浮点数，可以使用 double。double 占用 8 个字节，是双精度浮点数。

 

最后，我们来总结一下现代计算机中各种数据类型的长度。

说  明	字符型	短整型	整型	长整型	单精度浮点型	双精度浮点型
数据类型	char	short	int	long	float	double
所占字节	1	2	4	4	4	8

注意：unsigned 表示有无正负号，不会影响数据类型长度。

sizeof

 

sizeof 用来计算数据所占用的内存空间，以字节计。如果你忘记了某个数据类型的长度，可以用 sizeof 求得，请看下面的代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int m=290;
    float n=23;
    printf("int = %d\n", sizeof(m));
    printf("float = %d\n", sizeof(n));
    printf("double = %d\n", sizeof(double));
    printf("A = %d\n", sizeof('A'));
    printf("23 = %d\n", sizeof(23));
    printf("14.67 = %d\n", sizeof(14.67));
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

int = 4

float = 4

double = 8

A = 1

23 = 4

14.67 = 8

 

sizeof 的操作数既可以是变量、数据类型，还可以是某个具体的数据。细心的读者会发现，sizeof(14.67) 的结果是8，不错，因为小数默认的类型就是double。

5.加减乘除运算

C语言也可以进行加减乘除运算，但是运算符号与数学中的略有不同，见下表。

	加法	减法	乘法	除法	求余数
数学	+	-	×	÷	无
C语言	+	-	*	/	%

加号、减号与数学中的一样，乘号、除号不同，另外C语言还多了一个求余数的运算符。

 

我们先来看一段代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int a=12;
    int b=100;
    float c=8.9;
    int m=a+b;
    float n=b*c;
    double p=a/c;
    int q=b%a;
    printf("m=%d, n=%f, p=%lf, q=%d\n", m, n, p, q);
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

m=112, n=889.999962, p=1.348315, q=4

b*c 的结果很明显是890，但是却输出一个近似数，这里涉及到浮点数的运算原理，并且实际开发中较少使用浮点数运算，所以这里我们不再深究。

你也可以让数字直接参与运算：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int a=12;
    int b=100;
    float c=8.9;
    int m=a-b;  // 变量参与运算
    int n=a+239;  // 有变量也有数字
    double p=12.7*34.3;  // 数字直接参与运算
    printf("m=%d, n=%f, p=%lf\n", m, n, p);
    printf("m*2=%d, 6/3=%d, m*n=%ld\n", m*2, 6/3, m*n);
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

m=-88, n=-0.000000, p=0.000000

m*2=-176, 6/3=2, m*n=-22088

注意：除数不能是 0，所以诸如int a=3/0;这样的语句是错误的。

再来看一个例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int a=12;
    int b=10;
    printf("a=%d\n", a);
    a=a+8;
    printf("a=%d\n", a);
    a=a*b;
    printf("a=%d\n", a);
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

a=12

a=20

a=200

 

第一次输出 a 原来的值；a=a+8;相当于用a+8的值替换原来 a 的值，所以第二次输出 20；第三次用a*b的值替换第二次的值，所以是 200。

 

注意：a=a+8;可以写成a+=8;，a=a*b;可以写成a*=b。这仅是一种简写，不会影响效率，其他运算符也可以这样写。

①.加一和减一

 

一个整数自身加一可以这样写：

a+=1;

它等价于 a=a+1;。

 

但是在C语言中还有一种更简单的写法，就是 a++; 或者++a; 。这种写法叫做自加或自增；意思很明确，就是自身加一。

 

相应的，也有a--和--a，叫做自减，表示自身减一。

 

++和--分别称为自增和自减运算符。

 

那么，++ 在前面和后面有区别吗？

 

请看下面的例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int a=12;
    int a1=a++;
    int b=10;
    int b1=++b;
    printf("a=%d, a1=%d\n", a, a1);
    printf("b=%d, b1=%d\n", b, b1);
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

a=13, a1=12

b=11, b1=11

 

我们来分析一下：

1) 执行a1=a++;，a 的值并不会立马加 1，而是先把 a 原来的值交给 a1，然后才能加 1。a 原来的值是 12，所以 a1 的值是 12；而 a 因为加 1，最终的值是 13。

 

