前言

这章我们主要介绍C语言中的数据类型与变量，掌握变量的使用，熟练使用变量是编写高效、可维护C程序的基础，直接影响后续对内存管理概念的理解深度。

一、C语言变量

C语言中的变量是程序用于存储数据的基本容器，其本质是程序在内存中申请的一块存储空间。程序中变量定义需要指定数据类型和变量名，语法格式为数据类型 变量名 ，变量必须先定义后使用，建议在定义时赋予初始值以避免不可预期的错误。
变量作为数据载体，负责在程序不同部分间传输和暂存信息。例如在计算正方形的面积一段程序代码中，正方形的边长可以用X这个变量来存储，正方形的面积可以用Y这个变量来存储。

1.编写一个变量定义与运算的代码

面积的结果我们可以定义一个变量Y，方便查看面积值，边长我们定义一个变量X，那么面积Y=X*X。假如边长X为4，那么面积就应该是16。我们这段代码就可以这么写：

#include <stdio.h>
 
int X;//定义变量X，数据类型为整型，暂时可以理解成整数，代码以分号结束
int Y;//定义变量Y，数据类型为整型，暂时可以理解成整数，代码以分号结束

int main(void)
{
	X=4;//变量赋值为4
	Y=X*X;//计算X乘X的值，计算结果放在=号的左边，计算结果的值存到Y变量，代码以分号结束
  return 0;
}

我们把前面的代码复制到main.c中，如下图所示，然后编译，提示编译没有错误。

2.进入代码调试

点击调试按钮，进入调试阶段，进入调试之后，光标就会跳到main函数。

3.查看变量的数值

进入调试界面后，如下图所示，我们要查看变量的数值，就点击菜单栏View->Watch Windows->Watch1。

我们接着把X，Y两个变量拖入到Watch1窗口，就能查看变量的数值了，初始化值都为0。

我们接着把X，Y两个值的显示方式改成10进制显示，默认是16进制显示。

点击单步执行，就能看到变量X值的变化，执行完X=4；语句，X值就会变成4。

再次点击单步执行，执行完Y=X*X；的语句，Y值就会变成16，程序计算就结束了，跟理论计算一致。

4.查看变量的存储地址

每个变量都会分配一个系统内的存储地址，我们查看内存空间查看，通过菜单View->Memory Windows->Memory1。

在Memory1的窗口内，输入&X，&这个字符就是取地址的意思，就能查到变量X在系统中的地址，X地址为0x20000008，内容值是4。

通过以上调试，对变量的理解应该更深了，了解了变量的用处，知道变量数据的存储地址以及用法，对于变量名有个要求，只能由字母（A-Z, a-z）、数字（0-9）和下划线（_）组成，变量名的第一个字符必须是字母或下划线，不能以数字开头。

二、C语言中的数据类型

数据类型是C语言的基石，深入理解和熟练运用数据类型是成为合格C程序员的必要条件。它不仅影响程序的正确性和效率，还关系到代码的质量和可维护性。正确选择数据类型可以确保数据被正确存储和操作。例如，使用整型来存储整数，浮点型来存储小数，可以避免数据精度问题。如果错误地用整型来存储小数，会导致小数部分被截断。了解不同数据类型占用的内存大小有助于高效使用内存。例如，在嵌入式系统等内存受限的环境中，选择合适的数据类型（如使用short而不是int）可以节省内存。
我们常见的数据类型有以下几种：
整型 (int, short, long, long long, char)。
浮点型 (float, double, long double)。
枚举类型 (enum)。

1.整型 (int, short, long, long long, char)

在32位系统中，int 类型变量通常是4字节（32位）空间，数值范围是 -2^31 ~ 2^31-1，short是2字节（16位）空间，char是1字节（8位）空间，long是4字节（32位）空间。long long是8字节（64位）空间。
在整型数据类型中，由于还有负数存在，所以还有修饰符定义: signed(有符号), unsigned(无符号)，如果不加修饰符，默认就是有符号变量，signed 可以表示负数、零和正数；unsigned 只能表示零和正数，但正数范围更大，比如signed short 数值范围是-2^15~ 2^15-1（-32768 到 32767），如果是unsigned short数值范围是0~2^16-1（0 到 65535）。
接下来举例定义几个整型变量：
unsigned char A;//定义无符号1字节变量A
char A;//定义有符号1字节变量A
signed char A;//定义有符号1字节变量A
unsigned short A;//定义无符号2字节变量A
unsigned long A;//定义无符号4字节变量A
为了更好的理解有符号与无符号，我们举个下面的例程：

