初识C语言：数据类型、运算符与表达式

数据类型：理解信息的不同形式

数据类型转换

运算符：进行各种计算和操作

表达式：数据与运算符的结合

小结

C语言是一种广泛使用的编程语言，被称为"现代编程语言之母"，因其高效、灵活的特点而备受青睐。作为学习编程的基石，C语言涵盖了很多核心的编程概念，其中包括数据类型、运算符和表达式。

数据类型：理解信息的不同形式

在编写程序时，我们需要处理各种类型的数据。C语言中的数据类型就像是不同的容器，每种类型的数据都有适合自己的容器。C语言的基本数据类型包括：

整型（int）：用于存储整数，例如 1、-5、42。
- 字节大小：通常占用 4 个字节。
- 输入和输出方式：使用 scanf("%d", &变量名) 进行输入，使用 printf("%d", 变量名) 进行输出。
- 短整型（short）：占用内存较少，通常占用 2 个字节，适用于较小范围的整数。
  - 输入和输出方式：使用 scanf("%hd", &变量名) 进行输入，使用 printf("%hd", 变量名) 进行输出。
- 长整型（long）：占用内存较多，通常占用 4字节或8 个字节，适用于较大范围的整数。
  - 输入和输出方式：使用 scanf("%ld", &变量名) 进行输入，使用 printf("%ld", 变量名) 进行输出。
浮点型（float、double）：用于存储带有小数部分的数值，例如 3.14、-2.7。
- float 表示单精度浮点数，通常占用 4 个字节，精度相对较低。
  - 输入和输出方式：使用 scanf("%f", &变量名) 进行输入，使用 printf("%f", 变量名) 进行输出。
- double 表示双精度浮点数，通常占用 8 个字节，能够表示更高的精度。
  - 输入和输出方式：使用 scanf("%lf", &变量名) 进行输入，使用 printf("%lf", 变量名) 进行输出。
字符型（char）：用于存储单个字符，例如 'a'、'Z'、'0'。
- 字节大小：占用 1 个字节的内存空间，可以表示 0 到 255 之间的整数。
- 输入和输出方式：使用 scanf(" %c", &变量名) 进行输入，使用 printf("%c", 变量名) 进行输出。
- C语言中的字符类型实际上存储的是 ASCII 码，也就是字符对应的整数值。
布尔型（_Bool）：用于存储布尔值，通常表示 true 或 false，即 1 或 0。
- 字节大小：通常占用 1 个字节。
- 输入和输出方式：使用 scanf("%d", &变量名) 进行输入，使用 printf("%d", 变量名) 进行输出。
- C99 标准引入了 _Bool 类型，用于表示布尔值。
派生类型：包括数组、指针、结构体、联合等，用来组织更复杂的数据结构。
- 数组：一组相同类型的数据的集合，例如存储 10 个整数的数组。
- 指针：存储变量的地址，是 C 语言中非常强大的工具。
- 结构体（struct）：用于组合不同类型的数据，形成一个自定义的数据类型。
- 联合体（union）：类似于结构体，但其所有成员共享相同的内存空间。

理解这些数据类型非常重要，因为在编写代码时，我们需要根据不同的数据类型为变量分配合适的内存空间，以及选择合适的操作方法。

数据类型转换

在编写程序时，不同的数据类型之间的转换非常常见。C语言提供了自动转换和强制转换两种方式来进行数据类型的转换。

自动类型转换

自动类型转换（隐式转换）是指在表达式中，如果不同数据类型的变量混合运算，C语言会自动将较低精度的数据类型转换为较高精度的数据类型，以避免数据丢失。
- 转换规则：
  - char、short 会自动提升为 int。
  - 在算术运算中，float 会被转换为 double。
  - 当 int 与 float 运算时，int 会转换为 float。
- 示例：
```
int a = 5;
float b = 2.5;
float result = a + b;  // a 自动转换为 float
printf("结果为: %f\n", result);  // 输出结果为 7.500000
```
  在这个例子中，a 是一个整数，但在与 b 相加时，a 被自动转换为了 float，以确保计算的精度。
强制类型转换

强制类型转换（显式转换）是指程序员通过特定的语法将一种数据类型转换为另一种数据类型。
- 语法：(类型) 表达式
- 示例：
```
double x = 9.7;
int y = (int)x;  // 强制将 double 类型转换为 int 类型
printf("y 的值为: %d\n", y);  // 输出 y 的值为 9
```
  在这个例子中，变量 x 的值是 9.7，通过强制类型转换，x 被转换为 int 类型，结果 y 为 9，小数部分被截断。
强制类型转换常用于需要精确控制数据类型的场合，但要小心数据的精度丢失。例如将浮点数转换为整数时，小数部分会被舍弃。

