變量與常量

為了能夠更加方便的使用數據，程序員會將在程序運行期間會改變或賦值的數據使用變量進行保存。常量則是預先定義好，在程序運行期間不會改變的固定值

變量和常量就好像是一個盒子，可以用來裝東西(數據)。在計算機中，數據是存放在內存中的，存放數據的內存空間程序員為了方便以後的使用，都會起一個好記的名字。這個名稱也由字母、數字和下劃線組成，必須要以字母和下劃線開頭。由於C語言是對大小寫敏感的，所以大寫字母和小寫字母是不同的，也就是變量名abc和Abc是兩個不同的變量。

數據類型

不同的數據類型有不同的含義，有的數據類型表示整數，有的表示字符，有的表示浮點數。常量可以是任何的數據類型，通過常量的值識別(100是整數，123.45是浮點數)。而變量則需要指定數據類型。在C語言中有很多種數據類型，從最初的K&R給出的7個數據類型關鍵字，再到C90添加的2個新的關鍵字，到最後的C99添加的3個關鍵字

int、long、short、unsigned和C90新添加的signed關鍵字用於表示整數類型，unsigned表示無符號數，signed則表示有符號數，整數類型的例子：unsigned short int 和 long long int

char關鍵字用於存放字母和其他字符(如：$、%等)，char也可以用來表示較小的整數

float、double和long double表示浮點數

_Bool表示布爾類型(true或false)

_Complex和_Imaginary分別表示複數和虛數

存儲大小

不同的數據類型可以存放的數據大小是不同的，能夠存放的數據越多，值越大。

在C語言中，可以通過sizeof運算符查看數據類型存儲字節的大小

#include<stdio.h>

int main()
{
    printf("char 的存儲大小: %d\n", sizeof(char));
    printf("short 的存儲大小: %d\n", sizeof(short));
    printf("int 的存儲大小: %d\n", sizeof(int));
    printf("long 的存儲大小: %d\n", sizeof(long));
    printf("float 的存儲大小: %d\n", sizeof(float));
    printf("double 的存儲大小: %d\n", sizeof(double));
    printf("long double 的存儲大小: %d\n", sizeof(long double));

    return 0;
}

運行結果：

這裏使用到的printf()函數，後面會進行講解，目前只需要知道printf()是用來打印內容到屏幕上的就可以了。

變量的定義

C語言提供了很多種數據類型，在定義變量時需要指定變量的數據類型，如整數可以使用int類型，小數可以使用float類型等，下面將開始介紹如何定義變量。

定義變量

定義變量的語法：數據類型 變量名;

舉個例子，下面的程序用於計算兩個整數的和

#include<stdio.h>

int main()
{
    int num1;   //定義一個變量num1，用於存放第一個數
    int num2;   //定義一個變量num2，用於存放第二個數
    int sum;    //定義一個變量sum，用於存放兩個數的和
    
    num1 = 100;        //將整數100賦值給變量num1
    num2 = 200;
    sum = num1 + num2;  //計算num1與num2相加，並將值賦值給sum變量

    printf("num1 + num2 = %d\n", sum);      // 將sum的值打印到屏幕

    return 0;
}

運行結果：

在聲明num1和num2變量時，並沒有給它們提供初始值。num1和num2是通過後面的 num1 = 100; 和 num2 = 200; 獲取到值的，這種行為稱為初始化。初始化就是給變量一個初始值。

定義變量時初始化

在上面的例子中，定義變量與給初始化變量是分成兩步的，也可以將這兩步合併在一起，將程序修改後如下：

#include<stdio.h>

int main()
{
    int num1 = 100;   //定義變量num1並將100賦值給num1
    int num2 = 200;
    int sum = num1 + num2;   //num1與num2相加後的結果賦值給sum變量

    printf("num1 + num2 = %d\n", sum);      // 將sum的值打印到屏幕

    return 0;
}

連續定義多個變量

修改後的程序比之前的簡潔了，接着我們發現num1和num2的數據類型是相同的，都是int類型，那麼這兩個變量就可以一起定義，還是上面的例子，修改後如下：

#include<stdio.h>

int main()
{
    int num1 = 100, num2 = 200;     //同時聲明num1和num2並賦值
    int sum = num1 + num2;   //num1與num2相加後的結果賦值給sum變量

    printf("num1 + num2 = %d\n", sum);      // 將sum的值打印到屏幕

    return 0;
}

需要注意的是，為了不讓人誤會在同時定義多個變量時，有的變量不需要初始化，而有的變量需要進行初始化。那麼不建議寫在一起，建議分開定義，如int num1, num2= 200; 這樣寫很容易讓人誤以為num1和num2的值都是200，所以不建議這麼寫，當然這麼寫是不會報錯的。

