1．变量的三要素

“变量的值”保存在内存的某个地方，如同使用门牌号确定地址一样，在内存中也给变量分配门牌号。在C的内存世界中，门牌号被称为变量的地址。即从变量中取值就是通过变量名找到相应的存储地址，然后读取该存储单元中的值，而写一个变量就是将变量的值存放到与之相应的存储地址中去。

通常将用于存储数据的“位置”称为对象，当将一个对象看作一个黑盒子时，如果将指定类型的值放入这个盒子，则需要使用一个名字才能访问一个对象。假设命名后的对象称为变量iNum，它有特定的类型int，类型决定将什么赋给对象，比如，将0x64赋给int类型变量iNum，以及可以使用的操作，比如，多个int类型数据可以使用“*”操作进行乘法运算。

如果有以下声明：

int     iNum = 0x64;                        // 声明iNum为int型变量

其中，int为变量iNum的类型，iNum为变量名，0x64为变量iNum的值。当声明一个变量时，编译器会根据变量的类型预留足够的内存空间。变量的存储空间是系统自动分配的，但此存储空间不会在程序的整个生命周期中永远存在。

值是被解释为一个类型的内存中的一组比特（bit）。计算机内存不知道值的类型，只是将它保存起来。因此只有决定内存如何解释时，内存中的bit才有意义。比如，3.0的含义是什么？只有使用单位时，才会决定3.0的含义。

声明是命名一个对象的一条语句，定义是为一个对象分配内存空间的声明，一个定义通常会提供一个初始值。比如：

int length = 20;

int width = 40;

int area = length + width;

2．变量的地址与指针

当你声明一个变量时，底层会分配一定大小的内存存储变量的信息。而分配多少内存，则在编译期就已经确定了。为了能够访问无限量的内存，C语言使用地址&操作符返回操作数的地址。当&运算符作用于一个变量时，则返回的是变量的地址。对于变量iNum来说，&iNum就是变量iNum的内存地址，详见图 1.3。

从变量中取值就是通过变量名iNum找到与之相应的存储地址&iNum，然后读取存储在该地址中的值0x64，写一个变量iNum就是将变量的值0x64存放到与之相应的存储地址&iNum中去。显然，不能在&iNum前面再加“&”运算符，因为&iNum已经不是变量了，而是一个不可修改的整型常量，即0x22FF74。

为了便于描述变量，C语言将用于存储变量的内存地址的&iNum抽象为指向变量iNum的指针。这些地址之所以称为指针，因为它是“指向”一个变量的。只需指出变量的地址（不是变量名），就可以确定该变量。即指针的本质就是一个内存的地址，它指向内存的某个位置。指针是一个地址，其强调的是当使用指针时要想到它是“内存地址”。实际上，在现实世界里既没有变量也没有指针，变量和指针是对程序中的数据和存储空间的抽象。

为了展示变量的地址与变量的值的对应关系，最好的方式是直接打印输出。比如，输入2个整数，交换两者的值后输出，即先将输入的整数存入变量iNum1和iNum2，然后交换，详见程序清单 1.3。注意，不同的编译环境（不同的编译器、同一编译器的不同版本、编译参数不同等），变量的地址值（0x22FF74）可能会不一样。

程序清单 1.3  变量交换范例程序

1       #include<stdio.h>

2       int main(int argc, char *argv[])

3       {

4                 intiNum1, iNum2, temp;

5

6                 scanf("%x%x",&iNum1, &iNum2);

7                 printf("%x,%x\n", &iNum1, &iNum2);

8                 printf("%x,%x\n", iNum1, iNum2);

9                 temp= iNum1;  iNum1 = iNum2;  iNum2 = temp;

10               printf("%x,%x\n", &iNum1, &iNum2);

11               printf("%x,%x\n", iNum1, iNum2);

12               return0;

13     }

请读者仔细观察，为何要在程序清单 1.3（6）中的变量前添加“&”？程序清单 1.3（6~7）中的&iNum1、&iNum2有什么区别？

左值和右值

为了理解某些操作符的限制，标准C发明了L-value和R-value两个名词。虽然其被解释为左值和右值，但实际上是一个美丽的误会。因为L-value是指“locator value”不是“left vaue”，其字面意思是“（在内存中）有特定位置的值”，即内存的索引值——地址。而R-value是指“readvalue”不是“rightvalue”，其字面意思是“可读的值”。比如：

int iNum = 0x64;

