【C语言】04-常量、变量

一、数据的存储

1.数据类型

首先来看看计算机是怎么存储数据的。总的来说，计算机中存储的数据可以分为两种：静态数据和动态数据。

1> 静态数据

概念：静态数据是指一些永久性的数据，一般存储在硬盘中。硬盘的存储空间一般都比较大，现在普通计算机的硬盘都有500G左右，因此硬盘中可以存放一些比较大的文件。

存储的时长：计算机关闭之后再开启，这些数据依旧还在，只要你不主动删掉或者硬盘没坏，这些数据永远都在。

哪些是静态数据：静态数据一般是以文件的形式存储在硬盘上，比如文档、照片、视频等。

2> 动态数据

概念：动态数据指在程序运行过程中，动态产生的临时数据，一般存储在内存中。内存的存储空间一般都比较小，现在普通计算机的内存只有4G左右，因此要谨慎使用内存，不要占用太多的内存空间。

存储的时长：计算机关闭之后，这些临时数据就会被清除。

哪些是动态数据：当运行某个程序（软件）时，整个程序就会被加载到内存中，在程序运行过程中，会产生各种各样的临时数据，这些临时数据都是存储在内存中的。当程序停止运行或者计算机被强制关闭时，这个程序产生的所有临时数据都会被清除。

你可能会问：既然硬盘的存储空间这么大，为何不把所有的应用程序加载到硬盘中去执行呢？有个主要原因是内存的访问速度比硬盘快N倍。

3> 动态数据和静态数据的转换

硬盘和内存是计算机使用最频繁的两个硬件，它们之间的数据经常要进行转换。

比如，硬盘上有个叫做“C语言.mp4”的视频文件，现在要使用暴风影音来播放

首先打开暴风影音软件，计算机会将暴风影音加载到内存中，紧接着计算机会读取硬盘中视频文件的内容到内存中。暴风影音会解析读取到的文件内容，以视频的形式呈现给用户看。这就完成了一个由静态数据到动态数据的转换。

再比如，你使用迅雷从网上下载一个叫做“C语言.mp4”的视频文件

首先打开迅雷软件，计算机会将迅雷加载到内存中，紧接着迅雷就会从互联网下载视频文件。大家都知道，这个下载过程肯定是要耗点时间的，主要受文件大小和下载速度的影响。每个时间段内下载获取的数据都是先放到内存中，然后再写入到硬盘中。所有数据下载完毕后，硬盘中就会有一个完整的视频文件。这就完成了动态数据到静态数据的转换。

2.存储形式

1> 二进制存储

在前面的文章中说过，计算机只能识别0和1。因此，前面所说的静态数据和动态数据，都是以0和1的形式存储的，这种存储方式称为“二进制存储”。有人可能觉得很诧异，只是0和1怎么可能表示这多的数据呢？没错，如果只是一位数字的话，只能表示2种数据：要么是0，要么是1。但是如果有多位数字的话，那情况就不一样了。如果有2位数字，那么就能表示4种数据：00、01、10、11；如果有3位数字呢，就能表示8种数据；以此类推，如果有n位数字，就能表示2的n次方种数据。可以发现，只要位数足够，0和1所能表示的数据是非常庞大的。

2> 比特位和字节

* 平时我们在计算机上看到的MP4、MP3、照片等文件，都是由0和1组合成的，只不过计算机解析了这些0和1，以图形界面的形式呈现在我们眼前。文件越大，所包含的0和1就越多，为了方便计算文件大小，对计量单位做了个规定：1个二进制位为1bit，也就是1个0或1就为1bit，bit的中文翻译是“比特位”；8个二进制位为1byte，也就是8个0或1就为1byte，1byte=8bit，byte的中文翻译是“字节”。平时我们所说的某个文件大小为64B，就是64字节的意思，内部包含了64x8个0和1。

* 还有一些需要了解的计量单位：

1 KB = 1024 B，1 MB = 1024 KB，1 GB = 1024 MB，1 TB = 1024 GB

* 在Mac上查看某个mp4文件的大小：

26.2 MB = 26.2 x 1024 KB = 26.2 x 1024 x 1024 B（字节）

二、数据类型

作为程序员，最关心的肯定是内存中的动态数据，因为我们写的程序就是运行在内存中的。程序在运行过程中，会产生各种各样的动态临时数据，为了方便数据的运算和操作，C语言对这些数据进行了分类，提供了丰富的数据类型。大致如下图所示：

