企业官网建设流程全解析

从零开始学习嵌入式P3----C语言表达式、字符的输入输出

书接上文，今天从变量的定义和初始化开始，学习表达式、类型转换、常用运算符及运算符优先级，最后介绍单个字符的输入输出函数getchar和putchar。默认在 Linux + GCC 环境下运行。

本篇目标

学完这一篇，我们应该能够：

• 按规则定义、初始化和修改变量；
• 理解表达式的值与类型；
• 区分隐式类型转换和显式类型转换；
• 正确使用算术、赋值、逗号及sizeof运算符；
• 看懂运算符优先级并主动使用括号消除歧义；
• 使用getchar和putchar完成单个字符的输入与输出。

一、变量的定义与使用

变量是在程序运行期间值可以改变的数据对象。变量在内存中拥有对应的存储空间，我们通过变量名访问这块空间，并按照变量声明的类型解释其中的数据。

1. 先定义，再使用

变量定义的基本格式如下：

数据类型 变量名;

例如：

shortnum;unsignedshortnum;intcount;unsignedintid;longtotal;unsignedlongaddress;floattemperature;doublevoltage;charcommand;unsignedcharregister_value;

应为布尔不是C语言自带的关键字，使用bool时需要使用<stdbool.h>库调用：

#include<stdbool.h>bool really;

2. 变量名的规则

C 语言标识符只能由字母、数字和下划线组成，并且不能以数字开头。

inta1_;// 合法int_a1;// 合法，但不建议int1a;// 错误：不能以数字开头intreturn;// 错误：不能与 C 语言关键字重名

虽然某些库函数名在特定作用域中可能可以被重新声明或遮蔽，但这样做会让代码难以理解，也可能引发编译问题，因此不要把变量命名为printf、getchar等库函数名。

变量名最好做到见名知意。常见命名风格包括：

intMaxScore;// 驼峰命名intint8_t;// 下划线命名，在跨平台开发中很常见

不论选什么，保持一致和能看懂最重要。

3. 初始化和赋值

定义变量时为它设置初始值，称为初始化：

intcount=0;floattemperature=25.0f;charcommand='A';

而变量定义完成后，再使用赋值运算符=修改它的值，则称为赋值：

intcount；floattemperature；charcommand；//定义变量count=0;temperature=25.0f;command='A';

这两种写法看起来相似，但发生的时机不同：

inta=10;// 定义并初始化a=20;// 给已经存在的变量赋值

二、什么是表达式

表达式是由运算符连接常量、变量或其他表达式后形成的式子。例如：

10+20a*b count=count+1

一个表达式通常同时具有两个重要属性：

• 类型：决定结果按哪种数据类型解释；
• 值：执行表达式后得到的结果。

由于C语言中具有多种数据存储类型，表达式中容易出现多种类型的数据。这会改变式子的输出结果。

例如：

10/4// 输出类型是 int，值是 210.0/4// 输出类型是 double，值是 2.5

同样是除法，因为参与运算的数据类型不同，结果也不同。这也是 C 语言初学阶段非常容易出错的地方。

三、混合类型运算与类型转换

当运算符两侧的数据类型不一致时，编译器通常需要先把它们转换为适合共同运算的类型。

1. 常见的隐式转换

当表达式中出现像上文中的不同数据类型经行计算的情况：

2.5/2;

C语言就会默认采用隐形转换机制经行转换。

隐式类型转换由编译器自动完成，常见情况包括：

• 当char和short参与整数运算时，通常先将他们转换为int；
• 当运算两侧出现浮点类型时，整数会转换为对应的浮点类型；
• 当float与double混合运算时，float会转换为double；
• 同等级的有符号和无符号整数混合运算时，转换为无符号类型；

实际的整数转换还会受到类型等级和目标平台表示范围的影响，尤其是有符号数和无符号数混合时，要格外谨慎数据格式。

2. 显式类型转换

有时也会人为经行数据类型的转换。

程序员主动写出的类型转换也称强制类型转换，基本格式为：

(目标类型)表达式

例如：

intcount=10;doubleresult=(double)count/4;

这里先把count转换成double，再参与除法，所以结果为2.5。

类型转换只影响表达式求值时采用的类型，不会自动改变原变量的声明类型：

doublevalue=5.27;intint_part=(int)value;// integer_part 为 5，但value 仍然是 5.27

四、不同数据类型的赋值

看图片中的核心代码：

#include<stdio.h>intmain(void){doubled=0;d=10/4;printf("d = %f\n",d);return0;}

很多人会认为d的输出结果是double类型，值为2.5。实际输出却是：

d = 2.000000

原因在于，赋值之前会先计算等号右侧的表达式。10和4都是int类型，因此执行的是整数除法，小数部分直接被舍弃，先得到整数2，之后这个2才被转换为double并赋给d。

10 / 4 -> 整数除法得到 2 -> 转换为 double -> 2.000000

如果想输出double结果，只要让除法中的任意一个操作数在运算前变成浮点类型即可：

d=10.0/4;d=10/4.0;d=(double)10/4;

这三种写法的结果都是2.5。

五、算术运算符

C 语言常见的算术运算符如下：

1. 除法与取余

两个整数相除时仍然得到整数，会直接省略小数点后面的部分：

inta=10/4;// 2intb=-10/4;// -2

%用来计算整数除法的余数，不能对浮点数使用：

inta=10%4;// 2

2. 前置与后置自增

++和--可以粗略理解为：

a++;//a = a + 1a--;//a = a - 1

++和--只能作用于可修改的变量，不能作用于常量。且a ++与++ a与不同的含义。

inti=5;inta=i++;// 先使用 i 的旧值完成当前表达式，再令 i 加 1：a = 5，i = 6intj=5;intb=++j;// 先令 j 加 1，再使用新值完成表达式：j = 6，b = 6

