第2章 数据类型、运算符与表达式
程序设计概述
C语言的数据类型
常量和变量
整型数据
实型数据
字符型数据
算术运算与算术表达式
赋值运算与赋值表达式
C语言特有的运算和运算符
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程序设计概述
一个程序应包括对数据的描述和对数据处理的描述。
1．对数据的描述，即数据结构。数据结构是计算机学
科的核心课程之一，有许多专门著作论述，本课程就不再
赘述。
在C语言中，系统提供的数据结构，是以数据类型的形
式出现的。
2．对数据处理的描述，即计算机算法。算法是为解决
一个问题而采取的方法和步骤，是程序的灵魂。为此，著
名计算机科学家沃思（Nikiklaus Wirth）提出一个公式：
数据结构 + 算法 = 程序
实际上，一个程序除了数据结构和算法外，还必须使
用一种计算机语言，并采用结构化方法来表示。
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C语言的数据类型
C语言提供的数据结构，是以数据类型形式出现的。具体
分类如下：
1.基本类型
分为整型、实型（又称浮点型）、字符型和枚举型四种。
2.构造类型
分为数组类型、结构类型和共用类型三种。
3.指针类型。在第9章中介绍。
4.空类型
C语言中的数据，有常量和变量之分，它们分别属于上述
这些类型。
本章将介绍基本类型中的整型、实型和字符型三种数据。
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常量和变量
常量
1.常量的概念
在程序运行过程中，其值不能被改变的量称为常量。
2.常量的分类
（1）整型常量
（2）实型常量
（3）字符常量。
（4）符号常量。
常量的类型，可通过书写形式来判别。
变量
1.变量的概念
在程序运行过程中，其值可以被改变的量称为变量。
2.变量的两个要素
（1）变量名。每个变量都必须有一个名字──变量名，
变量命名遵循标识符命名规则。
（2）变量值。在程序运行过程中，变量值存储在内
存中。在程序中，通过变量名来引用变量的值。
３.标识符命名规则
（1）有效字符：只能由字母、数字和下划线组成，
且以字母或下划线开头。
（2）有效长度：随系统而异，但至少前８个字符有
效。如果超长，则超长部分被舍弃。
例如，由于student_name和student_number的前８个字
符相同，有的系统认为这两个变量，是一回事而不加区
别。
在TC 中，变量名（标识符）的有效长度为１～
３２个字符，缺省值为３２。
（3）C语言的关键字不能用作变量名。
注意：C语言对英文字母的大小敏感，即同一字母的大
小写，被认为是两个不同的字符。
习惯上，变量名和函数名中的英文字母用小写，以增加
可读性。
思考题：在C语言中，变量名 total与变量名TOTAL、
ToTaL、tOtAl等是同一个变量吗？
标识符命名的良好习惯──见名知意：
所谓“见名知意”是指，通过变量名就知道变量值的含
义。通常应选择能表示数据含义的英文单词（或缩写）作变
量名，或汉语拼音字头作变量名。
例如，name/xm（姓名）、sex/xb（性别）、age/nl（年
龄）、salary/gz（工资）。
4.变量的定义与初始化
在Ｃ语言中，要求对所有用到的变量，必须先定义、后使
用；且称在定义变量的同时进行赋初值的操作为变量初始化。
（1）变量定义的一般格式
[存储类型] 数据类型 变量名[, 变量名2……];
例如，float radius, length, area;
（2）变量初始化的一般格式
[存储类型] 数据类型 变量名[=初值][, 变量名2[=初值
2]……];
例如，float radius=, length, area;
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整型数据
整型变量
1.分类
根据占用内存字节数的不同，整型变量又分为４类：
（1）基本整型（类型关键字为int）。
（2）短整型（类型关键字为short [int]）。
（3）长整型（类型关键字为long [int]）。
（4）无符号整型。无符号型又分为无符号基本整型
（unsigned [int]）、无符号短整型（unsigned short）和无
符号长整型（unsigned long）三种，只能用来存储无符号整
数。
2.占用内存字节数与值域
上述各类型整型变量占用的内存字节数，随系统而异。
在16位操作系统中，一般用２字节表示一个int型变量，且
long型（４字节）≥int型（２字节）≥short型（２字节）。
显然，不同类型的整型变量，其值域不同。占用内存字
节数为n的（有符号）整型变量，其值域为：-2n*8-1~（2n*8-1-
1）；无符号整型变量的值域为：0~（2n*8-1）。
例如，PC机中的一个int型变量，其值域为-22*8-1~（22*8-1
