[C++知识库]C基础(一)数据类型、进制、运算符、语句

一、常量

常量就是在程序中不可变化的量，常量在定义的时候必须给一个初值。

1.1 宏常量

使用#define 修饰 ,常量名通常大写

#include<stdio.h>
#define MAX 100 //定义常量, 注意没有=号, 没有;号, 需要使用#号+define关键字
int main(){
     printf("%d\n",MAX);
     return 0;
}

1.2 const常量

常量名和变量名命名方式一样, 一般来说在c语言用宏常量比较多,c++用const常量比较多

#include<stdio.h>
const int a = 100;// 1.可以定义在这里,需要声明常量的类型,这里是int类型, 必须带;号
int main(){
	const int b = 200;  // 2.也可以定义在方法内
	printf("%d\n",a);
	printf("%d\n",b);
	return 0;
}

1.3 字符串常量

用双引号标识,例如"hello world"

1.4 整数常量

例如int a = 500; // a是变量 ,但是500是整数常量

二、十进制与二进制

一个比特就是1bit, 只能是0或者1
一个BYTE = 8 bit
一个int =4 BYTE = 32bit
2BYTE = WORD(字)
2个WORD = 1DWORD(双字)
1KB = 1024BYTE
1MB = 1024KB
1GB = 1024MB
1TB = 1024GB

注意:MB和Mb是不一样的意思,前者是M BYTE ,后者是 M bit, 他们之间相差8倍, 也就是1MB = 8Mbit

2.1 十进制,二进制,八进制,十六进制的关系

2.2 二进制与八进制和16进制的关系

每3位二进制 可以用1位8进制表示 , 每4位二进制可以用1位16进制表示
二进制:1011011011000101011
->八进制:001 011 011 011 000 101 011 每3段2进制来划分, 不够的前面补0
001(1) 011(3) 011(3) 011(3) 000 (0) 101(5) 011(6) = 1333056(八进制)

二进制:1011011011000101011
->十六进制:0101 1011 0110 0010 1011 每4段2进制来划分, 不够的前面补0
0101(5) 1011 (b) 0110 (6) 0010 (2) 1011 (b) = 5b62b(十六进制)

注意:
二进制的表示是以0b或0B(不区分大小写)开头表示的,例如 int a = 0b101; //换算成十进制为 5 = 4+1
八进制的表示是以0开头(注意是数字 0,不是字母 o), 例如 int a = 015; //换算成十进制为 13 = 8+5
十六进制的表示是以0x或0X()不区分大小写)开头表示的, 例如 int a = 0X2A; //换算成十进制为 42 = 16+16+10

2.3 十进制数转换为2进制的技巧

十进制的56转为2进制的技巧?
先把这个数转成8进制, 然后再把8进制直接对应2进制.

方法:用短除法56除以8, 分别取余数和商数,商数为0 的时候把余数倒过来.
图示:

余数倒过来就是70,转换位2进制就是1110

三、原码反码与补码

正数的二进制原码、反码和补码是一样的；负数的反码=原码符号位不变,其他位取反，负数的补码=反码+1

3.1 原码推算补码的方式

7的二进制原码, 反码,补码是一样的
0000 0111   一个BYTE(字节)
0000 0000  0000 0111  一个WORD(字)
0000 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0111  一个DWORD(双字)
最高位是符号位,0是整数, 1是负数


-7的二进制原码
1000 0111   一个BYTE(字节)
1000 0000  0000 0111  一个WORD(字)
1000 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0111  一个DWORD(双字)

负数的反码 = 符号位不变,其他位取反
1111 1000   一个BYTE(字节)
1111 1111  1111 1000  一个WORD(字)
1111 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1000  一个DWORD(双字)

负数的补码 = 反码+1
1111 1001   一个BYTE(字节)
1111 1111  1111 1001  一个WORD(字)
1111 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1001  一个DWORD(双字)

在计算机中都是用补码来操作的.

3.2 补码推算原码的方式

（1）正数：保持不变
（2）负数：符号位全程不变, 要先-1变成反码 , 然后再取反变成原码； 或者符号位全程不变, 要先取反后+1

若已知 负数 -8，则其
原码为：1000 1000，（1为符号位，为1代表负数，为0代表正数）
反码为：1111 0111，（符号位保持不变，其他位置按位取反）
补码为：1111 1000，（反码 + 1）
 
即在计算机中 用 1111 1000表示 -8

若已知补码为 1111 1000，如何求其原码呢？
（1）方法1：先-1后取反（求负数 原码->补码的逆过程），注意：符号位保持不变！
    （A）先 - 1，得到 1111 0111
    （B）取反（符号位保持不变，其他位置按位取反 ），得到 1000 1000

