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- [第二章 数据类型，运算符和表达式](#第二章-数据类型运算符和表达式)
  - [数据类型（基本数据类型）](#数据类型基本数据类型)
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      - [变量的生命周期与作用范围](#变量的生命周期与作用范围)
    - [运算符和表达式](#运算符和表达式)
      - [表达式和语句的区别](#表达式和语句的区别)
      - [运算符相关代码](#运算符相关代码)





# 第二章 数据类型，运算符和表达式

## 数据类型（基本数据类型）

> 数据类型所占字节数随机器硬件不同而不同，以`int`为基准，`char`比它小，`float`和`double`比它大。

1. 所占字节数

2. 存储区别

3. 不同类型的数据间转换（隐式和**显式**=>强制类型转换）

4. 特殊性

   1. 布尔型（`bool`）：

      `false`：`0`，`true`：非零值。

   2. `float`类型，不够精确，其实是一个小范围。

      ```c
      int func(float f)
      {
          if (f < 0)
              return -1;
          // else if (f == 0)
          else if (fabs(f - 0) <= 1e-6)
              return 0;
          else
              return 1;
      }
      ```

   3. `char`型是否有符号，未定义

   4. 不同形式的零值

      `0`，`'0'`，`"0"`，`'\0'`，`NULL`

   5. 数据类型得与后续代码的输入输入相匹配（自相矛盾）

## 常量与变量

### 常量

#### 定义

在程序执行过程中值不会发生变化的量。

#### 分类

- 整型常量：1，790，76

- 实型常量：3.14，5.26
- 字符常量：由单引号引起来的单个字符或转义字符，如`'a'`，`'X'`，`'\n'`，`'\ddd'`（d可以是`0-7`，三位八进制，例如`'\015'`），`'\xhh'`（h可以是`0-F`，二位十六进制，`'\x7f'`）
- 字符串常量：由双引号引起来的一个或多个字符组成的序列（特殊情况，空串），如：`""`，`"a"`，`"abXYZ"`，`"abc\n\021\018"`（注意这个字符串，`\n`，`\021`都是算单个字符，`\018`又不算）

> 我问gpt，"\018"在C语言几个字符。
> 在C语言中，字符串是以字符数组的形式表示，而每个字符串的末尾都有一个特殊的字符`'\0'`（空字符），用于标识字符串的结束。当你提到的`"\018"`在C语言中出现时，它表示一个包含特殊字符的字符串字面量。
>
> 具体来说，`\0`在C语言中是一个转义字符，用于表示字符串的结束符（null terminator）。该符号用于标记字符串的结束，确保字符串处理函数如`printf`、`strcpy`等知道在哪里停止处理。
>
> 在`"\018"`中，`\0`表示字符串的结束，后面跟的`18`并不会作为字符串的一部分来处理。因此，如果你在C语言中使用`"\018"`，它实际上会被视为只包含一个空字符（`\0`）的字符串。这意味着，尽管看起来字符串中有更多的字符，但由于`\0`的存在，它实际上在C语言处理中表示一个空字符串。
>
> 总结来说，在C语言中`"\018"`实际上会被看作一个包含单一结束字符（null terminator）的字符串，而不是包含多个字符。这种处理方式是因为C语言使用空字符来标记字符串的结束。

- 标识常量：`#define`

  特点：完整的用宏体替换宏名，**不做任何检查**。

  ```c
  #include <stdio.h>
  #include <stdlib.h>
  
  #define PI 3.14
  #define ADD 2 + 3
  #define ADD1 (2 + 3)
  
  #define MAX(a, b) (a > b ? a : b)
  #define MAX1(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
  
  int main()
  {
      // printf("%d\n", ADD * ADD);
      // 相当于 2+3*2+3
      // 故输出11而不是25
      // printf("%d\n", ADD1 * ADD1);
      // 相当于(2+3)*(2+3)
      // 正常输出25
  
      int i = 5, j = 3;
      // printf("%d\n", MAX(i, j));
      // 输出5
  
      // printf("%d\n", MAX(i, j * 2));
      // 输出6
  
      printf("i=%d\tj=%d\n", i, j);
      printf("%d\n", MAX1(i++, j++));
      printf("i=%d\tj=%d\n", i, j);
      // 输出：
      // i = 5 j = 3
      // 6
      // i = 7 j = 4
      // 为什么i自增了两次？
      // 预处理结果
      // printf("%d\n", ((i++) + (j++) ? (i++) : (j++)));
  
      exit(0);
  }
  ```

