2.1 数据和运算

2.1.1 数的进制

我们在日常生活中大多使用十进制，即逢十进一，这主要是由人们的使用习惯决定的。其实在生活中还有许多不同的进位制度，如时间的表示方法是六十进制，即一小时等于六十分，一分钟等于六十秒；还有常用的表示数量的单位“一打”是十二进制等。在计算机中，常用的进位制度有二进制、十进制、八进制和十六进制。

1.二进制（Binary）

二进制数由0和1两个符号来表示，基数为2，按逢2进1，借1算2的规则计数。

2.十进制（Decimal）

十进制数由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数字符号表示，基数为10，按逢10进1，借1算10的规则计数。

3.八进制（Octal）

八进制数由0、1、2、3、4、5、6、7八个数字符号表示，基数为8，按逢8进1，借1算8的规则计数。

4.十六进制（Hexadecimal）

十六进制数由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F十六个数字符号表示，基数为16，按逢16进1，借1算16的规则计数。在C语言中表示十六进制数时，大小写字母的含义相同。

对于不同进制的数字间的转换在这里不做太多的叙述，对于初学者来讲，使用PC中的计算器来进行不同进制数字间的转换是一个方便快捷的办法，如图2-1所示。打开计算器软件，如要将十进制数“254”转换成二进制数，首先在计算器中选择十进制，输入数字“254”，再用鼠标单击选择二进制，这时计算器中即可显示经转换后的二进制数“11111110”。

2.1.2 码制

在计算机内部，所有的信息都要使用二进制的方法来表示，因为二进制的0和1两个数字恰好与存储单元的“有”和“无”相对应。不仅如此，数的符号“+”或“-”也需要用二进制数来表示，在通常情况下，用0表示正数“+”，用1表示负数“-”。当数的符号和数值表示方法使用二进制时，这样的数被称为“机器码”。机器码有不同的码制，对应不同的表示方法，常用的码制有原码、反码和补码三种。

• 原码：原码用最高位表示数的符号位，数值部分用二进制的绝对值表示。
• 反码：正数的反码与其原码相同，负数的反码是将符号位除外，其他各位按位取反。
• 补码：正数的补码与其原码相同，负数的补码是将其反码后加1。

数的原码、反码和补码的表示方法详见表2-1。

表2-1 数的原码、反码和补码

2.1.3 数据类型

程序运行的目的是对数据进行处理，在C语言中数据是有类型区分的，具体分类如下：

在以上的数据类型分类中，基本类型是不可以再次拆分为其他数据类型的；构造类型则是在基本类型的基础上，按照一定方式组合而成的数据类型；指针类型是一种特殊的数据类型，其值通常用来表示某一个量在内存中的存放地址；空类型是指在对函数进行定义时，如函数没有返回值，我们会在函数的名称前面加入“void”，以此表明该函数是“空类型”。

2.1.4 常量

常量是指在程序的运行过程中，其值不能被改变的量。常量的种类有整型、实型、字符型和字符串常量四种。

整型常量：十进制的整数表示方法非常简单，如29、-18、156等。十六进制的整数通常以0x（或0X）开头，如：0xFE、0xD7A9、0x7D等。八进制的整数则以0开头，如：057，其值相当于十进制的47。

实型常量：实数有两种表示方法，一种是十进制的小数形式，如：0.625、-16.5等；另一种是采用指数形式，即用e（或E）后面跟一个整数，表示以10为底的幂指数，如：256.5的表示方法是2.565e2。

字符型常量：字符型常量的表示方法是用单引号引出，如‘a’、‘B’等。

字符串型常量：字符串型常量用双引号引出，如“GOOD”、“thank you”等。

2.1.5 变量

变量是指在程序运行过程中其值可以改变的量。在C语言中使用变量时，要先给变量命名，还要给变量定义数据类型，有时还需指定变量的存储地点。

为什么要给变量定义数据类型呢？在数学上，一个数可以是+∞也可以是-∞，但是在计算机中，存储单元是有限的，因此必须根据数据的大小为其分配合适的存储空间。定义数据类型实际上就是为变量在内存中分配特定的存储空间，以便用这个空间来存储相关的数据。如果把变量比喻成用于储存数据的盒子，指定数据类型就是指定盒子的大小，既能装得下要装的东西，又不会造成空间的浪费。C语言中变量的数据类型详见表2-2。