运算符：进行各种计算和操作

运算符是编程中用来进行计算和操作的符号。在C语言中，我们可以使用各种运算符来对数据进行操作。

算术运算符：用于基本的数学运算，主要包括：
- +（加法）：将两个数相加。
- -（减法）：从一个数中减去另一个数。
- *（乘法）：将两个数相乘。
- /（除法）：将一个数除以另一个数。需要注意，当进行整数除法时，结果会是整数，小数部分会被截断。
- %（取模）：计算两个数相除后的余数，通常用于整数之间的运算。
关系运算符：用于比较两个值的大小，返回一个布尔值（true 或 false）。
- ==（等于）：判断两个值是否相等。
- !=（不等于）：判断两个值是否不相等。
- >（大于）：判断左侧值是否大于右侧值。
- <（小于）：判断左侧值是否小于右侧值。
- >=（大于等于）：判断左侧值是否大于或等于右侧值。
- <=（小于等于）：判断左侧值是否小于或等于右侧值。
逻辑运算符：用于布尔逻辑操作。
- &&（逻辑与）：当两个操作数都为真时，结果为真。例如：
```
int a = 5, b = 10;
if (a > 0 && b > 0) {printf("a 和 b 都是正数\n");
}
```
  在这个例子中，a > 0 和 b > 0 都为真，因此 && 的结果为真，输出 "a 和 b 都是正数"。
- ||（逻辑或）：当至少一个操作数为真时，结果为真。例如：
```
int a = -5, b = 10;
if (a > 0 || b > 0) {printf("至少有一个是正数\n");
}
```
  在这个例子中，b > 0 为真，因此整个表达式为真，输出 "至少有一个是正数"。
- !（逻辑非）：对操作数取反，如果为真则变为假，反之亦然。例如：
```
int a = 0;
if (!a) {printf("a 为假\n");
}
```
  在这个例子中，a 为 0，!a 的结果为真，输出 "a 为假"。
赋值运算符：用于为变量赋值。
- =（赋值）：将右侧的值赋给左侧的变量。
- +=、-=、*=、/= 等是复合赋值运算符，用于简化运算。例如，a += 5 相当于 a = a + 5。
位运算符：用于二进制位的操作，适用于更加底层的控制。
- &（按位与）：对两个数的二进制位进行与操作。例如：
```
int a = 6;  // 二进制为 110
int b = 3;  // 二进制为 011
int result = a & b;  // 结果为 010，即 2
printf("a & b = %d\n", result);
```
  在这个例子中，a 和 b 的按位与操作结果是 2。
- |（按位或）：对两个数的二进制位进行或操作。例如：
```
int a = 6;  // 二进制为 110
int b = 3;  // 二进制为 011
int result = a | b;  // 结果为 111，即 7
printf("a | b = %d\n", result);
```
  在这个例子中，a 和 b 的按位或操作结果是 7。
- ^（按位异或）：对两个数的二进制位进行异或操作。例如：
```
int a = 6;  // 二进制为 110
int b = 3;  // 二进制为 011
int result = a ^ b;  // 结果为 101，即 5
printf("a ^ b = %d\n", result);
```
  在这个例子中，a 和 b 的按位异或操作结果是 5。
- ~（按位取反）：对数的每一位进行取反操作。例如：
```
int a = 6;  // 二进制为 00000000 00000000 00000000 00000110
int result = ~a;  // 结果为 11111111 11111111 11111111 11111001，即 -7
printf("~a = %d\n", result);
```
  在这个例子中，~a 的结果是 -7。
- <<（左移）：将数的二进制位向左移动指定的位数，相当于乘以 2 的若干次幂。例如：
```
int a = 3;  // 二进制为 011
int result = a << 2;  // 结果为 1100，即 12
printf("a << 2 = %d\n", result);
```
  在这个例子中，a 左移两位的结果是 12。
- >>（右移）：将数的二进制位向右移动指定的位数，相当于除以 2 的若干次幂。例如：
```
int a = 12;  // 二进制为 1100
int result = a >> 2;  // 结果为 0011，即 3
printf("a >> 2 = %d\n", result);
```
  在这个例子中，a 右移两位的结果是 3。
其他运算符：
- 条件运算符（三元运算符）：condition ? expr1 : expr2，根据条件的真假选择执行表达式 expr1 或 expr2。
- 逗号运算符：用于在一条语句中执行多个表达式，最后返回最后一个表达式的值。
- 指针运算符：*（解引用运算符）和 &（取地址运算符）用于指针操作。