第2章 类型、运算符与表达式

1. 变量与数据类型

(1) 基本数据类型

类型	存储大小 (典型)	表示范围	示例
char	1字节	-128~127 或 0~255	char c = 'A';
int	4字节	-2,147,483,648~2,147,483,647	int i = 42;
float	4字节	±3.4e-38~±3.4e38	float f = 3.14;
double	8字节	±1.7e-308~±1.7e308	double d = 3.14;
void	-	无类型	void func();

(2) 类型修饰符

• 扩展范围：
  • short：短整型（通常2字节）
  • long：长整型（4或8字节）
  • long long：扩展长整型（C99，至少8字节）
• 符号性：
  • signed：有符号（默认）
  • unsigned：无符号（仅非负值）

示例：

unsigned short us = 65535;  // 0~65535
long double ld = 3.1415926535;

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2. 常量（Literals）

(1) 整型常量

• 十进制：123
• 八进制：0173（前缀0）
• 十六进制：0x7B（前缀0x）
• 后缀：L（long）、U（unsigned）

  long big = 123456789L;
  unsigned int mask = 0xFFFFU;
  

(2) 浮点常量

• 标准形式：3.14
• 科学计数法：1.23e-5
• 后缀：F（float）、L（long double）

  double d = 1e10;
  float f = 2.0F;
  

(3) 字符与字符串常量

• 字符：'A'、'\n'（转义字符）
• 字符串："hello"（以'\0'结尾）

  char newline = '\n';
  char* str = "Hello, C!";
  

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3. 运算符（Operators）

(1) 算术运算符

运算符	作用	示例
+	加法	a + b
-	减法/取负	-x
*	乘法	3 * 5
/	除法	7 / 2 → 3
%	取模（余数）	7 % 2 → 1

(2) 关系与逻辑运算符

运算符	作用	示例
==	相等	if (x == 0)
!=	不等	while (c != EOF)
&&	逻辑与	if (x>0 && y>0)
`		`
!	逻辑非	if (!valid)

(3) 位运算符

运算符	作用	示例
&	按位与	flags & MASK
`	`	按位或
^	按位异或	a ^ b（相同为0）
~	按位取反	~0xFF → 0xFFFFFF00
<<	左移（乘2^n）	x << 2
>>	右移（除2^n）	x >> 1

(4) 赋值与复合运算符

x += y;    // 等价于 x = x + y
x &= mask; // 等价于 x = x & mask

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4. 类型转换（Type Conversions）

(1) 隐式转换（自动）

• 规则：小类型→大类型（避免精度损失）

  int i = 10;
  float f = i;  // int → float
  

• 算术运算中的转换：
  • char/short → int（整型提升）
  • int + float → float

(2) 显式转换（强制）

double d = 3.14;
int i = (int)d;  // 截断小数部分（i=3）

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5. 表达式与语句

(1) 表达式求值顺序

• 优先级：* / % > + - > << >> > & > | > && > ||
• 结合性：大多数从左到右（赋值符从右到左）

  x = y = 0;  // 从右到左赋值
  

(2) 副作用与序列点

• 副作用：表达式对变量的修改（如i++）。
• 序列点：保证副作用完成的点（如;、&&、||）。

  int i = 0;
  printf("%d %d", i++, i++); // 未定义行为！
  

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6. 关键编程技巧

(1) 统计二进制中1的个数

int bitcount(unsigned x) {
    int b;
    for (b = 0; x != 0; x &= (x - 1))
        b++;
    return b;
}

原理：x &= (x - 1) 清除最右侧的1。

(2) 循环移位

unsigned rightrot(unsigned x, int n) {
    int bits = sizeof(x) * 8;
    n %= bits;
    return (x >> n) | (x << (bits - n));
}

示例：rightrot(0x12345678, 4) → 0x81234567。

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7. 总结表格

主题	核心内容
数据类型	char、int、float、double及修饰符（short、long、unsigned）
常量表示	整型（0x、0前缀）、浮点（e表示法）、字符（转义序列）
运算符	算术、关系、逻辑、位运算的优先级与结合性
类型转换	隐式（自动提升）与显式（强制）转换
高效位操作	位掩码、移位、统计1的个数

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8. 为什么重要？

• 底层控制：直接操作硬件（如寄存器、位字段）。
• 性能优化：位运算比算术运算更快。
• 理解C本质：类型系统和运算符是C语言的核心设计哲学。

注：本章是后续学习指针、数组、结构体的基础，需深入理解！