（2）方法2：先取反后+1，注意：符号位保持不变！
    （A）将这个二进制数中（即 1111 1000），除了符号位，其余位置按位取反，得 1000 0111
    （B）+ 1，得到 1000 1000
总结：
     -1 后，再取反 和 取反后，再+1  的效果是一样的。
     这就和  -(3-1)  和 (-3 +1) 是一个道理。

因此，可以直接记住方法2即可，因为原码->补码也是先取反后+1，刚好反过来也是一样，便于记忆。

四、sizeof关键字的使用

关键字不是函数,不需要引入头文件,可以直接使用, 作用是求一个数在内存中占用的大小,单位是字节.
注意:C语言是不规定数据类型的大小的,具体是根据系统来决定的,不同的系统可能的长度不一样.

chenys@chenys-pc:~/桌面/c$ cat c.c
#include<stdio.h>
int main(){
	int a; //整形
	long b; //长整形
	short c; //短整型
	_Bool d;
	short int e;
	long long f; //在32系统下是4个字节, 在64位的linux系统是8个字节,64位的windows系统是4个字节
	double g;
	printf("int=%ld\n",sizeof(a));
	printf("long=%ld\n",sizeof(b));
	printf("short=%ld\n",sizeof(c));
	printf("_Bool=%ld\n",sizeof(d));
	printf("short int=%ld\n",sizeof(e));
	printf("long long=%ld\n",sizeof(f));
	printf("double=%ld\n",sizeof(g));
	return 0;
}
chenys@chenys-pc:~/桌面/c$ ./c
int=4
long=8
short=2
_Bool=1
short int=2
long long=8
double=8
chenys@chenys-pc:~/桌面/c$ 

4.1 有符号和无符号的区别

有符号:最高位表示符号位,0是正数,1是负数
无符号:最高位是数的一部分,都是正数,最小是0.

int a ;//定义了一个有符号的int
unsigned int b ;// 定义了一个无符号的int, 占用的字节大小和int一样，这是取值范围不一样

4.2 整数的溢出

当超过一个整数能够存放的最大范围是,整数会溢出, 有符号的溢出会导致符号位溢出, 有可能会造成数据的正负值发生改变.

如果是无符号的溢出, 会造成高位丢失, 例如:

#include<stdio.h>
int main(){
	unsigned int a = 0XFFFFFFFF;//也就是32位1
	unsigned int b = a + 1;
	printf("%u\n",b);// b = 0
}

五、大端对齐与小端对齐

计算机中最小的内存单位是BYTE(字节) , 一个大于BYTE的数据类型在内存中存放的时候是有先后顺序的.

高内存地址放整数的高位,低内存地址存放整数的低位,这种方式叫做倒着放,术语叫做小端对齐, x86和ARM都是小端对齐的.

高内存地址存放整数的低位,低内存地址存放整数的高位,这种方式叫做正着放,术语叫做大端对其,很多unix服务器的CPU都是大端对齐的.

如上图所示从下往上表示内存地址地址，左边内存地址最低处存放的一个1Byte是0x78，刚好对应低内存地址存放低的整数，说明是小端对齐。

六、char类型

‘单引号引起来的就是char的常量,比如’a’
“双引号引起来的就是字符串常量,比如"a”
char 在内存中占1个BYTE, 由于C语言中没有BYTE类型, 所以可以用char来代替.这点和java不一样,java的char是占2个字节的.
unsigned char 的取值范围: 0-255
char 的取值范围:-128 ~ 127

#include<stdio.h>
int main(){
	char a = 10;
	char b = 'a';
	printf("%d\n",a);  //10  char的本质是一个BYTE大小的整数
 	printf("%u\n",b);  //97  对应的其实是a的ASCII码
    printf("%c\n",97);  //b  %c是直接输出字符
	return 0;
}

6.1 格式说明符中的类型

（1）%ld表示数据按十进制有符号长型整数输入或输出。
（2）%d表示数据按十进制有符号整型数输入或输出。
（3）%u表示数据按十进制无符号整型数输入或输出。

printf附加格式

七、浮点类型

3.14这个数就是一个浮点常量, 3f是一个浮点类型的常量
float a;//定义一个浮点类型的小数变量, 名字是a ,默认保留小数点6位.
double b;//定义了一个double类型的变量,名字是b
long double c ;//定义了一个long double类型的变量,名字叫c
注意:不能使用整形的输出转移符来输出一个浮点数,必须使用%f或者%lf.

7.1 小数的四舍五入

#include<stdio.h>
int main(){
	double a = 4.5;
	int b = a + 0.5;
	a = b;
	printf("%f\n",a); //5.000000
	printf("%lf\n",a); //5.000000
}

八、运算符

8.1 ++和–运算符

++ 表示自增, 分为前置++和后置++
– 表示自减, 分为前置–和后置–
如果++和-- 存在表达式,那么前置和后置的意义是不一样的,比如int b = ++a 和 int b = a++ 得到的b的值是不一样的.前面的b会比后面的大1.