2) 执行b1=++b;，b 的值会立马加1，变成11，然后才将 b 的值交给 b1。因为此时 b 的值已经是11，所以 b1 的值自然也就是 11 了。

 

可以看出：a1=a++;会先进行赋值操作，再进行自增操作；而b1=++b;会先进行自增操作，再进行赋值操作。

 

所以，我们把诸如a++这样的操作叫做后自增，也就是先进行其他操作，再进行自增操作；而把++a叫做前自增，会先进行自增操作，再进行其他操作。

 

相应的，a--叫做后自减，--a叫做前自减，意思与++相同。

自增自减非常方便，后续编程中会经常用到，大家要注意区分。

为了强化记忆，我们再来看一个自增自减的综合示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int a=12;
    int b=1;
    int c=a-(b--);  // ①
    int d=(++a)-(--b);  // ②
    printf("c=%d, d=%d\n", c, d);
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

c=11, d=14

 

我们来分析一下：

1) 执行语句①时，会先进行a-b运算，结果是11，然后 b 再自减，就变成了 0，最后再将a-b的结果（也就是11）交给 c，所以 c 的值是 11。

 

2) 执行语句②之前，b 的值已经变成 0。对于d=(++a)-(--b)，a 会先自增，变成 13，然后 b 再自减，变成 -1，最后再进行13-(-1)，结果是14，交给 d，所以 d 最终是 14。

6.更加优美的C语言输出

虽然我们已经熟悉了 printf，但是还没有把它发挥到极致，printf 可以有更加“炫酷”的输出。

 

假如现在老师要求我们用C语言输出一个 4×4 的整数矩阵，为了增强阅读性，数字要对齐，怎么办呢？我们显然可以这样来做：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int a1=20, a2=345, a3=700, a4=22;
    int b1=56720, b2=9999, b3=20098, b4=2;
    int c1=233, c2=205, c3=1, c4=6666;
    int d1=34, d2=0, d3=23, d4=23006783;
    printf("%d        %d       %d       %d\n", a1, a2, a3, a4);
    printf("%d     %d      %d     %d\n", b1, b2, b3, b4);
    printf("%d       %d       %d         %d\n", c1, c2, c3, c4);
    printf("%d        %d         %d        %d\n", d1, d2, d3, d4);
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果：

20        345       700       22

56720     9999      20098     2

233       205       1         6666

34        0         23        23006783

矩阵一般在大学的《高等数学》中会讲到，m×n 的数字矩阵可以理解为把 m×n 个数字摆放成 m 行 n 列的样子。

看，这是多么地自虐，要敲那么多空格，还要严格控制空格数，否则输出就会错位。

 

类似的需求随处可见，整齐的格式会更加美观，让人觉得生动有趣。我们大可不必像上面一样，printf 可以更好的控制输出格式。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int a1=20, a2=345, a3=700, a4=22;
    int b1=56720, b2=9999, b3=20098, b4=2;
    int c1=233, c2=205, c3=1, c4=6666;
    int d1=34, d2=0, d3=23, d4=23006783;
    printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", a1, a2, a3, a4);
    printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", b1, b2, b3, b4);
    printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", c1, c2, c3, c4);
    printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", d1, d2, d3, d4);
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

20        345       700       22

56720     9999      20098     2

233       205       1         6666

34        0         23        23006783

这样写起来更加方便，即使改变某个数字，也无需修改 printf 语句。

 

%-9d中，d表示以十进制输出，9表示最少占9个字符的宽度，宽度不足以空格补齐，-表示左对齐。综合起来，%-9d表示以十进制输出，左对齐，宽度最小为9个字符。大家可以亲自试试%9d的输出效果。

 

printf 格式控制字符串的完整形式如下：

%[flags][width][.precision]type

1) type 也就是以什么类型输出，比如 %d、%f、%c，type 就分别对应 d、f、c；%-9d中 type 对应 d。type 必须有。

 

2) width 表示最小输出宽度，也就是占几个字符的位置；%-9d中 width 对应 9。

注意：[xxx] 并不是C语言规定的格式，只是一种习惯写法，表示此处的内容可有可无，后面会经常见到这样的写法。

对于整数和小数，默认右对齐，不足的宽度以空格补齐，例如：

printf("%10d%12f", 234, 9.8);

输出结果为：

       234    9.800000

234 前面共有7个空格，9.8 前面有4个空格。

 