* 在图中众多数据类型中，最常用的是4种基本数据类型：char、int、float、double，而最重要的是指针类型，指针使用得当的话，不仅可以节省代码量，还可以优化内存管理、提高性能。因此，指针是一个非常重要的概念，必须重视。如果你说C语言中除了指针，其他都学得挺好的，那你干脆说你没学过C语言。

* 这些丰富的数据在C语言中可以用常量或者变量来表示。接下来就介绍一下常量和变量的使用。

三、常量

1.什么是常量

"量"表示数据。常量，则表示一些固定的数据，也就是不能改变的数据。

2.常量的类型

在C语言中，常量大致可以分为以下类型：

1> 整型常量(int)

其实就是int类型的数据，包括了所有的整数，比如6、27、109、256、-10、0、-289等

2> 浮点型常量(float\double)

浮点型常量分为double和float两种数据类型

• double：双精度浮点型，其实就是小数。比如5.43、-2.3、0.0等，注意，0.0也算是个小数。
• float：单精度浮点型，也是小数，比double的精确程度低，也就是说所能表示的小数位数比较少。为了跟double区分开来，float型数据都是以f结尾的，比如5.43f、-2.3f、0.0f。需要注意的是，绝对不能有10f这样格式的，编译器会直接报错，只有小数才允许加上f。

3> 字符常量(char)

• 将一个数字（0~9）、英文字母（a~z、A~Z）或者 其他符号（+、-、!、?等）用单引号括起来，这样构成的就是字符常量。比如'6'、'a'、'F'、'+'、'$'等。
• 注意：单引号只能括住1个字符，而且不能是中文字符，下面的写法是错误的：'abc'、'123456'、'男'

4> 字符串常量

• 将一个或者多个字符用双引号（""）括起来，这样构成的就是字符串常量。比如"6"、"男"、"哇哈哈"、"abcd"、"my_car4"，其实printf("Hello World");语句中的"Hello World"就是字符串常量。
• 那究竟6、'6'、"6"在用法上有什么区别呢？这个先不作讨论，以后会介绍。

三、变量

1.什么是变量

常量表示的数据是不可以改的，而用变量表示的数据是可以经常修改的。比如游戏中主角的生命值就可以用一个变量来表示，主角受到伤害后，生命值就会减少，主角接受治疗后，生命值就会增多，在游戏过程中，主角的生命值一直都在改变，因此主角的生命值应该用一个变量来表示。总结一句话：当一个数据的值需要经常改变或者不确定时，就应该用变量来表示。

2.变量的定义

任何变量在使用之前，必须先进行定义。定义变量的目的是：在内存中分配一块存储空间给变量，方便以后存储数据。如果定义了多个变量，就会为这多个变量分别分配不同的存储空间。

1> 变量类型

* 计算机的内存是有限的，现在普通计算机的内存有4G，那么定义一个变量的时候分配多少存储空间给这个变量呢？是4G全部给它么？这很显然不可能，如果把4G的存储空间全部给了这个变量，那就意味着不能再分配空间给其他变量，而且系统也会瘫痪，因为内存不够用了，无法再运行其他程序。因此，我们在定义变量的时候，需要指明变量类型，系统会根据变量类型来分配相应的存储空间。不同数据类型所占用的存储空间是不一样的，如果是字符型（char）变量，就分配1个字节的存储空间；如果是整型（int）变量，就分配4个字节的存储空间。

* 变量类型的还一个作用是用来约束变量所存放数据的类型。一旦给变量指明了类型，那么这个变量就只能存储这种类型的数据，比如整型（int）变量只能存储整型数据，不能存储浮点型数据。

2> 变量名

在程序运行过程，肯定会定义大量的变量，每个变量都有自己的存储空间。那怎么区分这些变量呢？怎么找到变量对应的存储空间呢？为了区分这些变量，定义变量的时候应该为每个变量指定一个变量名，变量名也是标识符的一种。当我们要修改变量的数据时，系统会根据变量名找到变量对应的存储空间，将存储空间里面的数据改掉。

3> 定义

总结可得，定义变量需要2个条件：变量类型、变量名。定义变量的格式为：变量类型 变量名;

1 int main()
2 {
3     int i;
4     
5     char c;
6     
7     return 0;    
8 }