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

8.2 逗号运算符

逗号表达式先求逗号左边的值，然后求右边的值，整个语句的值是逗号右边的值。

int a = 2;
int b = 3;
int c = 4;
int d = 5;
int i = (a = b, c + d);   //结果是9  也就是逗号右边的值

8.3 运算符优先级

8.4 强制转化运算符

两个整数计算的结果还是整数
浮点数与整数计算的结果是浮点数
浮点数与浮点数计算的结果还是浮点数

int a =5;
double d = (double)a;  //表示强制把a强制位double类型,结果就是5.000000

8.5 关系运算符

在C语言中0代表假，非0代表真
< ,<=,>,>=,==,!= //前4个的优先级相同且大于后2个的优先级, 后2个的优先级相同.

8.6 逻辑运算符

&&(条件与)
当运算符左右都是真的时候，那么整个表达式的结果为真
只要左右有一个值为假，那么整个表达式的结果为假，并且左边为假时可以不用考虑右边了。

||(条件或)
当运算符左右只要有一个值是真的时候，那么整个表达式的结果为真
除非左右两个值都是假，那么整个表达式的结果为假，并且左边为真时可以不用考虑右边了。

九、语句的使用

9.1 if语句

单分支,当条件是真的时候，复合语句才能被执行，如果条件为假的时候，复合语句不执行

if (条件)
{
//复合语句
}

双分支,如果条件为真，那么执行复合语句1，否则执行复合语句2

if (条件)
{
复合语句1
}
else
{
复合语句2
}

多重if,当有多个else的时候，else总是和上方最近的那个if语句配对。

if (条件1)
{
    复合语句1
}
else if （条件2）
{
    复合语句2
}
else if （条件3）
{
    复合语句3
}
else
{
    复合语句4
}

9.2 switch语句

switch (i)
{
    case 0:
        printf("i = 0\n");
        break;//跳出switch的复合语句块
    case 1:
        printf("i = 1\n");
        break;
    case 2:
        printf("i = 2\n");
        break;
    default://如果有所条件都不满足，那么执行default语句
        printf("error\n");
}

switch与if的用法区别：
当条件很复杂，一个条件中有&&，|| ，！存在，那么用if语句，如果条件很简单，但分支很多，那么适合用switch。

9.3 三目运算符

先求？左边的条件，如果条件为真，那么等于：号左边的值，否则等于：号右边的值

int i = -8;
int x = (i < 0) ? -i: i; // x=8

//求最大值
int c = (a > b) ? a : b;

9.4 无条件跳转goto语句

无条件跳转goto,不建议使用goto语句，goto语句会使你的程序可读性变的很差

#include<stdio.h>
int main(){
	goto end; //无条件跳转到end去执行
	int a=0;
	printf("a=%d",a);
end: //标号
	return 0;
}

9.5 while语句

while（条件），如果条件为真，循环继续，条件为假，循环结束
while （1）//是死循环的写法

#include<stdio.h>
int main(){
	int a ;
	while(a!=10){
		a++;
		printf("a=%d",a);
	}
	return 0;
}

9.6 continue与break语句

循环遇到continue语句，不再执行continue下面代码，而是直接返回到循环起始语句处继续执行循环；
循环遇到break语句，立刻终断循环，循环结束。

9.7 do-while与while语句的区别

对于do while来讲，循环的复合语句至少可以被执行一次, 它是先循环, 在判断条件；
对于while来讲，有可能复合语句一次执行机会都没有, 它是先判断条件,再决定是否循环。

do
{
    条件成立时执行的复合语句
}while (条件);

9.8 for语句

for语句在循环的时候可以明确的知道循环的次数

#include<stdio.h>
int main(){
	int i,j;
	for(i=9;i>0;i--)
	{
		for(j=9;j>0;j--)
		{
			printf("%d*%d=%d\t",i,j,i*j);
		}
		printf("\n");
	}
	return 0;
}

上面输出的结果是99乘法表：

9.9 综合练习

1） 求整数位数

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a;
	scanf("%d",&a); // 这个函数式读取控制台输入的值，&a表示取地址，后续文章会介绍
	int count=0;
	while(a>0)
	{
		count++;
		a/=10;
	}
	if(count ==0)
	{
		count =1;
	}
	printf("%d个\n",count);
	return 0;
}

2） 使用*号在控制台输出等腰三角形

#include<stdio.h>
int main()
{
	int num;
	scanf("%d",&num); // 控制三角形的行数
	int i,j;
	for(i=1;i<=num;i++) //外循环控制行数
	{
		int a;
		for(a=0;a<num-i;a++) //空格数=总行数-i
		{
			printf(" ");
		}

		for(j=0;j<2*i-1;j++)
		{
			printf("%s","*"); //*数=2*行数-1
		}

		printf("\n");
	}
	return 0;
}

如下是一个10行的等腰三角形效果图