-1），即-32768~32767；一个unsigned型变量的值域为：0~
（22*8-1），即0~65535。
整型常量
１.三种表示形式
整型常量即整常数，在Ｃ语言中可用三种形式表示：
（1）十进制。例如10、36。
（2）八进制（以数字０开头）。例如012。
（3）十六进制（以数字０+小写字母x开头）。例如0x36。
２.分类
（1）基本整型。在16位机中，用2字节存储，其数据范
围与int型变量一样。
（2）长整型（在数值后面加“L（l）”）。对超出基
本整型值域的整型常量，可使用长整型常量表示，其取值
范围可达-２３１-（２３１-１）。例如，123l、315Ｌ等。
３.类型匹配规则
类型匹配规则为：一个整型常量，可以赋给能容纳下其
值的整型变量。
例如，其值在-２１５--（２１５-１）的整型常量，可以
赋给int型变量和long int型变量；其值在-２３１--（２３１-１）
的整型常量，就只能赋给long int型变量。
注意：常量无unsigned型。但一个非负整型常量，只要
它的值不超过相应变量的值域（即取值范围），也可以赋
给unsigned型变量。
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实型数据
实型变量
Ｃ语言的实型变量，分为两种：
（1）单精度型。类型关键字为float，一般占４字节（３２位）、提
供７位有效数字。
（2）双精度型。类型关键字为double，一般占８个字节、提供
15~16位有效数字。
实型常量
１.表示形式
实型常量即实数，在Ｃ语言中又称浮点数，其值有两种表达形式：
（1）十进制形式。例如、。
（2）指数形式：<尾数>E（e）<整型指数>。例如Ｅ+5等。
２.关于类型
实型常量不分float型和double型。一个实型常量，可以赋给一个
实型变量（float型或double型）。
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字符型数据
字符常量
1.字符常量的定义
用一对单引号括起来的单个字符，称为字符常量。
例如，‘A’、‘１’、‘＋’等。
2.转义字符
Ｃ语言还允许使用一种特殊形式的字符常量，就是以
反斜杠“\ ”开头的转义字符。
注意：如果反斜杠或单引号本身作为字符常量，必须
使用转义字符：‘\\’、‘\’‘。
[案例] 用转义字符输出可打印字符和不可打印字符。
/*案例代码文件名：*/
/*程序功能：用转义字符输出可打印字符和不可打印
字符*/
main()
{ printf(“\x4F\x4B\x21\n”); /* 等价于printf(“OK!\n”); */
printf(“\x15 \xAB\n”);
}
程序运行结果如下：
ＯＫ！
§ ½ [程序演示]
字符变量
字符变量的类型关键字为char，一般占用1字节内存单元。
1.变量值的存储
字符变量用来存储字符常量。将一个字符常量存储到一
个字符变量中，实际上是将该字符的ASCII码值（无符号整
数）存储到内存单元中。
例如，
char ch1, ch2; /*定义两个字符变量：ch1，ch2*/
ch1=’a’; ch2=’b’; /*给字符变量赋值*/
2.特性
字符数据在内存中存储的是字符的ASCII码── 一个无
符号整数，其形式与整数的存储形式一样（如图2-4所示），
所以Ｃ语言允许字符型数据与整型数据之间通用。
（1）一个字符型数据，既可以字符形式输出，也可以
整数形式输出。
[案例] 字符变量的字符形式输出和整数形式输出。
/*案例代码文件名：*/
/*程序功能：用字符形式和整数形式输出字符变量*/
main()
{ char ch1,ch2;
ch1='a'; ch2='b';
printf(“ch1=%c,ch2=%c\n”,ch1,ch2);
printf(“ch1=%d,ch2=%d\n”,ch1,ch2);
}
程序运行结果：
ch1=a,ch2=b
ch1=97,ch2=98 [程序演示]
（2）允许对字符数据进行算术运算，此时就是对它
们的ASCII码值进行算术运算。
[案例] 字符数据的算术运算。
/*案例代码文件名：*/
/*程序功能：字符数据的算术运算*/
main()
{ char ch1,ch2;
ch1=‘a’; ch2=‘B’;
/*字母的大小写转换*/
printf(“ch1=%c,ch2=%c\n”,ch1-32,ch2+32);
/*用字符形式输出一个大于256的数值*/
printf("ch1+200=%d\n", ch1+200);
printf("ch1+200=%c\n", ch1+200);
printf("ch1+256=%d\n", ch1+256);
printf("ch1+256=%c\n", ch1+256);
}
程序运行结果：
ch1=A,ch2=b
ch1+200=297
ch1+200=)
ch1+256=353