3) .precision 表示输出精度。

 

对于 %d，.precision 表示的其实是最小输出宽度，与 width 不同的是，不足的宽度以 0 补齐，例如：

printf("%.10d\n", 4309);

输出结果为：

0000004309

 

对于 %f，.precision 表示小数的位数，不足以 0 补齐，也就是精度，例如：

printf("%.10f %.3f\n", 23.988, 2.9328745);

输出结果为：

23.9880000000 2.933

 

4) flags 是标志字符，%-9d中 flags 对应-

几种常见的标志字符

标志字符	含  义
-	左对齐
+	输出符号（正号或负号）
空格	输出值为正时冠以空格，为负时冠以负号
#	对c、s、d、u类无影响； 对o类，在输出时加前缀o； 对x类，在输出时加前缀0x； 对e、g、f 类当结果有小数时才给出小数点。

7.从键盘输入数据

puts 可以输出字符串，printf 可以输出多种类型的数据，另外还有 putchar，可以输出单个字符，例如：

putchar('a');
putchar(7);
putchar('\x46');

输出结果：

aF  // 同时会听到喇叭发出“嘟”的声音

程序是人机交互的媒介，有输出必然也有输入。在C语言中，使用 scanf 从键盘获取用户输入的数据。

 

scanf 是 scan format 的缩写，意思是格式化扫描，这里可以理解为从键盘获得用户输入。我们先来看一个例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int a, b;
    scanf("%d %d", &a, &b);
    printf("a+b=%d\n", (a+b));
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果：

34 29 ↙

a+b=63

 

从键盘输入 34，空格，再输入 29，然后回车（↙表示回车），就会看到两个数相加的结果。

 

scanf 和 printf 非常相似：

scanf("%d %d", &a, &b);  // 获取用户输入的两个整数，分别赋值给变量 a 和 b
printf("%d %d", a, b);  // 将变量 a 和 b 的是在显示器上输出。

它们都有格式控制字符串，都有变量列表。不同的是，scanf 的变量前要带一个&符号；&称为取地址符，也就是获取变量在内存中的地址。

 

在《二进制思想以及数据的存储》一节中讲到，数据是以二进制的形式保存在内存中的，字节（Byte）是最小的可操作单位。为了便于管理，我们给每个字节分配了一个编号，使用该字节时，只要知道编号就可以，就像每个学生都有学号，老师会随机抽取学号来让学生回答问题。字节的编号是有顺序的，从 0 开始，接下来是 1、2、3……

 

下图是 4G 内存中每个字节的编号（以十六进制表示）：

 

 

这个编号，就叫做地址（Address）。int a; 会在内存中分配四个字节的空间，我们将第一个字节的地址称为变量 a 的地址，也就是 &a 的值。对于前面讲到的整数、浮点数、字符，都要使用 & 获取它们的地址，scanf 会根据地址把读取到的数据写入内存。

 

我们不妨将它们的地址输出看一下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int a='F';
    int b=12;
    int c=452;
    printf("&a=%#x, &b=%#x, &c=%#x\n", &a, &b, &c);
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

&a=0x18ff48, &b=0x18ff44, &c=0x18ff40

 

 

图：a、b、c 的内存地址

注意：你看到的地址是虚拟地址，并不等于它在物理内存中的地址。虚拟内存是现代操作系统因内存管理的需要才提出的概念，dos 下没有这个概念，用户看到的都是真实的地址。CPU 操作的是物理内存地址，所以虚拟地址必须经过转换才能交给 CPU，这是 OS 的工作，对用户是透明的。

再来看一个 scanf 的例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int a, b, c, age;
    float scores;
    scanf("a=%d,b=%d,c=%d", &a, &b, &c);
    printf("a+b+c=%d\n\n", (a+b+c));
    fflush(stdin);  // 清空缓冲区
    scanf("Tom's age is %d, his scores is %f.", &age, &scores);
    printf("age=%d, scores=%f.\n", age, scores);
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果：

a=230,b=400,c=5009↙

a+b+c=5639

 

Tom's age is 16, his scores is 94.5.↙

age=16, scores=94.500000.

