C語言進階：基本數據類型深度解析與運算符全攻略

基本數據類型詳細說明

1. 字符類型 char

• 佔用 1字節（8位），存儲ASCII碼值
• 字符常量用單引號：'A'，字符串用雙引號："ABC"
• 字符具備雙重特性：顯示為圖形，存儲為編碼整數（'A'=65, 'a'=97, '0'=48）
• sizeof(char) == 1 恒成立

char c1 = 'A';      // 65
char c2 = 97;       // 'a'
c1 = c1 + 1;        // 'B' (66)
char c3 = '9';
int num = c3 - '0'; // 字符'9'轉數字9 → 9

2. 整型 int 族

進制表示：八進制0開頭（011=9），十六進制0x開頭（0xF1=241）。

有符號數與無符號數內存表示

• 有符號：最高位為符號位（0正/1負），採用補碼存儲
• 無符號：所有位參與數值表示
• 相同位模式，按有符號/無符號解釋結果不同：

int a = -1;           // 0xFFFFFFFF
unsigned int b = -1;  // 0xFFFFFFFF = 4,294,967,295
printf("%d %u", a, b); // -1 4294967295

補碼轉換規則（核心考點）

• 正數：原碼=反碼=補碼
• 負數：對正數補碼按位取反+1
• 負數轉十進制：補碼減1再取反或取反再加1得正數，加負號

-107: 107=01101011 → 取反10010100 → +1=10010101
11100111: 減1=11100110 → 取反=00011001=25 → -25

3. 浮點類型

⚠️ 浮點數為近似值，不可直接用==比較相等。

常量類型自動推導規則

• 3 → int
• 3.5 → double
• 3.5f → float
• 35L → long
• 35LL → long long
• 35u → unsigned int
• 35UL → unsigned long

運算符優先級與結合性

1. () [] -> . 最高
2. ++ -- + - ! ~ (type) * & sizeof 單目運算符（右結合）
3. * / % 算術
4. + - 算術
5. << >> 移位
6. < <= > >= 關系
7. == != 相等
8. & 位與
9. ^ 位異或
10. | 位或
11. && 邏輯與
12. || 邏輯或
13. ?: 三目（右結合）
14. = += -= *= /= %= &= ^= |= <<= >>= 賦值（右結合）
15. , 逗號 最低

重點運算符詳細講解

算術運算符

• 整數除法：截斷小數部分（5/2=2）
• 取模%：僅適用整數，a%b 符號與 a 同（C99）
• 混合運算：int 自動提升為 double
• 除零：整數除零 → 運行時錯誤；浮點數除零 → inf

賦值運算符

• 右結合：a = b = c = 0 等價 a = (b = (c = 0))
• 左值要求：左側必須是可修改的實體（變量），不可為表達式/常量
• 複合賦值：a += b ≡ a = a + b

自增自減 ++/--

⚠️ 最佳實踐：i++/++i 作為獨立語句使用，避免混合在複雜表達式中導致未定義行為。

邏輯運算符與短路求值

• !expr：邏輯非
• expr1 && expr2：邏輯與，**左側為假則右側不計算**
• expr1 || expr2：邏輯或，**左側為真則右側不計算**

int i=0, j=0;
if (i++ && j++) {}  // i=1(假), j不執行 → i=1, j=0
if (i-- || j++) {}  // i=0(真), j不執行 → i=0, j=0

位運算符（僅限整數/字符）

地址與間接運算符

• &var：取變量地址（scanf必需）
• *ptr：解引用，訪問地址指向的值
• %p：打印地址（十六進制）

三目運算符

條件 ? 表達式1 : 表達式2
// 等價於
if (條件) 值 = 表達式1; else 值 = 表達式2;
int max = (a > b) ? a : b;  // 取最大值
double val = (a > 10) ? 9.0 : 8;  // 類型自動提升為double

類型轉換規則

1. 隱式轉換（整型提升/算術轉換）：
   • 小於int（char/short）→ int
   • 有float/double → 向最高浮點類型轉換
   • 無浮點：按int/unsigned/long/long long 依次提升
2. 強制類型轉換：(目標類型) 表達式

   char c = (char) 300;  // 截斷高位，結果 44
   double d = (double) 5 / 2;  // 2.5 (先轉後算)
   int i = 5 / 2;  // 2 (整數除法)
   

綜合練習題

1. 輸入小寫字母，輸出對應大寫（利用ASCII碼差值 'a' - 'A' = 32）
2. 逆序輸出兩位數（num%10*10 + num/10）
3. 計算輸入整數的位數（do-while 循環 num/=10 計數）

總結

掌握C語言數據類型與運算符需重點理解：內存表示（補碼）、隱式轉換規則、運算符優先級結合性、短路求值、位運算技巧。這些是編寫高效、無Bug C代碼的基石，也是嵌入式、系統級開發的核心基本功。

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