ch1+256=a [程序演示]
思考题：用字符形式输出一个大于256的数值，会得
到什么结果？
字符串常量
1.字符串常量的概念和字符串长度
字符串常量是用一对双引号括起来的若干字符序列。
字符串中字符的个数称为字符串长度。长度为0的字
符串（即一个字符都没有的字符串）称为空串，表示为
“ ” （一对紧连的双引号）。
例如，“How do you do.”、“Good morning.”等，都是
字符串常量，其长度分别为14和13（空格也是一个字符）。
如果反斜杠和双引号作为字符串中的有效字符，则
必须使用转义字符。
例如：（1）C:\msdos\ → "C:\\msdos\\"
（2）I say:"Goodbye!" → "I say:\"Goodbye!\"“
2.字符串的存储
C语言规定：在存储字符串常量时，由系统在字符串
的末尾自动加一个‘\0’作为字符串的结束标志。
注意：在源程序中书写字符串常量时，不必加结束字
符‘\0’，否则画蛇添足。
如果有一个字符串为“CHINA”，则它在内存中的实
际存储如下所示：
最后一个字符'\0'是系统自动加上的，它占用６字节
而非５字节内存空间。
C H I N A \0
综上所述，字符常量'A'与字符串常量"A"是两回事：
（1）定界符不同：字符常量使用单引号，而字符串
常量使用双引号；
（2）长度不同：字符常量的长度固定为1，而字符串
常量的长度，可以是0，也可以是某个整数；
（3）存储要求不同：字符常量存储的是字符的ASCII
码值，而字符串常量，除了要存储有效的字符外，还要
存储一个结束标志’\0’。
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算术运算与算术表达式
在Ｃ语言中，除控制语句和输入输出函数外，其它所
有基本操作都作为运算符处理。
1.五种基本算术运算符
+、-（减法/取负）、*、/、%（求余数）
（1）关于除法运算/
C语言规定：两个整数相除，其商为整数，小数部分
被舍弃。例如，5 / 2 = 2。
（2）关于求余数运算％
要求两侧的操作数均为整型数据，否则出错。
2.表达式和算术表达式
（1）表达式的概念
用运算符和括号将运算对象（常量、变量和函数等）
连接起来的、符合Ｃ语言语法规则的式子，称为表达式。
单个常量、变量或函数，可以看作是表达式的一种特
例。将单个常量、变量或函数构成的表达式称为简单表达
式，其它表达式称之为复杂表达式。
（2）算术表达式的概念
表达式中的运算符都是算术运算符。例如，3 + 6 * 9、
(x + y) / 2 - 1等，都是算术表达式。
良好的源程序书写习惯：在表达式中，在双目运算符
的左右两侧各加一个空格，可增强程序的可读性。
请比较表达式“ (x + y) / 2 – 1”与“(x+y)/2–1”，您
认为哪个的可读性更好一些？
3.运算符的优先级与结合性
（1）Ｃ语言规定了运算符的优先级和结合性。
所谓结合性是指，当一个操作数两侧的运算符具有相
同的优先级时，该操作数是先与左边的运算符结合，还是
先与右边的运算符结合。
自左至右的结合方向，称为左结合性。反之，称为右
结合性。
结合性是Ｃ语言的独有概念。除单目运算符、赋值运
算符和条件运算符是右结合性外，其它运算符都是左结
合性。
（2）表达式求值
1）按运算符的优先级高低次序执行。例如，先乘除
后加减。
2）如果在一个运算对象（或称操作数）两侧的运算
符的优先级相同，则按Ｃ语言规定的结合方向（结合性）
进行。
例如，算术运算符的结合方向是“自左至右”，即：
在执行“a – b + c”时，变量b先与减号结合，执行“a -
b”；然后再执行加c的运算。
4.数据类型转换
（1） 在Ｃ语言中，整型、实型和字符型数据间可以
混合运算（因为字符数据与整型数据可以通用）。
如果一个运算符两侧的操作数的数据类型不同，则系
统按“先转换、后运算”的原则，首先将数据自动转换
成同一类型，然后在同一类型数据间进行运算。转换规
则如图2-5所示。
1）横向向左的箭头，表示必须的转换。char和short
型必须转换成 int 型，float型必须转换成double型。
2）纵向向上的箭头，表示不同类型的转换方向。
例如，int型与double型数据进行混合运算，则先将int
型数据转换成double型，然后在两个同类型的数据间进行
运算，结果为double型。
注意：箭头方向只表示数据类型由低向高转换，不要
理解为int型先转换成unsigned型，再转换成long型，最后
转换成double型。
（2）除自动转换外，Ｃ语言也允许强制转换。
数据类型强制转换的一般格式为：
(要转换成的数据类型)(被转换的表达式)
当被转换的表达式是一个简单表达式时，外面的一对
圆括号可以缺省。
例如，
(double)a （等价于(double)(a)) /*将变量a的值转换成double型*/
(int)(x + y) /*将x+y的结果转换成int型*/
