在C語言編程中使用變數的基礎教程_C 語言

C語言在明面上將數的變數分為兩類，整型變數以及浮點數，對應著現實世界的整數和小數。

首先是整數，使用了這麼多的C語言之後，每當在使用整數之時都會將其想象成二進位的存在，而不是十進位。原因在於，這是程式的本質所在，稍有研究編譯器工作原理的都會發現，在編譯器處理乘法乃至除法的時候，優秀的編譯器總會想方設法的加快程式的速度，毫無疑問在所有運算中移位元運算是最快速的"乘法"以及"除法":

1<<2 == 4 ,8>>2 == 2

而正常一個乘法相當於十數次的加法運算的時間消耗，移位則不用(除法的消耗更大，但是隨著CPU的進步，這些差距正在逐漸縮小，就目前來看依舊是有著不小的差距但無論如何最佳化，乘法時間都會大於加法)。正如前面所說，C語言設計之初便是給了程式員所有的權利，而程式員要做的就是掌控所有能掌控的，即便是數的計算亦是如此，比如在優秀的編譯器看來:

2*7 ====> (2<<3) - 25*31 ====> (5<<5) - 5

毫無疑問經過編譯器最佳化後的代碼此前者要快許多。這就是為什麼我們要將一個數看作二進位，這不僅僅是表面，而是要在深層次的認為它是二進位，總體來說C語言的整型是非常簡潔明了的總體分為 有符號 和 無符號，很好理解只需要注意不要讓無符號數進行負數的運算，這裡有一個原則，可以很好的規避這種無意之過，不把無符號類型變數和有符號類型變數放於同一運算中，時刻記得保持式子的類型一致是設計時的保障。

浮點數，由於實數域可以看作稠密的，故除了整數以外，還有無數的小數，而小數在電腦中如何表示？一種無限的狀態是無法在電腦中被精確表示，所以有了浮點法，關於浮點法可以參考書籍《深入理解電腦系統》。
這裡介紹的是在C語言中我們應該如何正確使用浮點數？很多人(包括我)在初作之時總是想當然的以為電腦是無所不能的，連人類都無法完全表達出來的小數電腦一定可以，實際上並非如此，在這裡我可以說，電腦只是近似表達，而最大的忌諱的便是將兩個浮點數進行比較，此處介紹一種浮點數常用的比較方法，精確度法:

 #define DISTANCE 0.00000001 ... float f_x_1 = 20.5; float f_x_2 = 19.5; if(f_x_1 - f_x_2 < DISTANCE)   printf("They are Equal\n"); else   printf("Different\n");

所以說，在很大程度上，當你在程式中使用了浮點數，又直接使用浮點數進行比較，卻發現始終無法達到預期效果，那麼你可以檢查一下，是否是這個原因，在這一點上，不得不說是C語言的一個缺憾。

指標變數，是一種比較特別的變數，以至於總是對它進行特別對待。這裡有幾個原則:

• 兩個不相關的指標進行加減操作是無意義的
• 始終確保自己能夠找到分配的記憶體
• 無論何時何地何種情況，都要記住，不使用未初始化的指標，不讓未使用的記憶體持續存在。

指標在不同位的作業系統上的大小是不一樣的，但是在同一個作業系統下，無論什麼類型的指標都是相同大小，這涉及到指標的定址問題，(題外話:C語言的定址實際上使用了組合語言的間接定址，有興趣的可以自行嘗試，方法之一，使用gcc編譯器的彙編選項，產生彙編代碼，進行一一比對)，對於定址一個籠統一些的說法便是

4Byte = 32bit2^32 = 4G

所以32位的作業系統下C語言指標:

 ... size_t what = sizeof(void*); printf("%d", what); ...

輸出:

$root@mine: 4

對於大部分使用者來說，指標主要用來降低記憶體消耗以及提高運算效率的，這裡設計許多學問，我也無法一一展示，比較有意思也常用的兩個東西便是遞增以及文法糖:++, ->

 ... int dupli_of_me[10] = {0};//也可以使用庫函數memset()進行置0 int *point_to_me = dupli_of_me; int me = 100; while(point_to_me < (dupli_of_me + 10))   *point_to_me++ = me;

其中*point_to_me++ = me;在C語言應用廣泛它相當於是:

 *point_to_me = me; point_to_me++;

的文法糖，對於++，在非必要的情況下，請使用首碼遞增，而非尾碼遞增，原因是消耗問題，仔細想想這兩種遞增的區別在何處？
首碼遞增總是在原數上進行遞增操作，然而尾碼遞增呢？它首先拷貝一份原數放於別處，並且遞增這份拷貝，在原數進行的操作完畢後，將這份拷貝再拷貝進原數取代它，此中的操作涉及的更多，所以在非必要的情況下，請使用首碼遞增而不是尾碼遞增(遞減也是同樣的道理)。
->則是在結構體上使用的非常廣泛:

 typedef struct data{   int test;   struct data* next; }my_struct; ... my_struct temp; my_struct *ptemp = &temp; ptemp->test = 100; ptemp->next = NULL; if(temp.test == 100)   printf("Correctly!\n"); else   printf("That is impossible!\n"); ...

