第2章　掌握C语言数据类型

（视频讲解：50分钟）

在所有程序语言中，C语言是十分重要的，如果学好C语言就可以很容易地掌握其他的程序语言，因为在每种语言中都会有一些共性的存在。并且一个好的程序员在编写代码时，一定要有规范性，清晰、整洁的代码才是有价值的。

本章致力于使读者掌握一个C语言中的重要环节—有关常量与变量的知识，只有明白这些知识才可以进行编写程序。

学习摘要：

　编写规范的重要性

　如何使用常量

　变量在程序编写中的作用

2.1　C语言的编程规范

视频讲解

俗话说，没有规矩不成方圆。虽然在C语言中编写代码是自由的，但是为了使编写的代码具有通用性、可读性，作者提醒读者朋友们，进行编写程序时，应该尽量按照编写程序的规范进行编写设计好的程序。

2.1.1　注释的合理使用

C语言的注释为“/* …… */”格式，注释通常用于以下几种情况。

　版本、版权声明

　函数接口说明

　重要的代码行或者段落显示

注释有助于帮助别人理解代码，但是也无须过多地使用，在使用时可遵循以下原则。

（1）注释是对代码的解释，并不是文档。程序中的注释不可喧宾夺主，注释太多会让人觉得眼花缭乱，注释的花样也不要太多。

（2）如果代码本身就很清楚，就不必加注释。

（3）边写代码边写注释，在修改代码的同时修改注释，以保证注释与代码的一致性。

（4）没有用的代码注释要及时删除。

（5）注释应当准确、易懂，防止出现二义性，错误的注释还不如没有注释。

（6）尽量避免在注释中使用不常用的缩写。

（7）注释的位置要与所描述的代码相邻，可以放在代码的上面或者右侧，不要放在代码下面。

2.1.2　程序中的“{}”要对齐

程序的分解符“{”和“}”应占据一行并且位于同一列，同时与引用它们的语句左对齐。例如下面的代码：

void funcion(int n)
{
}

“{}”之内的代码块在“{”右侧空4个格处做对齐。例如下面的代码：

如果出现嵌套的“{}”情况，则使用缩进对齐的形式，例如：

2.1.3　合理使用空格使代码更规范

（1）关键字之后要留一个空格。像const、case等关键字之后要保留一个空格，否则编译器无法辨析它是否是关键字。像if、for、while等关键字之后应该留一个空格，然后再跟小括号“(”，以突出显示关键字。

（2）在函数名之后不要留空格，要紧跟“(”，以示与关键字的区别。

（3）“(”后向紧跟，“)”“,”“;”前向紧跟，紧跟处不留空格。

（4）“,”之后要留空格，如果“;”不是一行的结束，则最后要留空格。

（5）赋值操作符、比较操作符、算术操作符、逻辑操作符、位操作符等，如“=”“+=”“>=”“<=”“+”“*”“%”“&&”“||”“<<”“^”等二元操作符的前后都应该适当加空格。对于比较长的表达式，即使是使用了这些二元操作符，也应该适当地去掉一些空格，使表达式看起来紧凑。

（6）一元操作符如“！”“~”“++”“--”等前后不加空格。像“[ ]”“.”“->”等操作符，同样前后不加空格。

例如，下面的代码，属于良好的编程风格。

2.1.4　换行使代码更清晰

代码行最大的长度应该控制在70~80个字符，代码行不用过长，否则用户不能一屏看完整，而且也不便于打印。长的表达式要在低优先级操作符处拆分成新行，操作符放在新行的前面，用于突出显示操作符。拆分出来的新行要适当地缩进，使代码版式整齐，语句可读。例如下面这些代码段。