  解决办法：

  1. 使用函数：函数与宏的区别在于，一个占用编译时间，一个占用运行时间。在`linux`内核中多用宏。
  2. 在宏中进行变量保存，这种写法超出标准C，属于`GNU C`的扩展部分，只能在支持的编译器（如`gcc`）中使用，在`linux`内核中非常常用。

  ```c
  #define MAX2(a, b)               \
      ({                           \
          int A = a, B = b;        \
          ((A) > (B) ? (A) : (B)); \
      })
  
  #define MAX3(a, b)               \
      ({                           \
          typeof(a) A = a, B = b;  \
          ((A) > (B) ? (A) : (B)); \
      })
  
  ```

### 变量

用来保存一些特定内容，并且在程序执行过程中值**随时会发生变化**的量。

#### 定义

| [存储类型] | 数据类型 | 标识符 |  =  |  值   |
| :--------: | :------: | :----: | :-: | :---: |
|            |   TYPE   |  NAME  |  =  | VALUE |

- 标识符：由字母，数字，下划线组成且不能以数字开头的一个标识序列。拟定时尽量做到见名知义。
- 数据类型：基本数据类型、构造类型
- 值：注意匹配
- 存储类型：`auto`，`static`，`register`，`extern`（说明型）
  - `auto`：默认，自动分配空间，自动回收空间。
  - `register`：（建议型，编译器不一定采用）寄存器类型，只能定义局部变量，不能定义全局变量；大小有定义，只能定义32位大小的数据类型，如`double`就不可以；集尘器没有地址，所以一个寄存器类型的变量无法打印出地址查看或使用。
  - `static`：静态型，自动初始化为0值或空值，并且变量的值有继承性。另外，常用来修饰一个变量和函数，防止其对外扩散。
  - `extern`：说明型，意味着不能改变被说明的变量的值或类型。

```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#if 0
void func(void)
{
    int x = 0;
    x = x + 1;
    printf("%p->%d\n", &x, x);
}

void func1(void)
{
    static int x = 0;
    x = x + 1;
    printf("%p->%d\n", &x, x);
}

int main()
{

    // auto int i;
    // printf("i=%d\n", i);
    // out:i=21915，每次都不一样

    // static int i;
    // printf("i=%d\n", i);
    // out:i=1

    // func();
    // func();
    // func();
    // out:：
    // 0x7ffc3c4ca4f4->1
    // 0x7ffc3c4ca4f4->1
    // 0x7ffc3c4ca4f4->1
    // 三次地址看着一样
    // 但是是每次函数开始取用，结束销毁的
    // 只是gcc刚好都取的栈上同一块地址

    func1();
    func1();
    func1();
    // out:：
    // 0x55fd83c96014->1
    // 0x55fd83c96014->2
    // 0x55fd83c96014->3

    exit(0);
}
#endif

#if 0
int i = 100;

void func(int i)
{
    printf("i=%d\n", i);
}

int main()
{

    int i = 3;

    // printf("i=%d\n", i);
    // out:
    // i=3

    // {
    //     printf("i=%d\n", i);
    // }
    // out:
    // i=3

    // {
    //     i = 5;
    //     printf("i=%d\n", i);
    // }
    // out:
    // i=5

    // func(i);

    exit(0);
}
#endif

int i = 0;

void print_star(void)
{
    for (i = 0; i < 5; i++)
        printf("*");
    printf("\n");
    printf("[%s]i=%d\n", __FUNCTION__, i);
}

int main()
{
    for (i = 0; i < 5; i++)
        print_star();
    printf("\n");

    // out:
    // *****
    // [print_star] i = 5

    exit(0);
}
```

#### 变量的生命周期与作用范围

1. 全局变量和局部变量
2. 局部变量和局部变量
3. 参考图片存储类型比较

![存储类型比较](https://s2.loli.net/2024/03/12/y8pMEXS3LBIDAuc.png)