表2-2 C语言中的基本数据类型

注：方括号表示其中的内容可以省略。

变量在程序中须先定义后使用。定义变量的方法是先给变量指定名称和数据类型，这样编译器才能为变量分配相应的存储空间。定义变量的格式如下：

数据类型变量名表；（多个变量名称之间要用逗号分隔）

在C程序中定义变量的方法可以参考如下语句：

char a，b，c；       //定义a，b，c为字符型变量
unsigned int num；   //定义num为无符号整型变量

2.1.6 运算符

C语言的运算符非常丰富，在程序中使用这些运算符来处理各种基础操作，从而完成特定的功能。C语言的运算符主要有以下几种：

1.算术运算符

• +：加法运算符，或为取正值运算符。例如：3+5，A+B，+23。
• -：减法运算符，或为取负值运算符。例如：18-17，TIME1-TIME2，-78。
• *：乘法运算符。例如：5*8，AD*AF。
• /：除法运算符。在这里除法运算符和一般的算术运算规则有所不同，如果是两个浮点数相除，结果也是浮点数。如果两个整数相除，结果也是整数。例如：10.0/20.0结果为0.5，7/2结果为3，而不是3.5。
• %：求余运算符。%两侧均应是整数。例如：10%3结果为1。

在上述的运算符中，我们同样可以用()来改变运算的优先级，这和我们在小学时学的是一样的，如：（A+B）×C就需要先计算A与B的和，再计算与C的积。

2.赋值运算符

·=：赋值运算符。在C语言中用于给变量赋值，其方法可以参考以下语句：

num=25; // 给变量num 赋值25
D=C;    // 将变量C 的值赋给变量D

3.自增、自减运算符

• ++：自增运算符。作用是使变量的值自增1。例如：I++，表示让变量I的值自增1。
• --：自减运算符。作用是使变量的值自减1。例如：A--，表示让变量A的值自减1。

4.关系运算符

关系运算符通常是用来判别两个变量是否符合某个条件的，所以使用关系运算符的运算结果只有“真”或“假”，即“1”或“0”两种。

• >：大于。例如：A>B。
• <：小于。例如：NUM1< li="">
• >=：大于等于。例如：U>=5。
• <=：小于等于。例如：P<=7。
• ==：等于。例如：TEAM1==TEAM2，在这里要区别于赋值运算符“=”，它表示的意思不是将TEAM2的值赋给TEAM1，而是用来判定TEAM1是不是和TEAM2的值相等。
• ！=：不等于。例如：A！=B。

5.位运算符

位运算是C语言的一大特色。所谓位运算，形象地说就是指把数值以二进制位的方式进行相关的运算，参与位运算的数必须是整型或字符型的数据，实型（浮点型）的数不能参与位运算。

·&：按位与运算符。是实现“必须都有，否则就没有”的运算。它的规则是：

0& 0= 0  0& 1 = 0  1 & 0= 0  1 & 1 = 1

在实际应用中，按位与运算常用来对某些位清零或保留某些位：

例如A的值为：A=10010010

只想保留A的高四位，则用：A&11110000

与运算后A的值为：10010000

·|：按位或运算符。是实现“只要其中之一有，就有”的运算。它的规则是：

0| 0= 0  1 | 0= 1   0| 1 = 1   1 | 1 = 1

在实际应用中，或运算常用来将一个数值的某些位定值为“1”：

例如A的值为：A=10010010

想将A的低四位定值为1，则用：A｜00001111

或运算后A的值为：10011111

·^：按位异或运算符。是实现“两个不同就有，相同就没有”的运算。它的规则是：

0^ 0= 0  1 ^ 0= 1   0^ 1 = 1   1 ^ 1 = 0

在实际应用中，异或运算常用来使数值的特定位翻转：

例如A的值为：A=10011010

想将A的低四位翻转，即0变1，1变0，则用：A^00001111

异或运算后A的值为：10010101

·~：按位取反运算符。是实现“是非颠倒”的运算。它的运算规则是：

~ 0= 1   ~ 1 = 0

例如A的值为：10011010

按位取反运算后，其值为：01100101

• <<：左移运算符。是实现将一个二进制数的每一位都左移若干位的运算。左移运算的方法如图2-2所示。
• >>：右移运算符。是实现将一个二进制数的每一位都右移若干位的运算。右移运算的方法如图2-3所示。

2.1.7 复合赋值运算符

在赋值运算符“=”之前加上其他二目运算符，就可以构成复合赋值运算符。复合赋值运算符有+=、-=、*=、/=、%=、<<=、>>=、&=、^=和|=。

构成复合赋值表达式的方式为：

变量 双目运算符=表达式

它相当于：

变量=变量 运算符 表达式

例如：

num+=15相当于：num=num+15

a*=b+23相当于：a=a*(b+23)

复合赋值运算符的这种书写方法，对于初学者来说也许不太习惯，但它有利于编译器的编译和处理，可以产生高质量的目标代码。