1．按操作符优先级拆分

2．按表达式的意义拆分

2.2　关键字

视频讲解

在C语言中有32个关键字，在此将其整理列出。在今后的学习中将会逐渐地接触到这些关键字的具体使用方法，如表2.1所示。

表2.1　C语言中的关键字

2.3　标识符

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在C语言程序的运行过程中，为了可以使用变量、常量、函数、数组等，就要为这些形式设定一个名称，而设定的名称就是所谓的标识符。

在国外，外国人的名字是将名字放在前面将家族的姓氏放在后面，而在中国却恰恰相反，把姓氏放在前面而将名字放在后面。从中可以看出名字是可以随便起的，但是也要按照一个地区的规则进行更改。在C语言中设定一个标识符的名称是非常自由的，可以设定自己喜欢的、容易理解的名字，但是还是应该在一定的范围内进行自由发挥。下面介绍有关设定C语言标识符应该遵守的一些命名规则。

　所有标识符必须由字母或下划线开头，而不能使用数字或者符号作为开头。通过下面一些正确写法和错误写法的比较进行说明，例如：

　在设定标识符时，除作开头外，其他位置都可以用字母、下划线或数字组成。例如：

• 　在标识符中，有下划线的情况：

• 　在标识符中，有数字的情况：

注意

虽然在设定标识符时，数字不允许放在一个标识符的开头位置，但是数字可以放在标识符中。一些符号同样不允许放在一个标识符的开头位置，不过放在标识符中也是不允许的。例如：

　英文字母的大小写代表不同的标识符，也就是说在C语言中是区分大小写字母的。例如：

从这些举出的标识符中可以看出，只要标识符中的字符有一项是不同的，那么代表的就是一个新的名称。

　标识符不能是关键字。关键字是进行定义一种类型使用的字符，标识符是不能做关键字进行使用。例如，定义第一个整型时，会使用int关键字进行定义，但是定义的标识符就不能使用int。如果将其中标识符的字母改写成大写字母，这样就可以通过编译，例如：

　标识符的命名最好具有相关的含义。将标识符设定成有一定含义的名称，这样可以方便程序的编写，并且以后再进行回顾时，或者他人进行阅读时，具有含义的标识符会使程序便于观察、阅读。例如，下面的例子是在定义一个长方体的长、宽和高时，简单的定义与有相应含义的定义的对比。

从上面例子的标识符可以看出，标识符的设定如果不具有一定的含义，那么在没有后面的注释时是很难理解它要代表的作用是什么。如果将标识符的设定具有其功能含义，那么通过直观地查看就可以了解到其具体的作用功能。

　ANSI标准规定：标识符可以为任意长度，但外部名必须至少能由前8个字符唯一地区分。这是因为某些编译程序（如IBM PC的MS C）仅能识别前8个字符。

2.4　数据类型

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动图演示

程序在运行时要做的内容就是处理数据，程序要解决复杂的问题，就要处理不同的数据。不同的数据都是以自己本身的一种特定形式存在的（如整型、实型、字符型等），不同的数据类型占用不同的存储空间。在C语言中，有多种不同的数据类型，其中包括几个大的方向：基本数据类型、构造类型、指针类型和空类型。我们先通过图2.1看一下其组织结构，之后再对每一种类型进行相应的讲解。

　基本类型

基本类型也就是C语言中的基础类型，其中包括整数类型、字符型、实型（浮点型）、枚举类型。

　构造类型

构造类型就是使用基本类型的数据，或者使用已经构造好的数据类型，进行添加、设计构造出新的数据类型，使其设计的新构造类型满足待解决问题所需要的数据类型。

图2.1　数据类型

通过构造类型的说明可以看出，它并不像基本类型一样简单，而是由多种类型组合而成的新类型。其中每一组成部分称为“构造类型的成员”。

构造类型包括3种形式，其中有数组类型、结构体类型和共用体类型。

　指针类型

C语言的精华是什么？是指针。指针类型不同于其他类型之处在于，指针的值表示的是某个内存地址。

　空类型

空类型的关键字是void，其主要的两点作用在于：

• 　对函数返回的限定。
• 　对函数参数的限定。

也就是说，一般一个函数都会具有一个返回值，将其值返回到调用者。这个返回值应该是具有特定的类型的，如整型int。但是函数不需要返回一个值时，那么就可以使用空类型设定返回值的类型。

