任务1　计算圆的面积——整型与实型数据、常量与变量

工作任务

在C语言中，整型、实型数据如何描述，什么是常量，什么是变量？在解答这些问题之前，先看一道数学问题。

已知圆的半径r，求圆的面积s。

思路指导

已知：圆的半径r，整型。计算中用到圆周率PI的值为3.14，它是实型数据，并且在运算中值不可变。

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计算圆的面积——常量、变量，整型、实型数据

输出：圆的面积s，实型数据。

处理：利用圆面积公式，求得圆面积。

相关知识

（一）标识符

标识符就是程序用到的元素的名称。在程序中使用的变量名、常量名、数组名、函数名、标号等统称为标识符（变量、常量、数组、函数等将在后续章节介绍）。C语言中的标识符分为两大类，一类是系统标识符，另一类是用户标识符。

1.系统标识符

系统标识符又称为关键字，是由C语言规定的具有特定意义的字符串，通常也称为保留字。C语言中的关键字详见附录1。用户自定义的标识符不应与关键字相同。C语言的关键字分为以下几类。

（1）类型说明符。用于定义和说明变量、函数或其他数据结构的类型，如上一单元中用到的int、double等。

（2）语句定义符。用于表示一个语句的功能。如if…else就是条件语句的语句定义符。

（3）预处理语句。用于表示一个预处理语句，就是在编译前先进行处理。如前面各例中用到的include。

2.用户标识符

用户自定义的标识符称为用户标识符。C语言规定，标识符只能是由字母（A～Z、a～z）、数字（0～9）、下画线组成的字符串，并且其第一个字符必须是字母或下画线。

例如，_fen、aaa、a2、book、BOOK、h2h都是合法的标识符。

【思考】以下标识符合法吗？

在使用标识符时还必须注意以下几点。

（1）标识符是区分大小写的。例如，BOOK和book是两个不同的标识符。

（2）标识符虽然可由程序员随意定义，但标识符是用于标识某个量的符号。因此，命名应尽量有相应的意义，以便阅读理解，做到“见名知意”。

（3）标识符不能和关键字相同。关键字是C语言预先定义的、有固定含义的标识符，不能重新定义，也不能用作他用。

（二）常量和变量

1.常量

在程序的运行过程中，其值不能被改变的量就是常量。在C语言中，常量也有不同的表现形式。

（1）直接常量。就是通常说的常数，从表面形式即可判断它属于哪种数据类型。

例如，234是整型，5.89是实型，'7'是字符型等。

（2）符号常量。是指用编译预处理语句#define规定一个标识符代表一个常量。在程序之前定义符号常量，通常常量名用大写字母标识。

常量声明格式一般为

例如，求圆的面积，可以定义PI为常量，值为3.14，常量声明方式为

例2.1 符号常量的使用

程序中用#define命令定义常量PRICE代表10，在本程序中出现的PRICE都代表10。

2.变量

变量是指在程序执行过程中其值可以改变的量，变量具有三要素：名称、类型和值。认识变量应从这3个要素入手。每个变量都有一个名称，称为变量名。变量在计算机内存中占据一定的存储单元，存储单元中存放着变量的值。事实上，对变量名的使用就是对其值的使用，至于它的存储单元号并不需要关心。在C语言中，变量必须遵循“先定义，再赋值，后使用”的原则。

（1）定义变量。

在C语言中，使用变量前必须先定义。定义变量的形式如下。

其中，方括号中的内容为可选项，可以同时定义多个相同类型的变量，之间用逗号分隔，如int a,b,c；。

（2）初始化变量。

变量的初始化是指在定义变量的同时就给它赋一个初值。初始化变量的格式如下。

例如，float x=4.5;、char ch1='t'，ch2='h';等都是合法的初始化变量语句。

（3）给变量赋值。

给变量赋值是指把一个数据传送到系统给变量分配的存储单元中。定义变量时，系统会自动根据变量类型为其分配存储空间。但是如果此变量在定义时没有被初始化，那么它的值就是一个无法预料的、没有意义的值，所以通常要给变量赋予一个有意义的值。给变量赋值的一般形式如下。

例如：

对于赋值语句，有如下说明。

①“=”在C语言中是赋值符号，不是等号。C语言中判断两个数值是否相等用比较运算符“==”表示。

②赋值运算是把“=”右边表达式的值赋给“=”左边的变量。因此，像a=a+1这样的在数学中认为是不成立的表达式，在C语言中却是认可的，它表示将a原来的值加上1后再赋给a。

③允许辗转赋值，即允许一个表达式中包含多个“=”。例如：

表示先把1赋给变量z，再把z的值赋给变量y，最后将y的值赋给变量x。

（三）C语言的数据类型

程序、算法处理的对象是数据。数据以某种特定的形式存在（如整数、实数、字符），而且不同的数据还存在某些联系（如由若干整数构成的数组）。

C语言中的数据是有类型的，数据的类型简称数据类型。例如，整型数据、实型数据、字符型数据、字符数组类型（字符串）分别代表我们常说的整数、实数、字符、字符串。C语言提供的数据类型如图2-1所示。

图2-1 C语言的数据类型

数据类型是按被定义变量的性质、表示形式、占据存储空间的多少、构造特点来划分的。对于不同的数据类型，编译系统会分配大小不同的内存单元，以存放不同类型的数据，因此每一类型的数据必然有一定的取值范围。