如果只是单独写一条自增语句，i++和++i都会让i增加 1：

i++;++j;

六、赋值运算符

常用赋值运算符包括：

= -= //a -= 1意为：a=a-1 *= //a *= 1意为：a=a*1 /= //a /= 1意为：a=a/1 %= //a %= 1意为：a=a%1

复合赋值可以让代码更紧凑。

1. 左值与右值

简单理解：

• 左值表示一个可以被定位的对象，可修改变量能够放在赋值号左边；
• 右值用于提供参与计算或赋值的值，变量、常量和表达式都可以出现在右侧。

inta=0;intb=10;a=100;// 正确a=b;// 正确a=b+100;// 正确// 100 = a; // 错误：常量不能作为赋值目标// a + b = 0; // 错误：表达式不能作为赋值目标

2. 混合类型赋值

不同类型之间赋值时可能发生转换：

• 整数赋给浮点变量：整数转换为浮点类型；
• 浮点数赋给整数变量：小数部分被舍弃；
• 小范围整数赋给大范围整数：通常进行符号扩展或补 0；
• 大范围整数赋给小范围整数：可能丢失高位数据；
• 有符号与无符号整数互相赋值：按目标类型规则转换，结果可能与直觉不同。

例如：

inta=3.99;// a 得到 3doubleb=10;// b 得到 10.0unsignedcharc=355;// 可能得到 99

在常见 8 位unsigned char平台中，355 超出 0-255 的范围，转换结果相当于对 256 取模，因此得到 99。对于不能由目标类型表示的有符号整数转换，具体结果可能由编译器实现决定。

七、符号位

代码：

#include<stdio.h>intmain(void){unsignedinta=5;if(a-10>0){printf("Yes\n");}else{printf("No\n");}return0;}

从数学上看，5 - 10等于-5，条件应该为假。但这段程序通常会输出：

Yes

原因是a为unsigned int。表达式a - 10求值时，整数常量10会转换为unsigned int，整个减法执行无符号运算。

无符号整数不能表示负数。当结果越过 0 时，会按照模 2ⁿ 的规则回绕。假设unsigned int为 32 位：

5U - 10U = 4294967291U

这个值当然大于 0，所以程序进入if分支。

如果本来就需要表示负数，则应从一开始选择有符号类型：

inta=5;if(a-10>0){printf("Yes\n");}else{printf("No\n");}

这个例子说明，类型不仅决定变量能保存什么，也会直接改变表达式的计算方式。

八、逗号运算符与sizeof

1. 逗号运算符

逗号表达式从左到右依次计算各个子表达式，并把最后一个子表达式的值作为整体结果：

inta=1;intb=2;intresult=(a+10,b+20);//以最后一个式子为整个表达式的结果// result 的值为 22

逗号运算符的优先级很低，所以通常需要加括号。日常代码不宜用逗号表达式，会降低可读性。

2.sizeof运算符

sizeof用来获取类型或对象占用的存储空间，结果以字节为单位：

#include<stdio.h>intmain(void){inta=0;printf("sizeof(int) = %zu\n",sizeof(int));printf("sizeof(a) = %zu\n",sizeof(a));return0;}

对类型使用sizeof时必须加括号；对变量或普通表达式使用时括号可以省略，但为了统一和易读，通常保留。

sizeof(int);// 正确sizeofa;// 正确sizeof(a);// 正确

九、运算符优先级

当一个表达式中出现多个运算符时，C 语言会按照优先级和结合性决定求值结构。常见运算符从高到低的大致顺序：

不建议仅靠背诵优先级来编写复杂表达式。存在歧义时主动使用括号，既能确保计算顺序，也能让读者快速看懂意图：

intresult=(a+b)*c;

十、常用输入输出函数概览

C 语言的标准输入输出函数声明在<stdio.h>中：

#include<stdio.h>

按处理对象可以粗略分为：

十一、putchar输出字符

putchar的作用是在标准输出中写出一个字符，基本用法为：

putchar(字符或字符编码表达式);

例如：

#include<stdio.h>intmain(void){putchar('A');putchar('\n');return0;}

putchar每次只输出一个字符。调用成功时，它返回所输出字符对应的无符号字符值并以int类型表示；失败时返回EOF。

虽然putchar一次只能输出一个字符，但可以连续调用来输出一段文字：

#include<stdio.h>intmain(void){putchar('h');putchar('e');putchar('l');putchar('l');putchar('o');putchar('\n');return0;}

也可以利用字符数组和循环实现，不过数组与循环将在后续内容中进一步学习。

十二、getchar输入字符

getchar从标准输入读取一个字符：

intch=getchar();

要注意，它的返回类型是int，而不是char。

在普通终端中，标准输入通常按行缓冲。用户输入字符后，往往还需要按下回车，程序才能读取到这一行数据。

小写字母转换为大写字母

利用 ASCII 中大小写字母编码之间的固定差值，可以把输入的小写字母转为大写：

#include<stdio.h>intmain(void){intch=getchar();putchar(ch);putchar('\n');return0;}

小结

这一篇学习了变量的定义、初始化与赋值，理解了表达式具有类型和值，并重点分析了整数除法、显式类型转换以及有符号与无符号混合运算。随后认识了算术、赋值、逗号和sizeof运算符，最后使用getchar和putchar完成了单个字符的输入与输出。

嵌入式程序经常直接处理寄存器、计数值和原始字节，类型选择或转换顺序稍有不同，表达式的结果就可能完全改变。看到一条表达式时，不仅要计算它的数学结果，还要先确认每个操作数是什么类型。

因为篇幅原因，本篇内容只讲到字符的输入输出，其他输入输出只能留到下一篇讲。