2.5　常量

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在介绍常量之前，先来了解一下什么是常量，常量就是其值在程序运行的过程中是不可以改变的。将这些直接常量分为以下几类。

　数值型常量

• 　整型常量
• 　实型常量

　字符型常量

　符号常量

下面将对有关的直接常量进行详细的说明。

2.5.1　整型常量

整型常量就是指直接使用的整型常数，如123、-456等。整型常量可以是长整型、短整型、符号整型和无符号整型。

　无符号短整型的取值范围是0~65535，而符号短整型的取值范围是-32768~32767，这些都是16位整型常量的范围。

　如果整型是32位的，那么无符号形式的取值范围是0~4294967295，而有符号形式的范围是-2147483648~2147483647。但是整型如果是16位的，那么同无符号短整型的范围相同。

　长整型是32位的，其取值范围可以参考上面有关整型的描述。

在编写整型常量时，可以在常量的后面加上符号L或者U进行修饰。L表示该常量是长整型，U表示该常量为无符号整型，例如：

整型常量有以上的这些类型，这些类型又可以通过3种形式进行表示，即八进制形式、十进制形式和十六进制形式。下面分别进行介绍。

　八进制整数

要使得使用的数据表示形式是八进制，需要在常数前加上0进行修饰。八进制所包含的数字是0~7。例如：

注意

以下关于八进制的写法是错误的：

　十六进制整数

常量前面使用0x作为前缀，表示该常量是用十六进制进行表示。十六进制中所包含的数字有0~9以及字母A~F。例如：

注意

以下关于十六进制的写法是错误的：

　十进制整数

十进制是不需要在其前面添加前缀的。十进制中所包含的数字有0~9。例如：

AlgorismNumber1=123;
AlgorismNumber2=456;

这些整型数据都是以二进制的方式存放在计算机的内存之中，其数值是以补码的形式进行表示的。一个正数的补码与其原码的形式相同，一个负数的补码是将该数绝对值的二进制形式，按位取反再加1。例如一个十进制数11在内存中的表现形式如图2.2所示：

如果是-11的话，那么在内存中又是怎样的呢？因为是以补码进行表示，所以负数要先将其绝对值求出，如图2.2所示，然后进行取反操作，如图2.3所示，得到取反后的结果。

图2.2　十进制数11在内存中

图2.3　进行取反操作

进行取反之后还要进行加1操作，这样就得到最终的结果。如图2.4所示，负数-11在计算机内存中存储的情况。

图2.4　加1操作

技巧

Windows操作系统中，在“开始”菜单的“附件”中有一个计算器的小软件，可以使用这个小软件进行八进制、十进制和十六进制之间的转换。这里需要注意的是，要选用科学型计算器，调整的方法是在其“查看”菜单中选择“科学型”一项，之后显示的样式如图2.5所示。

图2.5　科学型计算器

2.5.2　实型常量

实型也称为浮点型，由整数部分和小数部分这两块组成，其中用十进制的小数点进行隔开。表示实数的方式有两种。

　科学记数方式

科学记数方式就是使用十进制的小数方法描述实型，例如：

　指数方式

有时候实型非常大或者非常小，这样使用科学记数方式是不利于观察的，这时可以使用指数方法来表示实型常量。这种方法使用字母e或者E进行指数显示，如45e2表示的就是4500，而45e-2表示的就是0.45。那么例如将上面的SciNum1和SciNum2代表的实型常量，改使用指数方式表示这两个实型常量如下所示：