常量的定義

通過一個例子開始講解常量的使用，下面的程序的作用是計算圓的周長和麪積：

#include<stdio.h>

int main(void)
{
    float pi = 3.14159;     //圓周率
    int r = 5;              //圓的半徑

    float area = pi * r * r;        //計算圓的面積
    float circum = 2 * pi * r;      //計算圓的周長

    printf("半徑為 %d 的圓面積是: %.2f, 周長是: %.2f", r, area, circum);

    return 0;
}

通過上面的例子可以知道變量也可以當做常量來使用，但是在實際使用的時候不建議這麼使用，因為在程序運行過程中有可能會將定義的變量改變，變量並非不可改變的。那有沒有更好的定義常量的方法呢？有，這就需要使用預處理語句定義一個常量，這樣定義的常量也被稱為符號常量。語法是：#define NAME value

使用預處理語句，修改上面的例子：

#include<stdio.h>
#define PI 3.14159     //使用預處理語句定義圓周率


int main(void)
{
    int r = 5;              //圓的半徑

    float area = PI * r * r;        //計算圓的面積
    float circum = 2 * PI * r;      //計算圓的周長

    printf("半徑為 %d 的圓面積是: %.2f, 周長是: %.2f", r, area, circum);

    return 0;
}

預處理語句的作用是在編譯的時候將PI替換為3.14159，這樣就達到了常量的作用了。預處理語句一定要寫在頂部，並且PI和3.14159之間是沒有等號和結束時也沒有分號的。前面也説了預處理語句是在編譯時替換掉值，如果有了等號和分號，那麼等號和分號也會變成要替換的值了。

還有一種方法是使用限定符 const 將變量限定為只讀，修改上面的例子如下：

#include<stdio.h>

int main(void)
{
    const float pi = 3.14159;     //使用限定符const，定義常量圓周率
    int r = 5;                    //圓的半徑

    float area = pi * r * r;        //計算圓的面積
    float circum = 2 * pi * r;      //計算圓的周長

    printf("半徑為 %d 的圓面積是: %.2f, 周長是: %.2f", r, area, circum);

    return 0;
}

使用 const 限定符定義的變量pi可以使用，可以使用 printf() 打印值，但就是無法修改值。另外需要注意的是使用 const 限定符定義的是變量，不是常量。

輸入輸出

輸出

在C語言中，通過printf()將內容輸出到屏幕上，printf()也被稱為格式化輸出，可以讓變量以某種格式輸出到屏幕上，如 %d為以整數的形式顯示，%f以浮點數的形式顯示，下表列出了一些轉換説明和各自對應的輸出類型：

一開始不需要全部都記住，只需要記住幾個常用的(如：%d，%f，%c)即可，其他的用到在看就可以了，用的多了就記住了。下面的例子是將一個整數以八進制和十六進制的形式顯示：

#include<stdio.h>

int main(void)
{
    int num = 100; 

    printf("100 的八進制為 %o\n", num);        //顯示num的八進制
    printf("100 的八進制為 %#o\n", num);        //顯示num的八進制時，並在前面加上前綴
    printf("100 的十六進制為 %x\n", num);        //顯示num的十六進制
    printf("100 的十六進制為 %#x\n", num);    //顯示num的十六進制，並在前面加上前綴
    return 0;
}

運行結果：

可以通過printf()函數配合%o和%x打印出數值的八進制形式和十六進制形式。#只是為了顯示前綴，八進制以0開頭，十六進制以0x開頭

有的讀者可能不太瞭解什麼是八進制和十六進制，那就簡單的介紹一下。我們日常説的10，100，123等數字，都是十進制，可以發現這些數字都是逢十進一，而八進制和十六進制同理，八進制就是逢八進一，十六進制是逢十六進一。有的讀者就會問了，逢十六進一？那要怎麼表示十以上的數呀？十六進制由1到9和a到f(也可以是A到F)組成，沒錯，a到f分別表示10到15。

參數與陷阱

在使用printf() 和 scanf() 時需要確保轉換説明的數量、類型與後面的參數數量、類型匹配。由於 printf() 和 scanf() 的參數是可變的，所以無法檢查出參數的個數和類型是否正確。

那如果參數個數不匹配會怎樣呢？

#include<stdio.h>

int main(void)
{
    int num1 = 1;
    float num2 = 1.23;

    printf("%d %d %d\n", num1, num1, num1, num1);   //參數太多
    printf("%d %d %d\n", num1);   //參數太少
    printf("%d\n", num2);           //類型不匹配


    return 0;
}

運行結果：

當使用%d打印一個浮點數時，不會將這個浮點數轉換為int類型。在不同的平台下，缺少參數或參數類型不匹配導致的結果會不相同。

輸入

在前面的兩個數相加的例子中，兩個相加的數是預先就設置好的，當要計算其他整數相加時，需要修改源文件並生成新的可執行文件，這就很麻煩，這是就可以讓用户輸入要進行計算的兩個整數。