(float)5 / 2（等价于 (float)(5)/2） /*将5转换成实型，再除以
2（=）*/
(float)(5 / 2) /*将5整除2的结果（2）转换
成实型（）*/
注意：强制转换类型得到的是一个所需类型的中间量，原表达式
类型并不发生变化。例如，(double)a 只是将变量a的值转换成一个
double型的中间量，其数据类型并未转换成double型。
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赋值运算与赋值表达式
1.赋值运算
赋值符号“=”就是赋值运算符，它的作用是将一个
表达式的值赋给一个变量。
赋值运算符的一般形式为： 变量 = 赋值表达式
例如，x = 5
y = (float)5 / 2
如果表达式值的类型，与被赋值变量的类型不一致，
但都是数值型或字符型时，系统自动地将表达式的值转
换成被赋值变量的数据类型，然后再赋值给变量。
思考题：假设变量num的数据类型为float，其值为，
则执行“num = (int)num”后，num的值等于多少？
2.复合赋值运算
复合赋值运算符是由赋值运算符之前再加一个双目运
算符构成的。
复合赋值运算的一般格式为：
变量 双目运算符 = 表达式
└──┬──┘
复合赋值运算符
它等价于：变量 = 变量 双目运算符 (表达式)。
当表达式为简单表达式时，表达式外的一对圆括号才
可缺省，否则可能出错。
例如，x += 3 /* 等价于x=x+3 */
y *= x + 6 /* 等价于y=y*(x+6)，而不是y=y*x+6 */
C语言规定的10种复合赋值运算符如下：
+=，-=，*=，/=，%=； /*复合算术运算符（5个）*/
&=，^=，|=，<<=，>>=； /*复合位运算符（5个）*/
3.赋值表达式
由赋值运算符或复合赋值运算符，将一个变量和一个
表达式连接起来的表达式，称为赋值表达式。
（1）一般格式
变量 （复合）赋值运算符 表达式
（2）赋值表达式的值
任何一个表达式都有一个值，赋值表达式也不例外。
被赋值变量的值，就是赋值表达式的值。
例如，“a = 5”这个赋值表达式，变量a的值“５”就
是它的值。
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C语言特有的运算和运算符
自增（++）、自减（--）运算
1.作用
自增运算使单个变量的值增１，自减运算使单个变
量的值减１。
2.用法与运算规则
自增、自减运算符都有两种用法：
（1）前置运算──运算符放在变量之前：＋＋变量、
－－变量
先使变量的值增（或减）１，然后再以变化后的值
参与其它运算，即先增减、后运算。
（2）后置运算──运算符放在变量之后：变量＋＋、
变量－－
变量先参与其它运算，然后再使变量的值增（或减）
１，即先运算、后增减。
[案例] 自增、自减运算符的用法与运算规则示例。
/*案例代码文件名：*/
/*程序功能：自增、自减运算符的用法与运算规则示例*/
main()
{ int x=6, y;
printf("x=%d\n",x); /*输出x的初值*/
y = ++x; /*前置运算*/
printf("y=++x: x=%d,y=%d\n",x,y);
y = x--; /*后置运算*/
printf("y=x--: x=%d,y=%d\n",x,y);
}
程序运行结果：
x=6
y=++x: x=7,y=7
y=x--: x=6,y=7 [程序演示]
思考题：如果将案例“y=++x;”语句中的前置运算改
为后置（y=x++;），“y=x--;”语句中的后置运算改为前
置（y=--x;），程序运行结果会如何？
3.说明
（1）自增、自减运算，常用于循环语句中，使循环控
制变量加（或减）１，以及指针变量中，使指针指向下
（或上）一个地址。
（2）自增、自减运算符，不能用于常量和表达式。
例如，5++、--(a+b)等都是非法的。
（3）在表达式中，连续使同一变量进行自增或自减运
算时，很容易出错，所以最好避免这种用法。
逗号运算（，）及其表达式
Ｃ语言提供一种用逗号运算符“，”连接起来的式子，
称为逗号表达式。逗号运算符又称顺序求值运算符。
1.一般形式
表达式１, 表达式２, ……, 表达式n
2.求解过程
自左至右，依次计算各表达式的值，“表达式n” 的
值即为整个逗号表达式的值。
例如，逗号表达式“a = 3 * 5, a * 4”的值=60：先求解
a = 3 * 5，得a=15；再求a * 4 = 60，所以逗号表达式的值
=60。
又例如，逗号表达式“(a = 3 * 5, a * 4), a + 5”的值
=20：先求解a = 3 * 5，得a=15；再求a * 4=60；最后求解
a + 5=20，所以逗号表达式的值=20。
注意：并不是任何地方出现的逗号，都是逗号运算符。
很多情况下，逗号仅用作分隔符。
[Return]