在编写实型常量时，可以在常量的后面加上符号F或者L进行修饰。F表示该常量是float（单精度）类型，L表示该常量为long double（长双精度）类型。例如：

如果不在后面加上后缀，那么在默认状态下，实型常量为double（双精度）类型。例如：

2.5.3　字符型常量

字符型常量与之前所介绍的常量有所不同，要对其字符型常量使用指定的定界符进行限制。字符型常量可以分成字符常量和字符串常量两种。下面分别对这两种字符型常量进行介绍。

1．字符常量

使用单撇号进行括起一个字符这种形式就是字符常量。例如'A'、'#'、'b'等都是正确的字符常量。在这里需要注意以下几点有关字符常量的注意事项。

　字符常量中只能包括一个字符，不是字符串。例如，'A'这样是正确的，但是用'AB'这样来表示字符常量就是错误的。

　字符常量是区分大小写的。例如，'A'字符和'a'字符是不一样的，这两个字符代表着不同的字符常量。

　所使用的“' '”这对单撇号代表着定界符，这是不属于字符常量中的一部分的。

【例2.1】　字符常量的输出。（实例位置：资源包\源码\02\2.1）

在这个实例中，使用putchar函数将单个字符常量进行输出，使得输出的字符常量形成一个单词Hello显示在控制台中。

运行程序，显示效果如图2.6所示。

程序代码如下：

2．字符串常量

字符串常量是用一组双引号括起来的若干字符序列。如果在字符串中一个字符都没有，则将其称作为空串，此时字符串的长度为0。例如字符串“Have a good day!”和“bueatful day”。

C语言中存储字符串常量时，系统会在字符串的末尾自动加一个'\0'作为字符串的结束标志。例如字符串“welcome”，其在内存中存储形式如图2.7所示。

【例2.2】　输出字符串常量。（实例位置：资源包\源码\02\2.2）

在本实例中，使用printf函数将一个句字符串常量“What a nice day!”在控制台进行输出显示。

运行程序，效果如图2.8所示。

图2.6　使用字符常量

图2.7　\0为系统所加

　

图2.8　输出字符串

程序代码如下：

上面介绍了有关字符常量和字符串常量的内容，那么同样是字符它们之间有什么差别呢？字符常量和字符串常量是不一样的，不同点主要体现如下几个方面。

　定界符的使用不同：字符常量使用的是单引号，而字符串常量使用的是双引号。

　长度不同：在上面提到过字符常量只能有一个字符，也就是说字符常量的长度就是为1。而字符串常量的长度却可以是0，即使字符串常量中的字符数量只有1个，但是长度却不是1。例如，字符串常量“H”，其长度为2。通过图2.9可以观察到，为什么字符串常量“H”的长度为2。

图2.9　字符串“H”

　存储的方式不同：在字符常量中存储的是字符的ASCII码值，而在字符串常量中，不仅要存储有效的字符，还要存储结尾处的结束标志‘\0’。

在学习的过程中提到过有关ASCII码的内容，那么ASCII码是什么呢？在C语言中，所使用的字符被一一映射到一个表中，这个表称为ASCII码表如表2.2所示。

表2.2　ASCII表

续表

续表

续表

2.5.4　转义字符

在前面的例2.1和例2.2中都能看到\n这个符号，但是在输出的显示结果却没有显示该符号，只是进行了换行操作，这种情况的符号称为转义符号。

转义符号在字符常量中是一种特殊的字符。转义字符是以反斜杠“\”为开头的字符，后面跟一个或几个字符。常用的转义字符及其含义如表2.3所示。

表2.3　常用转义字符表

2.5.5　符号常量

在第1章的例1.2中，程序的功能是进行求解的一个长方体的体积是多少，其中的长方体的高度是固定的，使用一个符号名进行代替固定的常量值，这里使用的符号名称为符号常量。使用符号常量的好处在于可以为编程和阅读带来方便。