由于C程序的入口是main函数，因此暂时把定义变量的代码都写在了main函数中。在第3行定义了一个名字为i的整型变量，说明i只能存储整型数据；在第5行定义了一个名字为c的字符型变量，说明c只能存储字符型数据。第3、5、7行的代码都称为“语句”，每条语句后面都有个分号;。

于是，系统就会在内存中分别为变量i、c分配一定的存储空间，如下图所示，i和c各占用一块存储空间。至于究竟占用多少字节的存储空间呢，暂时不用去研究，后面会介绍。

如果是同一种类型的变量，可以连续定义，变量名之间用逗号,隔开。格式为：变量类型 变量名1,变量名2,变量名3, ...;

1 int main()
2 {
3     int a, c;
4     
5     return 0;
6 }

第3行代码的意思是定义了2个int类型的变量，变量名分别为a、c

3.变量的使用

1> 先定义，再初始化

前面已经定义了两个变量，但是这两个变量并没有存储任何值，我们需要给变量进行第一次赋值，也叫做“初始化”。

变量赋值的格式是：变量名 = 值;

这个等号"="是一个赋值运算符，将右边的值赋值给左边的变量，也就是将右边的值存储到左边变量的存储空间中。

 1 int main()
 2 {
 3     int i;
 4     i = 10;
 5     
 6     char c;
 7     c = 'A';
 8     
 9     return 0;
10 }

在第4行给变量i赋值一个整型常量10，在第7行给变量c赋值一个字符型常量'A'。像第4、7行这样的赋值操作，称为“赋值运算”。

内存中大致如下图所示，整数10存储在i的存储空间中，字母A存储在c的存储空间中。

（其实我这个图并不是很准确，因为内存中的所有数据都是以0和1的形式存储的，比如10，它会存储成1010；字母A，它会存储成1000001。这里为了达到直观的效果，就没有写成二进制形式）

2> 定义的同时初始化

上面的代码也可以写成下面这样，在定义变量的同时进行初始化：变量类型 变量名= 值;

1 int main()
2 {
3     int i = 10;
4     
5     float f = 10.9f;
6     
7     double d = 9.8;
8     return 0;
9 }

3> 可以不断修改

既然i是个变量，说明它的值可以不断地改变，看下面的代码

 1 int main()
 2 {
 3     int i = 10;
 4     
 5     i = 89;
 6     
 7     char c = 'A';
 8     
 9     return 0;
10 }

在第3行定义了变量i，并且初始值为10。紧接着在第5行把i的值改为89，这个89会覆盖以前存储的10，内存中大致如下图所示

4> const关键字

刚才提到，默认情况下，变量的值是可以不断改变的。不过，有时候我们会希望变量的值只在定义的时候初始化一次，以后都不能再改变，这个时候我们就可以使用const关键字来修饰变量。

1 int main()
2 {
3     const int i = 10;
4     
5     i = 11;
6     
7     return 0;
8 }

注意第3行，在int的前面加了个const关键字。表示变量i的值只会初始化一次，也就是说i的值永远都是一开始的10，以后都不能再改了。所以编译器会报第5行代码的错误，不允许再次修改i的值。

4.变量的使用注意

1>不能重复定义同一个变量

下面的代码是错误的

1 int main()
2 {
3     int i = 10;
4     
5     int i = 89;
6     return 0;
7 }

编译器会报第5行的错，错误的原因很简单，第3行和第5行都是定义变量i，因此在内存中会是这样

内存中会出现两块存储空间，而且名字都叫i，那如果我想取出变量i的值，那你说计算机取10好还是取89好呢？因此，这种做法肯定是不可以的。

2>可以将一个变量的值赋值给另外一个变量

1 int main()
2 {
3     int i = 10;
4     
5     int a = i;
6     
7     return 0;
8 }

在第3行定义了变量i且初始值为10；接着在第5行定义了变量a，并且将变量i的值赋值给了a。在内存中大致如下图所示：

变量i和变量a存储的值都是10

3>变量的作用范围（作用域）是从定义变量的那一行代码开始

下面的代码是错误的

 1 int main()
 2 {
 3     int a = i;
 4     
 5     int i = 10;
 6     
 7     int b = i;
 8     
 9     return 0;
10 }

编译器会报第3行的错误，错误原因是：标识符i找不到。我们是在第5行定义了变量i，因此变量i从第5行开始才有效，在前面的第3行是无效的。