先输入a=230,b=400,c=5009，回车，就可以得到 a+b+c 的值；再输入Tom's age is 16, his scores is 94.5.，回车，就可以得到年龄和成绩。

 

fflush(stdin);用来清空输入缓冲区，这是什么意思呢？

 

在内存中，有一块区域（比如512字节）专门用来保存用户输入的数据，遇到 scanf 时，程序会首先检查该区域是否有数据：

1. 如果没有，就等待用户输入，用户从键盘输入的每个字符都会暂时保存到这里，直到按下回车键，输入结束，scanf 再从这里读取数据，赋值给变量。
   
2. 如果有数据，哪怕是一个字符，scanf 也会直接读取，不会等待用户输入。
   

 

这块内存区域，就叫做缓冲区（Buffer），或者缓存（Cache）；又因为它是用来暂存用户输入的数据的，所以又叫输入缓冲区。

缓冲区与普通的内存没有什么两样，都是物理内存上的若干字节，只是作用不同而已。

上面的代码如果没有fflush(stdin);，运行时就会大有不同：

a=23,b=900,c=399↙

a+b+c=1322

 

age=4239360, scores=0.000000.

第一次输入后，程序并没有等待我们第二次输入，age 和 scores 都是无效值。这是因为，第一次输入的数据为a=23,b=900,c=399↙（包含最后的回车），回车后 scanf 读取到的数据是a=23,b=900,c=399，还有一个回车符留在缓冲区，遇到第二个 scanf 时，因为缓冲区中有数据，所以会直接读取，不给我们输入的机会。

 

所以要用fflush(stdin);来清空缓冲区，这样遇到第二个 scanf 时因为缓冲区中没有数据，就会等待用户输入。

这里重点是告诉大家 scanf 是带有缓冲区的，fflush(stdin);的用法不再展开讨论，请大家先记住，后续我们再讲解。

①.getchar

scanf 用于接收用户输入的各种数据，如果仅仅是输入单个字符，也可以使用 getchar。请看下面的例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    char a, b, c;
    a=getchar();
    printf("a='%c'\n", a);
    b=getchar();
    printf("b='%c'\n", b);
    c=getchar();
    printf("c='%c'\n", c);
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果：

XYZ↙

a='X'

b='Y'

c='Z'

你也可以这样输入：

X↙

a='X'

b='

'

Y↙

c='Y'

第二次之所以是这样的结果，是因为 getchar 也带有缓冲区。输入 X 并回车，第一个 getchar 读取到 'X'，接着第二个 getchar 读取到回车换行符，到第三个 getchar，缓冲区中已经没有数据，所以会等待用户输入。

8.运算符的优先级和结合性

先来看一个例子：

#include <stdio.h>
int main(){
    int a=10,b=1,c=2;
    a=b=c;
    printf( "12+3*5=%d\n", 12+3*5);
    printf( "a=%d, c=%d\n", a, c);
    return 0;
}

运行结果：

12+3*5=27

a=2, c=2

 

1) 对于表达式12+3*5，很明显先进行乘法运算，计算3*5，结果为15，再进行加法运算，计算12+15，结果为27。也就是说，乘法的优先级比加法高，要先计算，这与数学中的规则是一样的。

 

所谓优先级，就是当有多个运算符在同一个表达式中出现时，先执行哪个运算符。如果不想按照默认的规则执行，可以加( )，例如(12+3)*5的结果为 75，(2+5)*(10-4)的结果为 42。大部分情况下，它们的规则和数学中是相同的。

 

2) 对于语句赋值语句a=b=c;，先执行b=c，再执行a=b，而不是反过来，这说明赋值操作符=具有右结合性。

 

所谓结合性，就是当一个运算符多次出现时，先执行哪个运算符。先执行右边的叫右结合性，先执行左边的叫左结合性。

表达式（Expression）和语句（Statement）的概念在C语言中并没有明确的定义：

表达式可以看做一个计算的公式，往往由数据、变量、运算符等组成，例如3*4+5、a=c=d等，它的结果必定是一个值；

语句的范围更加广泛，不一定是计算，不一定有值，可以是某个操作、某个函数、选择结构、循环等。

值得注意的是：以分号;结束的往往称为语句，而不是表达式，例如3*4+5;、a=c=d;等。

3) 像 +、-、*、/ 这样的运算符，它的两边都有数据，例如 3+4、a*3 等，有两个操作数，我们称这样的运算符为双目运算符。后面还会讲解单目运算符和三目运算符。

