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飞龙 · 更新于 2018-11-14 06:00:34

练习21:高级数据类型和控制结构

这个练习是C语言中所有可用的数据类型和控制结构的摘要。它也可以作为一份参考在补完你的知识,并且不含有任何代码。我会通过创建教学卡片的方式,让你记住一些信息,所以你会在脑子里记住所有重要的概念。

这个练习非常有用,你应该花至少一周的时间来巩固内容并且补全这里所没有的元素。你应学出每个元素是什么意思,以及编写程序来验证你得出的结论。

可用的数据类型

int

储存普通的整数,默认为32位大小。

译者注:int在32或64位环境下为32位,但它不应该被看作平台无关的。如果需要用到平台无关的定长整数,请使用int(n)_t

double

储存稍大的浮点数。

float

储存稍小的浮点数。

char

储存单字节字符。

void

表示“无类型”,用于声明不返回任何东西的函数,或者所指类型不明的指针,例如void *thing

enum

枚举类型,类似于整数,也可转换为整数,但是通过符号化的名称访问或设置。当switch语句中没有覆盖到所有枚举的元素时,一些编译器会发出警告。

类型修饰符

unsigned

修改类型,使它不包含任何负数,同时上界变高。

signed

可以储存正数和负数,但是上界会变为(大约)一半,下界变为和上界(大约)等长。

译者注:符号修饰符只对char*** int有效。*** int默认为signed,而char根据具体实现,可以默认为signed,也可以为unsigned

long

对该类型使用较大的空间,使它能存下更大的数,通常使当前大小加倍。

short

对该类型使用较小的空间,使它储存能力变小,但是占据空间也变成一半。

类型限定符

const

表示变量在初始化后不能改变。

volatile

表示会做最坏的打算,编译器不会对它做任何优化。通常仅在对变量做一些奇怪的事情时,才会用到它。

register

强制让编译器将这个变量保存在寄存器中,并且也可以无视它。目前的编译器更善于处理在哪里存放变量,所以应该只在确定这样会提升性能时使用它。

类型转换

C使用了一种“阶梯形类型提升”的机制,它会观察运算符两边的变量,并且在运算之前将较小边的变量转换为较大边。这个过程按照如下顺序:

  • long double
  • double
  • float
  • long long
  • long
  • int (short, char)

译者注:shortchar会在运算之前转换成int。同种类型的unsignedsigned运算,signed保持字节不变转换成unsigned

类型大小

stdint.h为定长的整数类型定义了一些typedef,同时也有一些用于这些类型的宏。这比老的limits.h更加易于使用,因为它是不变的。这些类型如下:

int8_t

8位符号整数。

uint8_t

8位无符号整数。

int16_t

16位符号整数。

uint16_t

16位无符号整数。

int32_t

32位符号整数。

uint32_t

32位无符号整数。

int64_t

64位符号整数。

uint64_t

64位无符号整数。

译者注:当用于对类型大小有要求的特定平台时,可以使用这些类型。如果你怕麻烦,不想处理平台相关类型的今后潜在的扩展的话,也可以使用这些类型。

下面的模式串为(u)int(BITS)_t,其中前面的u代表unsignedBITS是所占位数的大小。这些模式串返回了这些类型的最大(或最小)值。

INT(N)_MAX

N位符号整数的最大正值,例如INT16_MAX

INT(N)_MIN

N位符号整数的最小负值。

UINT(N)_MAX

N位无符号整数的最大正值。为什么不定义其最小值,是因为最小值是0,不可能出现负值。

警告

要注意,不要从字面上在任何头文件中去找INT(N)_MAX的定义。这里的N应该为特定整数,比如8、16、32、64,甚至可能是128。我在这个练习中使用了这个记法,就不需要显式写出每一个不同的组合了。

