2.1变量与基本数据类型

变量与基本数据类型 ——程序世界的数字积木

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一、数据类型：内存空间的身份证

C语言通过数据类型明确变量占用的内存大小和存储格式。以下是常见类型的核心特性：

1. 整型家族

类型	内存占用	取值范围	格式化符号
char	1字节	-128 ~ 127 或 0 ~ 255	%c
short	2字节	-32768 ~ 32767	%hd
int	4字节	-2147483648 ~ 2147483647	%d
long	4/8字节	取决于系统架构	%ld
long long	8字节	-9e18 ~ 9e18	%lld

验证代码：

#include <stdio.h>  
#include <limits.h>  
​
int main() {  
    printf("char范围: %d ~ %d\n", CHAR_MIN, CHAR_MAX);  
    printf("int大小: %zu字节\n", sizeof(int));  // sizeof返回size_t类型  
    return 0;  
}  

2. 浮点型家族

类型	内存占用	精度	格式化符号
float	4字节	6-7位有效数字	%f
double	8字节	15-16位有效数字	%lf

精度陷阱示例：

float f = 0.1;  
if (f == 0.1) {  // 条件永远不成立！  
    printf("Equal!\n");  
}  
// 因为0.1默认是double类型，float无法精确存储  

3. 特殊类型

• void：表示无类型，用于函数返回值或指针
• _Bool：C99新增布尔类型（需包含<stdbool.h>）

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二、变量命名与管理

1. 命名规则（铁律）

• 由字母/数字/下划线组成，且不能以数字开头
• 区分大小写：age与Age是不同的变量
• 禁止使用关键字（如int、return等）

合法命名示例：

int student_count;  
float _sensor_data;  
char serialNumber[20];  

非法命名示例：

int 3d_print;    // 数字开头  
char switch;     // 使用关键字  
float user-name; // 含连字符  

2. 作用域与生命周期

变量类型	作用域	生命周期	存储位置
局部变量	定义它的代码块内	块执行期间	栈
全局变量	整个程序	程序运行期间	数据段
static局部变量	定义它的代码块内	程序运行期间	数据段

示例场景：

#include <stdio.h>  
​
int global = 100;  // 全局变量  
​
void func() {  
    static int count = 0;  // 静态局部变量  
    int local = 10;        // 普通局部变量  
    count++;  
    printf("local:%d count:%d\n", local, count);  
}  
​
int main() {  
    func();  // 输出: local:10 count:1  
    func();  // 输出: local:10 count:2  
    // printf("%d", local);  错误！local不可见  
    return 0;  
}  

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三、常量定义：const vs #define

1. 语法对比

特性	const	#define
类型检查	✔️ 有明确类型	❌ 纯文本替换
作用域	遵循变量作用域规则	从定义处到文件结束
内存分配	占用内存空间	不分配内存
调试可见性	调试器可查看	预处理后消失

2. 使用示例

// const常量  
const float PI = 3.14159;  
const int MAX_USERS = 1000;  
​
// #define宏  
#define TAX_RATE 0.15  
#define CIRCLE_AREA(r) (PI * (r) * (r))  // 带参数的宏  
​
// 危险宏示例  
#define SQUARE(x) x * x  
int val = SQUARE(2+3);  // 展开为2+3*2+3=11，而非25！  
// 应改为：#define SQUARE(x) ((x)*(x))  

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四、新手避坑指南

0. 未初始化变量

   int score;  
   printf("%d", score);  // 输出随机值！  
   

1. 作用域混淆

   int x = 5;  
   {  
       int x = 10;  // 内层x遮蔽外层x  
       printf("%d", x);  // 输出10  
   }  
   

2. 宏的副作用

   #define MAX(a,b) a > b ? a : b  
   int m = MAX(3, 5 + 2);  // 展开为3 > 5 + 2 ? 3 : 5 + 2 → 7  
   

3. 误用浮点比较

   float a = 0.1 + 0.2;  
   if (a == 0.3) {  // 永远不成立！  
       // 应使用fabs(a - 0.3) < 1e-6  
   }  
   

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五、总结：变量使用决策模板

✅ 选择数据类型时：

• 需要整数计算 → 根据范围选int/long
• 需要小数存储 → 优先选double（精度更高）
• 存储字符 → 用char，布尔值 → 用_Bool

✅ 定义常量时：

• 推荐const（类型安全）
• 需要条件编译或字符串拼接 → 用#define

🚫 避免以下操作：

• 在循环内定义static变量（导致不可预测的值）
• 使用全局变量传递数据（破坏封装性）
• 用#define定义复杂函数式宏（易引发错误）

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终极建议：当你写下int a;时，记住这不是简单的声明——你正在向计算机申请一块内存的使用权。善待每一个变量，就像园丁照料他的植物！ 🌱