2.4　C語言的數據類型

數據類型是數據的基本屬性，描述的是數據的存儲格式和運算規則。不同類型的數據內存中所需存儲空間的大小是不同的，能夠支持的運算、相應的運算規則也是不同的，因而在學習C語言程序時必須準確地掌握和運用數據的數據類型。C語言中的數據類型如表2-9所示。

☆大牛提醒☆

數組類型和結構類型統稱為聚合類型，函數的類型指的是函數返回值的類型。當函數沒有必要返回一個值時，就需要使用空類型設置返回值的類型。

空類型用于指定沒有可用的值，它通常用于表2-10所示的三種情況。

表2-9　C語言中的數據類型

表2-10　空類型可用的情況

2.4.1　整型數據類型

整型數據類型為Integer，例如，0、-12、255、1、32767等都是整型數據，根據數據在程序中是否可以改變數值，可分為整型常量和整型變量；根據有無符號可以分為有符號型和無符號型。有符號型的整數既可以是正數，也可以是負數；無符號型的整數只包含0和正數。

整型數據類型（int）可以用4種修改符的搭配來描述，有符號型（signed）、無符號型（unsigned）、短整型（short）和長整型（long）。如表2-11所示列出了關于標準整數類型的存儲大小和值范圍。

表2-11　標準整數類型的存儲大小和值范圍

為了得到某個類型或某個變量的存儲大小，用戶可以使用sizeof(type)表達式查看對象或類型的存儲字節大小。

【例2.4】編寫程序，獲取整型數據類型的存儲大小（源代碼\ch02\2.4.txt）。

圖2-6　例2.4的程序運行結果

程序運行結果如圖2-6所示。

☆大牛提醒☆

在函數printf()中，參數%lu為32位無符號整數。

2.4.2　浮點型數據類型

浮點數的小數點位置是不固定的，可以浮動，C語言中提供了三種不同的浮點格式，分別為：單精度浮點型（float）、雙精度浮點數（double）和長雙精度浮點型（long double）。

當精度要求不嚴格時，比如員工的工資，需要保留兩位小數，就可以使用float類型；double類型提供了更高的精度，對于絕大多數用戶來說已經夠用；long double類型支持極高精度的要求，但很少使用。如表2-12所示為浮點型數據類型的存儲大小、值范圍和精度的細節。

表2-12　浮點型數據類型的存儲大小、值范圍和精度

【例2.5】編寫程序，輸出浮點型數據類型占用的存儲空間以及它的范圍值（源代碼\ch02\2.5.txt）。

圖2-7　例2.5的程序運行結果

程序運行結果如圖2-7所示。

☆大牛提醒☆

%E為以指數形式輸出單、雙精度實數。

2.4.3　字符型數據類型

在C語言中，字符型是整型數據中的一種，它存儲的是單個字符，存儲方式是按照ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美國信息交換標準碼）的編碼方式，每個字符占一字節，字符使用單引號“'”引起來，如'A'、'5'、'm'、'$'、';'等。

字符型的輸出，既可以使用字符的形式輸出字符，即采用%c格式控制符，還可以使用整數輸出方式。例如：

     char c ='A';
     printf("%c,%u",c);

這段代碼輸出結果是：A，65。此處的65是字符'A'的ASCII碼值。

【例2.6】編寫程序，實現字符和整數的相互轉換輸出（源代碼\ch02\2.6.txt）。

圖2-8　例2.6的程序運行結果

程序運行結果如圖2-8所示。從輸出結果可以得出，字符型數據是以ACSII碼值形式存儲的，字符a和整數97是可以相互轉換的，整數98是可以與字符b相互轉換的。

2.4.4　自定義數據類型

使用typedef可以自定義數據類型，語句由3個部分組成，分別是關鍵字typedef、原數據類型和新數據類型。具體的應用格式如下：

     typedef   原數據類型   新數據類型

一旦定義，其之后的程序中可以使用新數據類型替換掉舊數據類型。

【例2.7】編寫程序，利用自定義數據類型實現字符的輸出（源代碼\ch02\2.7.txt）。

圖2-9　例2.7的程序運行結果

程序運行結果如圖2-9所示。從輸出結果可以看出以上語句的含義是給char取一個別名myChar，之后使用myChar代替char定義字符變量c1，c1就是字符類型。