stdint.h中,对于size_t类型和足够存放指针的整数也有一些宏定义,以及其它便捷类型的宏定义。编译器至少要保证它们为某一大小,并允许它们为更大的大小。

int_least(N)_t

至少N位的整数。

uint_least(N)_t

至少N位的无符号整数。

INT_LEAST(N)_MAX

int_least(N)_t类型的最大值。

INT_LEAST(N)_MIN

int_least(N)_t类型的最小值。

UINT_LEAST(N)_MAX

uint_least(N)_t的最大值。

int_fast(N)_t

int_least(N)_t相似,但是是至少N位的“最快”整数。

uint_fast(N)_t

至少N位的“最快”无符号整数。

INT_FAST(N)_MAX

int_fast(N)_t的最大值。

INT_FAST(N)_MIN

int_fast(N)_t的最小值。

UINT_FAST(N)_MAX

uint_fast(N)_t的最大值。

intptr_t

足够存放指针的符号整数。

uintptr_t

足够存放指针的无符号整数。

INTPTR_MAX

intptr_t的最大值。

INTPTR_MIN

intptr_t的最小值。

UINTPTR_MAX

uintptr_t的最大值。

intmax_t

系统中可能的最大尺寸的整数类型。

uintmax_t

系统中可能的最大尺寸的无符号整数类型。

INTMAX_MAX

intmax_t的最大值。

INTMAX_MIN

intmax_t的最小值。

UINTMAX_MAX

uintmax_t的最大值。

PTRDIFF_MIN

ptrdiff_t的最小值。

PTRDIFF_MAX

ptrdiff_t的最大值。

SIZE_MAX

size_t的最大值。

可用的运算符

这是一个全面的列表,关于你可以在C中使用的全部运算符。这个列表中我会标明一些东西:

二元

该运算符有左右两个操作数:X + Y

一元

该运算符作用于操作数本身-X

前缀

该运算符出现在操作数之前:++X

后缀

通常和前缀版本相似,但是出现在操作数之后,并且意义不同:X++

三元

只有一个三元运算符,意思是“三个操作数”:X ? Y : Z

算数运算符

下面是基本的算数运算符,我将函数调用()放入其中因为它更接近“算数”运算。

()

函数调用。

二元 *

乘法。

/

除法。

二元 +

加法。

一元 +

无变化。

后缀 ++

读取变量然后自增。

前缀 ++

自增变量然后读取。

后缀 --

读取变量然后自减。

前缀 --

自减变量然后读取。

二元 -

减法。

一元 -

取反,可用于表示负数。

数据运算

它们用于以不同方式和形式访问数据。

->

结构体指针的成员访问。一元*.运算符的复合。

.

结构体值的成员访问。

[]

取数组下标。二元+和一元*运算符的复合。

sizeof

取类型或变量大小。

一元 &

取地址。

一元 *

取值(提领地址)。

逻辑运算符

它们用于测试变量的等性和不等性。

!=

不等于。

<

小于。

<=

小于等于。

==

等于(并不是赋值)。

>

大于。

>=

大于等于。

位运算符

它们更加高级,用于修改整数的原始位。

二元 &

位与。

<<

左移。

>>

右移。

^

位异或。

|

位或。

~

取补(翻转所有位)。

布尔运算符。

用于真值测试,仔细学习三元运算符,它非常有用。

!

取非。

&&

与。

||

或。

?:

三元真值测试,X ? Y : Z读作“若X则Y否则Z”。

赋值运算符

复合赋值运算符在赋值同时执行运算。大多数上面的运算符都可以组成复合赋值运算符。

=

赋值。

%=

取余赋值。

&=

位与赋值。

*=

乘法赋值。

+=

加法赋值。

-=

减法赋值。

/=

除法赋值。

<<=

左移赋值。

>>=

右移赋值。

^=

位异或赋值。

|=

位或赋值。

可用的控制结构

下面是一些你没有接触过的控制结构:

do-while

do { ... } while(X);首先执行花括号中的代码,之后再跳出前测试X表达式。

break

放在循环中用于跳出循环。

continue

跳到循环尾。

goto

跳到你已经放置label的位置,你已经在dbg.h中看到它了,用于跳到error标签。

附加题

  • 阅读stdint.h或它的描述,写出所有可能出现的大小定义。
  • 查询本练习的每一项,写出它在代码中的作用。上网浏览资料来研究它如何正确使用。
  • 将这些信息做成教学卡片,每天看上15分钟来记住它们。
  • 创建一个程序,打印出每个类型的示例,并验证你的研究结果是否正确。