9.几个重要的 C 语言概念

①.标识符

 

定义变量时，我们使用了诸如“a”“abc”“mn123”这样的名字，它们都是程序员自己起的，一般能够表达出变量的作用，这叫做标识符（Identifier）。

 

标识符就是程序员自己起的名字，除了变量名，后面还会讲到函数名、标号等。不过，名字也不能随便起，C语言规定，标识符只能由字母(A～Z, a～z)、数字(0~9)和下划线(_)组成，并且第一个字符必须是字母或下划线。

 

以下标识符是合法的：

a, x,  x3, BOOK_1, sum5

 

以下标识符是非法的：

3s    不能以数字开头

s*T    出现非法字符*

-3x    不能以减号(-)开头

bowy-1    出现非法字符减号(-)

 

在使用标识符时还必须注意以下几点：

1. C语言虽然不限制标识符的长度，但是它受到不同编译器的限制，同时也受到具体机器的限制。例如在某个编译器中规定标识符前128位有效，当两个标识符前128位相同时，则被认为是同一个标识符。
   
2. 在标识符中，大小写是有区别的，例如BOOK和book 是两个不同的标识符。
   
3. 标识符虽然可由程序员随意定义，但标识符是用于标识某个量的符号，因此，命名应尽量有相应的意义，以便于阅读理解，作到“顾名思义”。
   

②.关键字

 

关键字（Keywords）是由C语言规定的具有特定意义的字符串，通常也称为保留字，例如 int、char、long、float、unsigned 等。我们定义的标识符不能与关键字相同，否则会出现错误。

你也可以将关键字理解为具有特殊含义的标识符，它们已经被系统使用，我们不能再使用了。

标准C语言中一共规定了32个关键字。

③.注释

 

注释（Comments）可以出现在代码中的任何位置，用来向用户提示或解释程度的意义。程序编译时，会忽略注释，不做任何处理，就好像它不存在一样。

 

C语言支持单行注释和多行注释：

1. 单行注释以//开头，直到本行末尾（不能换行）；
   
2. 多行注释以/*开头，以*/结尾，注释内容可以有一行或多行。
   

 

一个使用注释的例子：

/*
  Powered by: c.biancheng.net
  Author: xiao p
  Date: 2015-6-26
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    /* puts 会在末尾自动添加换行符 */
    puts("http://c.biancheng.net");
    printf("C语言中文网\n");  //printf要手动添加换行符
    return 0;
}

运行结果：

http://c.biancheng.net

C语言中文网

 

在调试程序的过程中可以将暂时不使用的语句注释掉，使编译器跳过不作处理，待调试结束后再去掉注释。

④.函数和头文件

 

在C语言中，有的语句使用时不能带括号，例如声明类型的关键字 int、char、long 等，有的语句必须带括号，例如 puts()、printf()、scanf() 等。带括号的称为函数（Function）。

 

C语言发布时，它的开发者已经为我们编写了常用的代码（例如输入输出代码），我们可以拿来直接使用，不必再自己编写。这些代码，以函数（Function）的形式提供给我们，我们直接调用函数就可以。

 

函数的一个明显特征就是使用时带括号( )，必要的话，括号中还要包含数据或变量。我们将在《函数》一章中详细介绍，请大家先记住这个概念。

C语言中的函数和数学中的函数有很大的不同，最好不要拿两者对比。

C语言包含了几百个函数，为了便于管理和使用，这些函数被分门别类地保存到了不同的文件，使用时要引入对应的文件。这样的文件称为头文件（Header File），后缀为.h。

 

引入头文件使用#include命令，并将头文件放在< >之间，例如#include <stdio.h>、#include <stdlib.h>。

 

stdio 是 standard input and output 的缩写，称为“标准输入输出文件”。stdio.h中包含了很多常用函数，如 puts、printf、scanf 等。

 

需要注意的是：头文件必须在程度开头引入。

⑤.main 函数

 

我们说过，编写的代码要位于main(){ }之中，main 也是一个函数，称为主函数。main 比较特殊，程序运行时，会从 main 函数开始，直到 main 函数结束，所以代码中只能有一个 main 函数，否则程序将不知道从哪里开始执行，出现错误。

来自为知笔记(Wiz)