2.4.5　數據類型的轉換

在計算過程中，如果遇到不同的數據類型參與運算就會將數據類型進行轉換，C語言編譯器轉換數據類型的方法有2種，一種是自動轉換，一種是強制轉換。

1．自動轉換

C語言中設定了不同數據參與運算時的轉換規則，編譯器就會自動進行數據類型的轉換，進而計算出最終結果，這就是自動轉換。數據類型的自動轉換規則如圖2-10所示。

C語言編譯器在自動轉換數據類型時，應遵循以下規則：

（1）如果參與運算量的類型不同，則先轉換成同一類型，然后進行運算。

（2）自動轉換數據類型按數據長度增加的方向進行，以保證精度不降低。例如整型數據類型和長整型運算時，會先把整型數據類型轉成長整型后再進行運算。

（3）所有的浮點運算都是以雙精度進行的，即使僅含單精度量運算的表達式，也要先轉換成雙精度型，再做運算。

（4）字符型和短整型參與運算時，必須先轉換成整型數據類型。

圖2-10　數據類型的自動轉換規則

（5）在賦值運算中，賦值號兩邊量的數據類型不同時，賦值號右邊量的類型將轉換為左邊量的類型。如果右邊量的數據類型長度比左邊長時，將丟失一部分數據，這樣會降低精度，丟失的部分按四舍五入向前舍入。例如：

     int i;
     i=2 + 'A';

計算的規則是先計算“=”號右邊的表達式，字符型和整型混合運算按照數據類型轉換先后順序，把字符型轉換為int類型65，然后求和得67，最后把67賦值給變量i。

再例如如下語句：

     double d;
     d=2+'A'+1.5F;

計算的規則是先計算“=”號右邊的表達式，表達式中有字符型、整型和浮點型3種類型，因為有浮點型參與運算，所以“=”右邊表達式的結果是浮點型。按照數據類型轉換順序，把字符型轉換為雙精度浮點型65.0，2轉換為2.0，1.5F轉換為1.5，最后把雙精度浮點數68.5賦值給變量d。

上述情況都是由低精度類型向高精度類型轉換，如果逆向轉換，將會出現丟失數據的危險，編譯器會以警告的形式給出提示。例如：

     int i；
     i=1.2；

浮點數1.2舍棄小數位后，把整數部分1賦值給變量i。如果i=1.9，運算后變量i的值依然是1，而不是2。

【例2.8】編寫程序，利用數據類型的自動轉換，從而計算圓的面積（源代碼\ch02\2.8.txt）。

程序運行結果如圖2-11所示。從運算結果可以看出，雖然PI為浮點型；s，r為整型，但在執行s=r*r*PI語句時，r和PI都轉換成雙精度浮點型計算，結果也為雙精度浮點型。但是由于s為整型，故賦值結果仍為整型，舍去了小數部分，最后輸出結果為201。

2．強制轉換

當數據類型需要轉換時，有時編譯器會給出警告，提示程序會存在潛在的隱患，如果非常明確地希望轉換數據類型，就需要用到顯式類型轉換，也就是常說的強制轉換。其一般形式為：

     (類型說明符)   (表達式)

其功能是把表達式的運算結果強制轉換成類型說明符所表示的類型。例如：

     (float) a   把a轉換為實型
     (int)(x+y)   把x+y的結果轉換為整型

在數據類型需要強制轉換時應注意以下問題：

（1）類型說明符和表達式都必須加括號（單個變量可以不加括號），如把(int)(x+y)寫成(int)x+y則成了把x轉換成int型之后再與y相加了。

（2）無論是強制轉換還是自動轉換，都只是為了本次運算的需要而對變量的數據長度進行的臨時性轉換，而不改變數據說明時對該變量定義的類型。

【例2.9】編寫程序，實現數據類型的強制轉換，從而輸出需要的數據類型格式（源代碼\ch02\2.9.txt）。

程序運行結果如圖2-12所示。從輸出結果可以看出，實例中先計算x+y值為8.8，然后賦值給a，因為a為整型，所以自取整數部分8，a=8；接下來b把x+y強制轉換為整型；最后10/i是兩個整數相除，結果仍為整數2，把2賦給浮點數f；x為浮點型直接輸出。

圖2-11　例2.8的程序運行結果

圖2-12　例2.9的程序運行結果