练习21：高级数据类型和控制结构

# 练习21：高级数据类型和控制结构 > 原文：[Exercise 21: Advanced Data Types And Flow Control](http://c.learncodethehardway.org/book/ex21.html) > 译者：[飞龙](https://github.com/wizardforcel) 这个练习是C语言中所有可用的数据类型和控制结构的摘要。它也可以作为一份参考在补完你的知识，并且不含有任何代码。我会通过创建教学卡片的方式，让你记住一些信息，所以你会在脑子里记住所有重要的概念。 这个练习非常有用，你应该花至少一周的时间来巩固内容并且补全这里所没有的元素。你应学出每个元素是什么意思，以及编写程序来验证你得出的结论。 ## 可用的数据类型 `int` 储存普通的整数，默认为32位大小。 > 译者注：`int`在32或64位环境下为32位，但它不应该被看作平台无关的。如果需要用到平台无关的定长整数，请使用`int(n)_t`。 `double` 储存稍大的浮点数。 `float` 储存稍小的浮点数。 `char` 储存单字节字符。 `void` 表示“无类型”，用于声明不返回任何东西的函数，或者所指类型不明的指针，例如`void *thing`。 `enum` 枚举类型，类似于整数，也可转换为整数，但是通过符号化的名称访问或设置。当`switch`语句中没有覆盖到所有枚举的元素时，一些编译器会发出警告。 ## 类型修饰符 `unsigned` 修改类型，使它不包含任何负数，同时上界变高。 `signed` 可以储存正数和负数，但是上界会变为（大约）一半，下界变为和上界（大约）等长。 > 译者注：符号修饰符只对`char`和`*** int`有效。`*** int`默认为`signed`，而`char`根据具体实现，可以默认为`signed`，也可以为`unsigned`。 `long` 对该类型使用较大的空间，使它能存下更大的数，通常使当前大小加倍。 `short` 对该类型使用较小的空间，使它储存能力变小，但是占据空间也变成一半。 ## 类型限定符 `const` 表示变量在初始化后不能改变。 `volatile` 表示会做最坏的打算，编译器不会对它做任何优化。通常仅在对变量做一些奇怪的事情时，才会用到它。 `register` 强制让编译器将这个变量保存在寄存器中，并且也可以无视它。目前的编译器更善于处理在哪里存放变量，所以应该只在确定这样会提升性能时使用它。 ## 类型转换 C使用了一种“阶梯形类型提升”的机制，它会观察运算符两边的变量，并且在运算之前将较小边的变量转换为较大边。这个过程按照如下顺序： + long double + double + float + long long + long + int (short, char) > 译者注：`short`和`char`会在运算之前转换成`int`。同种类型的`unsigned`和`signed`运算，`signed`保持字节不变转换成`unsigned`。 ## 类型大小 `stdint.h`为定长的整数类型定义了一些`typedef`，同时也有一些用于这些类型的宏。这比老的`limits.h`更加易于使用，因为它是不变的。这些类型如下： `int8_t` 8位符号整数。 `uint8_t` 8位无符号整数。 `int16_t` 16位符号整数。 `uint16_t` 16位无符号整数。 `int32_t` 32位符号整数。 `uint32_t` 32位无符号整数。 `int64_t` 64位符号整数。 `uint64_t` 64位无符号整数。 > 译者注：当用于对类型大小有要求的特定平台时，可以使用这些类型。如果你怕麻烦，不想处理平台相关类型的今后潜在的扩展的话，也可以使用这些类型。 下面的模式串为`(u)int(BITS)_t`，其中前面的`u`代表`unsigned`，`BITS`是所占位数的大小。这些模式串返回了这些类型的最大（或最小）值。 `INT(N)_MAX` `N`位符号整数的最大正值，例如`INT16_MAX`。 `INT(N)_MIN` `N`位符号整数的最小负值。 `UINT(N)_MAX` `N`位无符号整数的最大正值。为什么不定义其最小值，是因为最小值是0，不可能出现负值。 > 警告 > 要注意，不要从字面上在任何头文件中去找`INT(N)_MAX`的定义。这里的`N`应该为特定整数，比如8、16、32、64，甚至可能是128。我在这个练习中使用了这个记法，就不需要显式写出每一个不同的组合了。 在`stdint.h`中，对于`size_t`类型和足够存放指针的整数也有一些宏定义，以及其它便捷类型的宏定义。编译器至少要保证它们为某一大小，并允许它们为更大的大小。 `int_least(N)_t` 至少`N`位的整数。 `uint_least(N)_t` 至少`N`位的无符号整数。 `INT_LEAST(N)_MAX` `int_least(N)_t`类型的最大值。 `INT_LEAST(N)_MIN` `int_least(N)_t`类型的最小值。 `UINT_LEAST(N)_MAX` `uint_least(N)_t`的最大值。 `int_fast(N)_t` 与`int_least(N)_t`相似，但是是至少`N`位的“最快”整数。 `uint_fast(N)_t` 至少`N`位的“最快”无符号整数。 `INT_FAST(N)_MAX` `int_fast(N)_t`的最大值。 `INT_FAST(N)_MIN` `int_fast(N)_t`的最小值。 `UINT_FAST(N)_MAX` `uint_fast(N)_t`的最大值。 `intptr_t` 足够存放指针的符号整数。 `uintptr_t` 足够存放指针的无符号整数。 `INTPTR_MAX` `intptr_t`的最大值。 `INTPTR_MIN` `intptr_t`的最小值。 `UINTPTR_MAX` `uintptr_t`的最大值。 `intmax_t` 系统中可能的最大尺寸的整数类型。 `uintmax_t` 系统中可能的最大尺寸的无符号整数类型。 `INTMAX_MAX` `intmax_t`的最大值。 `INTMAX_MIN` `intmax_t`的最小值。 `UINTMAX_MAX` `uintmax_t`的最大值。 `PTRDIFF_MIN` `ptrdiff_t`的最小值。 `PTRDIFF_MAX` `ptrdiff_t`的最大值。 `SIZE_MAX` `size_t`的最大值。 ## 可用的运算符 这是一个全面的列表，关于你可以在C中使用的全部运算符。这个列表中我会标明一些东西： 二元 该运算符有左右两个操作数：`X + Y`。 一元 该运算符作用于操作数本身`-X`。 前缀 该运算符出现在操作数之前：`++X`。 后缀 通常和前缀版本相似，但是出现在操作数之后，并且意义不同：`X++`。 三元 只有一个三元运算符，意思是“三个操作数”：`X ? Y : Z`。 ## 算数运算符 下面是基本的算数运算符，我将函数调用`()`放入其中因为它更接近“算数”运算。 `()` 函数调用。 二元 `*` 乘法。 `/` 除法。 二元 `+` 加法。 一元 `+` 无变化。 后缀 `++` 读取变量然后自增。 前缀 `++` 自增变量然后读取。 后缀 `--` 读取变量然后自减。 前缀 `--` 自减变量然后读取。 二元 `-` 减法。 一元 `-` 取反，可用于表示负数。 ## 数据运算 它们用于以不同方式和形式访问数据。 `->` 结构体指针的成员访问。一元`*`和`.`运算符的复合。 `.` 结构体值的成员访问。 `[]` 取数组下标。二元`+`和一元`*`运算符的复合。 `sizeof` 取类型或变量大小。 一元 `&` 取地址。 一元 `*` 取值（提领地址）。 ## 逻辑运算符 它们用于测试变量的等性和不等性。 `!=` 不等于。 `<` 小于。 `<=` 小于等于。 `==` 等于（并不是赋值）。 `>` 大于。 `>=` 大于等于。 ## 位运算符 它们更加高级，用于修改整数的原始位。 二元 `&` 位与。 `<<` 左移。 `>>` 右移。 `^` 位异或。 `|` 位或。 `~` 取补（翻转所有位）。 ## 布尔运算符。 用于真值测试，仔细学习三元运算符，它非常有用。 `!` 取非。 `&&` 与。 `||` 或。 `?:` 三元真值测试，`X ? Y : Z`读作“若X则Y否则Z”。 ## 赋值运算符 复合赋值运算符在赋值同时执行运算。大多数上面的运算符都可以组成复合赋值运算符。 `=` 赋值。 `%=` 取余赋值。 `&=` 位与赋值。 `*=` 乘法赋值。 `+=` 加法赋值。 `-=` 减法赋值。 `/=` 除法赋值。 `<<=` 左移赋值。 `>>=` 右移赋值。 `^=` 位异或赋值。 `|=` 位或赋值。 ## 可用的控制结构 下面是一些你没有接触过的控制结构： `do-while` `do { ... } while(X);`首先执行花括号中的代码，之后再跳出前测试`X`表达式。 `break` 放在循环中用于跳出循环。 `continue` 跳到循环尾。 `goto` 跳到你已经放置`label`的位置，你已经在`dbg.h`中看到它了，用于跳到`error`标签。 ## 附加题 + 阅读`stdint.h`或它的描述，写出所有可能出现的大小定义。 + 查询本练习的每一项，写出它在代码中的作用。上网浏览资料来研究它如何正确使用。 + 将这些信息做成教学卡片，每天看上15分钟来记住它们。 + 创建一个程序，打印出每个类型的示例，并验证你的研究结果是否正确。