在C语言中，数据类型可以分为基本数据类型、构造数据类型、指针类型、空类型四大类。本单元介绍C语言的基本数据类型。

基本数据类型最主要的特点是，其值不可以再分解为其他类型。在C语言中，基本数据类型可以分为整型、字符型、实型。

1.基本数据类型——整型数据

整型数据包括整型常量、整型变量。整型常量就是整型常数。C语言中使用的整型常数有八进制、十六进制和十进制3种。

（1）整型常量。

①八进制整型常数。

八进制整型常数必须以0开头，即以0作为八进制数的前缀。数码取值为0～7。八进制数通常是无符号数。

以下各数是合法的八进制数。

015（十进制为13）、0101（十进制为65）、0177777（十进制为65535）

以下各数是不合法的八进制数。

256（无前缀0）、03A2（包含了非八进制数码）、−0127（出现了负号）

②十六进制整型常数。

十六进制整型常数的前缀为0X或0x。其数码取值为0～9、A～F或a～f。

以下各数是合法的十六进制整常数。

0X2A（十进制为42）、0XA0（十进制为160）、0XFFFF（十进制为65535）

以下各数是不合法的十六进制整常数。

5A （无前缀0X）、0X3H（含有非十六进制数码）

③十进制整型常数。

十进制整型常数没有前缀。其数码为0～9。

以下各数是合法的十进制整常数。

237、−568、65535、1627

以下各数是不合法的十进制整常数。

023 （不能有前导0）、23D（含有非十进制数码）

（2）整型变量。

整型变量可分为以下几类。

①基本型：类型说明符为int。

②短整型：类型说明符为short int。

③长整型：类型说明符为long int或long。

④无符号型：类型说明符为unsigned。

无符号型又可与上述3种类型匹配而构成以下3种类型。

无符号基本型：类型说明符为unsigned int或unsigned。

无符号短整型：类型说明符为unsigned short。

无符号长整型：类型说明符为unsigned long。

各种无符号类型由于省去了符号位，不能表示负数。各类型的数据占内存字节数与编译器有关，表2-1列出了在32位编译器环境下，各类整型数据的表示范围及占用的字节数。

表2-1 整型数据表示范围及占用字节数数的范围

声明整型变量的例子如下。

给整型变量赋值，可以采用如下两种方式。

2.基本数据类型——实型数据

（1）实型常数。

实型常数又称为浮点型数据，按其能够表示的精度和范围，又分为单精度实型（float）、双精度实型（double）。单精度型数值的有效数字为6～7位，双精度型数值的有效数字为15～16位。

①十进制小数由数字和小数点组成。小数点前表示整数部分，小数点后面表示小数部分。例如，0.234、123.23、.345都是合法的表示形式。

②指数形式又称科学表示法。这种表示形式包含数值部分和指数部分。数值部分的表示方法同十进制小数形式，指数部分是一个可以是正数或负数的整型数据，这两部分用e或E连接起来。例如，1e12、10e−2、1.23E+2等都是合法的指数表示法。用指数形式表示很大或很小的数据比较方便。

（2）实型变量。

C语言提供的实型变量有单精度型、双精度型。各种类型实数的表示范围和占用字节数见表2-2。

表2-2 实型数据表示范围及占用字节数

实型数据的表示方法有两种形式：十进制小数形式和指数形式。

十进制小数形式：由数字0～9和小数点组成。

例如，0.0、21.0、0.12、100.0、−12.1等均为合法实数。

指数形式：由十进制数，加阶码标志“e”或“E”以及阶码（只能是整数，可以带符号）组成。一般形式为aEn，其值为a×10ⁿ。

例如，3.1e5（3.1×10⁵）、2.5E −2（2.5×10−²）

注意：e大小写皆可，e前面的数字不能省，就是1也不能省，后面的数字一定要是整数。

实型变量定义的格式和书写规则与整型相同。

例如：

给实型变量赋值，例如：

或

任务实施

已知半径，求圆的面积，程序代码如下。

运行结果如图2-2所示。

图2-2 任务1运行结果

特别提示

（1）允许在一个类型说明符后，说明多个相同类型的变量。各变量名之间用逗号间隔。类型说明符与变量名之间至少用一个空格间隔，如int a,b。

（2）变量说明必须放在变量被使用之前。一般放在函数体的开头部分。

（3）分隔符。在C语言中采用的分隔符主要有逗号和空格两种。逗号主要用在类型说明和函数参数表中，分隔各个变量。空格多用于语句各单词之间，作间隔符。在关键字和标识符之间必须有一个以上的空格符作间隔，否则会出现语法错误，例如，把int a;写成inta;，则C编译器会把inta当成一个标识符处理，其结果必然出错。

（4）注释符。C语言的注释符分为单行注释和多行注释。以“//”开头的为单行注释，其后一行为注释内容；以“/*”开头并以“*/”结尾为多行注释，在“/*”和“*/”之间的即为注释内容。程序编译时，不对注释作任何处理。注释可出现在程序中的任何位置，用来向用户提示或解释程序的意义。

利用注释调试程序，也是在调试程序过程中经常使用的调试方法。可将暂不使用的语句用注释符括起来，使编译跳过不做处理，待调试结束后再去掉注释符。