#include <stdio.h>
unsigned char A;//1字节无符号数，数值范围0 到 255
signed char B;//1字节有符号数，数值范围-128 到 127
int main(void)
{
	A=255;//赋值255
	B=255;//赋值255
	return 0;
}

我们把前面的代码复制到main.c中，如下图所示，然后调试，可以看到无符号的数值范围更大，但不能显示负数。有符号数可以显示负数，但是数值范围小。

2.浮点型 (float, double, long double)

常用float与double。
float ：是C语言中的单精度浮点数类型，主要是用在小数运算的场合。
大小：通常占用 4个字节（32位）。
正数范围：约 1.2 × 10⁻³⁸ 到 3.4 × 10³⁸。
负数范围：约 -3.4 × 10³⁸ 到 -1.2 × 10⁻³⁸。
精度：大约 6-9 位有效数字。
double：是C语言中的双精度浮点数类型，提供比 float 更高的精度和更大的范围。
大小：通常占用 8个字节（64位）。
正数范围：约 2.2 × 10⁻³⁰⁸ 到 1.8 × 10³⁰⁸
负数范围：约 -1.8 × 10³⁰⁸ 到 -2.2 × 10⁻³⁰⁸
精度：约 15-17位有效数字

接下来举例定义float与double变量：
float A;//定义float变量A
double B;//定义double变量B
为了更好的理解浮点运算，我们举个下面的例程：

#include <stdio.h>
double a=3.14159;//定义变量a,double类型，数值是3.14159
double b=0.2;//定义变量b,double类型，数值是0.2
double c;//定义变量c,double类型
int main(void)
{

	c = a + b;//计算c值
  return 0;
}

我们把前面的代码复制到main.c中，调试，如下图所示，带浮点的小数运行计算正确，3.14159+0.2=3.34159。

3.枚举类型 (enum)

枚举类型（enumeration）是C语言中一种基本数据类型，它允许程序员定义一组命名的整数常量。注意这边指的是常量，常量是指在程序运行过程中其值不会被改变的量。使用枚举类型可以提高代码的可读性和可维护性，枚举本质上是char或者int类型。
定义枚举类型写法如下：
enum 枚举类型名 {
枚举常量1,
枚举常量2,
…
};
定义枚举变量如下：
enum 枚举类型名 变量名;

接下来举例定义enum：
enum Weekday { MON = 1, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN };//常量MON 为1，常量TUE就是2，后面的常量数值依此类推
enum Weekday A= TUE;//定义变量A是枚举类型
为了更好的理解枚举，我们举个下面的例程：

#include <stdio.h>
enum Weekday { MON = 1, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN };//常量MON 为1，常量TUE就是2，后面的常量数值依此类推
enum Weekday  A,B,C;//定义变量A,B,C是枚举类型
int main(void)
{
	A= TUE;//常量TUE赋值给变量A
	B= THU;//常量THU赋值给变量B
	C= SUN;//常量SUN赋值给变量C
	return 0;
}

我们把前面的代码复制到main.c中，调试，如下图所示，可以看到变量ABC的值，与常量的数值对应。

三、STM32单片机工程中的变量定义

我们STM32单片机工程会经常定义变量，下面就是STM32单片机定义1字节变量的常用写法，uint8_t代表定义的数据是1字节无符号数，下图中RX_len就是自己定义的1字节变量，用来表示串口接收的数据长度。

typedef 是 C编程语言中的一个关键字，它允许你为已有的数据类型定义一个新的名称，它可以使代码更加清晰和易读。
uint8_t 是通过 typedef 关键字将 unsigned char 重新定义的别名，表示8位无符号整数类型，一般在头文件里会做好定义。

总结

变量是程序存储和操作数据的基本单元，而数据类型定义了变量可以存储的数据种类和范围。没有变量和数据类型，程序无法处理数据，学习C语言的变量和数据类型是掌握该语言的基础，对于编写正确、高效、可维护的程序至关重要。