虽然编译器为变量iNum分配了地址（L-value），其L-value是在编译期就确定了的地址“&iNum”。而R-value是存储在变量iNum中的值0x64，但其赋值是在运行时。

尽管iNum有地址，但iNum++表达式没有地址，因此iNum只有R-value。虽然任何表达式都有R-value，但只有部分表达式有L-value。

3．变量的存储

如果数据从低位到高位用最左位和最右位表述，则一定会产生歧义，因此使用最低有效位（Least Significant，LSB）和最高有效位（Most Significant，MSB）分别表示数据的最低位和最高位。对于有符号数来说，最高有效位就是符号位。假设变量的值用二进制表示为

D31D30D29D28D27D26D25D24D23D22D21D20D19D18D17D16D15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0

即数据的MSB符号位为D31，LSB为D0。

根据数据中各个字节在连续字节序列中排列顺序的不同，分为2种排列方式：大端和小端。如果A中存放的是数据的MSB最高有效位，即为大端模式（详见图1.4（a））；如果A中存放的是数据的LSB最低有效位，即为小端模式（详见图1.4（b））。注意，CPU究竟采用何种存储模式取决于硬件，与编译器无关，Intel x86计算机的CPU就是小端模式。当计算机对存储单元进行编号时，则每个地址编号中只存放一个字节。C规定多字节的int、float、doublie类型变量必须占用相邻的存储单元，且将存储单元的最低地址作为变量的地址。假设一个32位变量占用地址为A、A+1、A+2和A+3存储单元，则变量的地址为A。如果有“intiNum = 0x64;”，那么A中到底存放的是4个字节00H、00H、00H、64H中的哪个字节呢？

4．变量类型别名

大家可能知道，作者的名字叫周立功，但作者在家里还有一个别名——小兵，其实都是同一个人。同样如此，我们也可以给变量的类型取一个别名。如果在“int iNum;”定义前添加typedef，即：

typedef int iNum;

此时，iNum等同于int类型。为了便于理解，将iNum替换成INT32。比如：

typedef int INT32;

typedef的用途是声明类型的别名，它只是为某个已经存在的类型增加了一个新的名字。那么利用这一特性，就可以定义变量了。比如：

INT32  a;                                  //定义int型变量a

除此之外，INT32还可用于类型转换，比如：

float b;

(INT32)b;                               // 将其它的类型b转换为整型

为何还要为int再取一个名称呢？主要是为了提高程序的可移植性。比如，某种微处理器的int为16位，long为32位。如果要将该程序移植到另一种体系结构的微处理器，假设其int为32位，long为64位，而只有short才是16位的，因此必须将程序中的int全部替换为short，long全部替换为int，不仅修改工作量巨大且容易出错。如果在程序中全部用新取的名称，那么只需要修改定义的这些新名称。即只要将以前的：

typedef int INT16;

typedef long INT32;

替换成：

typedefshort INT16;

typedef int INT32;

在编程中使用typedef的好处，除了为变量取一个简单易记且意义明确的新名称之外，其最主要的作用是使用typedef构造新的数据类型。而不要误认为typedef的作用仅仅是简化更复杂的类型声明，将在后续的章节中详细阐述。

由此可见，C语言变量的内涵包括3个要素：变量的类型、变量的值和变量的地址。

• 变量的类型：即变量存储的数据的类型，程序如何解释变量保存的数据。比如，int类型变量，任何引用存储在变量中的数据都被程序解释为整数。数据类型分为基本类型（字符型与数值型）、构造类型（数组型、结构体型、联合体型、枚举型与位域型）、指针类型与void *类型，所有其它的类型都是通过组合的方式从基本类型构造而来的。

• 变量的值：程序根据变量的类型解释存储在变量中的数据，数据分为不可修改的常量的值和可以修改的变量的值。

• 变量的地址：即变量在内存中的位置，当利用一个变量存储一个数据时，则程序将数据存储到变量的地址所指示的存储单元中。