可以很清楚的看出其實ptemp->test便是(*ptemp).test的文法糖

變數限定

const 是最常用的變數限定符，它的意思是告訴編譯器，這個變數或者對象在初始化以後不能被改變，常用它來保護一些必要的傳回值，參數以及常量的定義。

volatile 這個關鍵字常常被C語言教材所忽略，它很神秘。實際上確實如此，他的作用的確很神秘：一旦使用了，就是告訴編譯器，即使這個變數沒有被使用或修改其他記憶體單元，它的值也可能發生變化。通俗的說就是，告訴編譯器，不要把你的那一套最佳化策略用在我身上。

   /* 此時我們將編譯器最佳化等級提高到 -O2 */   int     test_num  = 100; //測試一個迭代加法   int     nor_result = 0;   volatile int vol_result = 0;   /* 測試無volatile限定下，該程式的耗時 */        for(int i = 0;i < 10000;++i)     for(int j = 0;j < 10000;++j)         nor_result += test_num;

接下來就是測試volatile限定下的代碼

   for(int i = 0;i < 10000;++i)     for(int j = 0;j < 10000;++j)         vol_result += test_num;

在使用一些手段後，得到已耗用時間，可以很清晰的看出差別，在我的機器上，i5-4CPU，得到的結果是後者比前者慢大概十五倍。 從某一些方向上證明了，volatile的一些作用，比如調試的時候，或者一些特殊用途。涉足不多，故不記錄。

變數說明

extern 用於將不同檔案的，帶有外部連結性的變數引用到本檔案中。所謂外部連結性就是可以被除本檔案外的其他檔案"看見"的變數，如全域變數，使用方法：

 /* 以下為一個工程內可見 */ /*file1.c*/ int glo_show;//對於該全域變數來說，它們在聲明時無初始化，則預設初始為0 int glo_print = 10;//聲明定義完成後，自動分配記憶體以儲存資訊   ... /* file2.c */ extern glo_print; //僅僅是引用名字，並不會額外分配空間          //所以，只需要寫正確變數名字即可，後方的初始化無須完全          //因為變數的初始化定義只能有一次。 void print() {   printf("The Globle Value is %d \n", glo_print); }

auto 可以姑且忽略，因為沒有什麼實際意義。

變數擷取

格式化輸入輸出在C語言的初學中使用的比較頻繁，但是到後期會發現，由於I/O操作過於消耗資源，換句話來說就是會極大影響程式的執行效率，會漸漸的在發行版程式中消除。

常見格式化輸入標準函數： sacnf, fscanf, sscanf

對於常見的使用不贅述，有兩種比較不常見的格式：`%[]` 和 `%*`，
前者是用於限制讀取類型，常見於字串的過濾(不是真正的過濾)

    scanf("%d %[a-z]", &tmp, str);    scanf("%d %[^i]", &tmp, str);    scanf("%d %[^,]", &tmp, str);

假設輸入的是：22 hello,string to me!
讀取到的分別為:22 hello 和 22 hello,str 和 22 hello
後者則是忽略第一個輸入：

    scanf("%*d %d", &tmp);

假設輸入的是：22 33
讀取到的則是：33
其中開頭的%*d忽略的輸入，必須和其類型匹配，例如輸入：string 33則會讀取失敗。
也可以將其解讀為檔案寬度，例如在使用printf格式化輸出的時候:

  char str[10] = "dir";  printf("%*s%s",4 ,"" , str);  /* 輸出:  dir */ 四個空白佔位  

但是實際上scanf並不太好用，所謂的好用指的是功能上以及設計上的缺陷，總是讓很多人摸不著頭腦的出了錯，往往很難調試。例如它會將每一行輸入的\n保留在輸入資料流裡面，這個缺陷導致如果不明所以得人將其與其他的輸入函數，例如fgets或者gets配合會出現差錯。