> 这一块具体讲解见代码仓库`/Chapter2/变量/`。

在`minproj`例子中，如果在`proj.c`和`proj.h`中`static`定义`func`函数，而在`main.c`中调用`func`。

```bash
[main][~/LinuxC/Chapter2/Section5/minproj]$ gcc *.c
In file included from main.c:4:
proj.h:4:13: warning: ‘func’ used but never defined
    4 | static void func(void);
      |             ^~~~
/usr/bin/ld: /tmp/ccQ2317U.o: in function `main':
main.c:(.text+0x2f): undefined reference to `func'
collect2: error: ld returned 1 exit status
```

### 运算符和表达式

#### 表达式和语句的区别

- 运算符部分

  ![运算符](https://s2.loli.net/2024/03/12/3MkPpF5anv7eEGu.png)

  - 每个运算符所需要的参与运算的操作数个数

  - 结合性

  - 优先级

  - 运算符的特殊用法

    如：`%`（要求左右两边都是整形），`=`与`==`，逻辑运算(`&&`和`||`)的短路特性

  - 位运算的重要性

    `<<  >>  ~  |  ^  &`

    1. 将操作数中第n位置1，其他位不变：`num = num | 1 << n;`

    2. 将操作数中第n位清0，其他位不变：`num = num & ~(1 << n);`

    3. 测试第n位：`if(num & 1 << n)`

    4. 从一个指定宽度的数中取出某几位：

       ```c
       // 假设取一个32位整数的第10位到第15位
           unsigned int number;
           unsigned int mask = ((1 << 6) - 1) << 9; // 6 是位数（15-10+1），9 是起始位置（10-1）
           unsigned int result = number & mask;
           result = result >> 9;
       ```

#### 运算符相关代码

```c
#if 0
i++相当于i=i+1
i--相当于i=i-1

int i=1;
i++;表达式值为1，i值为2
++i;表达式值为2，i值为2

#endif

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#if 0
int main()
{
    int i = 1, j = 10, value;

    // value = i++ + ++j;
    // 相当于
    // j = j + 1;
    // value = i + j;
    // i = i + 1;
    // out:
    // i = 0 j = 11 value = 10

    // value = --i + j++;
    // i = i - 1;
    // value = i + j;
    // j = j + 1;
    // out:
    // i = 1 j = 12 value = 12

    // value = i++ + ++i - i-- + --i;
    // 避免单个变量多次自增或者自减
    // 不同编译器可能结果不同，也难为自己和他人

    // printf("i=%d\n", i);
    // printf("j=%d\n", j);
    // printf("value=%d\n", value);

    // printf("%d\n", i > j);

    int a = 1, b = 2, c = 3, d = 4;
    int m = 1, n = 1;

    // (m = a > b) && (n = c > d);
    // printf("m = %d\nn = %d\n", m, n);
    // a>b为假，所以左边为0，右边直接不判断了，n依旧为1而不是0！
    // out:
    // m = 0
    // n = 1

    (m = a > b) || (n = c > d);
    printf("m = %d\nn = %d\n", m, n);
    // a>b为假，所以左边为0，右边继续判断
    // out:
    // m = 0
    // n = 0

    exit(0);
}
#endif

#if 0
int main()
{
    int i = 0, j = 10, value;

    // int a = 6;
    // a -= a *= a += 3;
    // a -=..   81-81=0
    //  a *=.. 9*9=81给上面
    //    a += 3; 6+3=9给上面
    // 故a=0

    // printf("%d\n", sizeof(int));
    // printf("%d\n", sizeof(double));
    // out:
    // 4
    // 8

    // int a = 3;
    // float f = 3.9;
    // a = f;
    // printf("a=%d\n", a);
    // printf("f=%f\n", f);
    // out:
    // a=3
    // f=3.900000

    // int a = 3;
    // float f = 3.9;
    // a = (int)f; // 这个过程不改变f本身的地址和值
    // printf("a=%d\n", a);
    // printf("f=%f\n", f);
    // out:
    // a=3
    // f=3.900000

    exit(0);
}
#endif

```