要想獲取用户的輸入可以使用scanf()進行接收，使用的方法與printf()相似，%d表示要接收整數，%f表示要接收一個浮點數。

修改程序：

#include<stdio.h>

int main(void)
{
    int num1, num2;     //同時聲明num1和num2
    scanf("%d %d", &num1, &num2);       //獲取用户輸入的num1和num2的值
    int sum = num1 + num2;   //num1與num2相加後的結果賦值給sum變量

    printf("num1 + num2 = %d\n", sum);      // 將sum的值打印到屏幕

    return 0;
}

運行結果：

運行完程序，應該可以發現如果這是給程序員自己使用，那當然沒有任何問題，但是給其他人使用，會出現不知道要幹嘛的情況。所以應該在程序接收用户輸入之前，告訴用户要做什麼，再次修改程序：

#include<stdio.h>

int main(void)
{
    int num1, num2;     //同時聲明num1和num2
    printf("請輸入兩個需要相加的整數(例：12 34)：");    //提示用户輸入兩個整數
    scanf("%d %d", &num1, &num2);       //獲取用户輸入的num1和num2的值
    int sum = num1 + num2;               //num1與num2相加後的結果賦值給sum變量

    printf("num1 + num2 = %d\n", sum);  // 將sum的值打印到屏幕

    return 0;
}

運行結果：

細心的讀者會發現在num1和num2的前面有一個&符號，那這個&符號表示的是什麼意思呢？&符號表示獲取地址，整個語句就是將獲取到的整數放入到num1和num2的地址中。

當讀取的是基本的數據類型的值時需要使用&符號，而讀取的是字符串時，不要使用&符號。

整數溢出

當一個整數類型超出了它能表示的最大值會出現溢出，通過一個例子觀察溢出後的結果

#include<stdio.h>

int main(void)
{
    int i = 2147483647;     //定義一個有符號整數類型的變量i並初始化為最大值
    unsigned int j = 4294967295;       //定義一個無符號整數類型的變量j並初始化為最大值

    printf("%d %d %d\n", i, i+1, i+2);
    printf("%u %u %u\n", j, j+1, j+2);
    return 0;
}

運行結果：

通過觀察可以發現當一個數超過自身能夠表示的最大值時，會從最小值開始。當發生溢出時系統沒有告訴用户，所以在編程時需要注意。

char類型

char類型用於存放字符(如：字母或標點符號)，但char其實是整數類型，因為char實際上保存的是整數，而不是字符。有的讀者就會有疑問了，存儲整數，那要怎麼知道是哪個字符呢？在計算機中使用數字編碼處理字符，即使用整數表示字符，在ASCII編碼中65表示大寫字母"A"，標準的ASCII的範圍是0~127，完全可以使用char類型進行存儲

聲明char類型變量

char類型的變量在賦值時，值需要使用單引號括起來，如：char ch = 'A'; ，而不能是 char ch = A; 。如果沒有被單引號括起來，此時A表示一個變量名，而不是字符A。

char類型也可以直接保存整數，如 char ch = 65; ，但是不建議這樣使用，這樣使用需要系統支持ASCII碼，最好還是使用 ‘A’ 替換 65。

舉個例子

用户輸入一個字符，將這個字符對應的ASCII碼打印在屏幕上：

#include<stdio.h>

int main(void)
{
    char ch;    //定義變量ch，用於接收用户輸入

    printf("請輸入一個字符(如：A)：");
    scanf("%c", &ch);       //接收用户輸入的字符
    printf("%c 對應的整數為 %d\n", ch, ch);
    return 0;
}

運行結果：

轉義字符

使用特殊的符號序列表示一些特殊的字符，這些符號序列就叫做轉義序列，下表列出了轉義序列及其含義

通過一個例子更好的理解轉義字符：

#include<stdio.h>

int main(void)
{
    float salary;

    printf("\aEnter your desired monthly salary:");
    printf(" $_______\b\b\b\b\b\b\b");
    scanf("%f", &salary);
    printf("\n\t$%.2f a month is $%.2f a year.", salary, salary * 12.0);
    printf("\rGee!\n");
    return 0;
}

運行結果：

解析：

在程序的第7行 printf("\aEnter your desired monthly salary:"); 中的 \a 會發出警報的聲音(能否發出警報取決於硬件，有可能不會發出警報)

接着第8行的 printf(" $_______\b\b\b\b\b\b\b"); 先將$_______打印出來呢，接着使用 \b 移動光標，使光標緊跟$符

在第10行的 printf("\n\t$%.2f a month is $%.2f a year.", salary, salary * 12.0); 首先是 \n 進行換行，接着是製表符 \t 使後面的內容縮進。光標停留在最後的點那裏(.)，如下圖：

在第11行的 printf("\rGee!\n"); \r 將光標移動到當前行是起始位置，再打印內容，最後的 \n 換行

reference

《C Primer Plus》(第六版)

大話C語言變量和數據類型---C語言中文網

C語言轉義字符---C語言中文網

C 數據類型---菜鳥教程

C 變量---菜鳥教程

C 常量---菜鳥教程