【例2.3】　符号常量的使用。（实例位置：资源包\源码\02\2.3）

在本例中使用符号常量来表示圆周率，在控制台上进行显示文字提示用户输入数据，该数据是圆半径的值。得到用户输入的半径，经过计算得到圆的面积，最后将其结果显示。

运行程序，显示效果如图2.10所示。

图2.10　常量符号的使用

程序代码如下：

2.6　变量

视频讲解

动图演示

在前面的例子中已经多次接触过变量。变量就是在程序运行期间其值是可以进行变化的量。每一个变量都是一种类型，每一种类型都定义了变量的格式和行为。那么一个变量应该有属于自己的名字，并且在内存中占有存储空间，其中变量的大小取决于类型。在C语言中的变量类型有整型变量、实型变量和字符型变量。

2.6.1　整型变量

整型变量是用来存储整型数值的变量。整型变量可以分为6种类型，其中基本类型的符号使用int关键字，在此基础上可以根据需要加上一些符号进行修饰，如关键字short或long。表2.4中对这6种类型进行介绍。

表2.4　整型变量的分类

　有符号基本整型

有符号基本整型是指signed int型，其值是基本的整型常数。编写时，常常将其关键字signed进行省略。有符号基本整型在内存中占4个字节，取值范围是-2147483648~2147483647。

定义一个有符号整型变量的方法，是使用关键字int定义一个变量，例如要定义一个整型的变量iNumber，为iNumber变量赋值为10的方法如下：

或者在定义变量的同时，为变量进行赋值：

【例2.4】　有符号基本整型。（实例位置：资源包\源码\02\2.4）

实例中对有符号基本整型的变量使用，使读者更为直观地看到其作用。

运行程序，显示效果如图2.11所示。

程序代码如下：

图2.11　有符号基本整型

　无符号基本整型

无符号基本整型使用的关键字是unsigned int，其中的关键字int在编写时是可以省略的。无符号基本整型在内存中占4个字节，取值范围是0~4294967295。

定义一个无符号基本整型变量的方法，是在变量前使用关键字unsigned定义一个变量，例如要定义一个无符号基本整型的变量iUnsignedNum，为iNumber变量赋值为10的方法如下：

　有符号短整型

有符号短整型使用的关键字是signed short int，其中的关键字signed和int在编写时是可以省略的。有符号短整型在内存中占2个字节，取值范围是-32768~32767。

定义一个有符号短整型变量的方法，是在变量前使用关键字short定义一个变量，例如要定义一个有符号短整型的变量iShortNum，为iShortNum变量赋值为10的方法如下：

　无符号短整型

无符号短整型使用的关键字是unsigned short int，其中的关键字int在编写时是可以省略的。无符号短整型在内存中占2个字节，取值范围是0~65535。

定义一个无符号短整型变量的方法，是在变量前使用关键字unsigned short定义一个变量，例如要定义一个无符号短整型的变量iUnsignedShtNum，为iUnsignedShtNum变量赋值为10的方法如下：

　有符号长整型

有符号长整型使用的关键字是signed long int，其中的关键字signed和int在编写时是可以省略的。有符号长整型在内存中占4个字节，取值范围是-2147483648~2147483647。

定义一个有符号长整型变量的方法，是在变量前使用关键字long定义一个变量，例如要定义一个有符号长整型的变量iLongNum，为iLongNum变量赋值为10的方法如下：

　无符号长整型

无符号长整型使用的关键字是unsigned long int，其中的关键字int在编写时是可以省略的。无符号长整型在内存中占4个字节，取值范围是0~4294967295。

定义一个无符号长整型变量的方法，是在变量前使用关键字unsigned long定义一个变量，例如要定义一个有符号长整型的变量iUnsignedLongNum，为iUnsignedLongNum变量赋值为10的方法如下：

2.6.2　实型变量

实型变量也称为浮点型变量，是指用来存储实型数值的变量，其中实型数值是由整数和小数两个部分组成的。实型变量根据实型的精度也可以分为3种类型，包括单精度类型、双精度类型和长双精度类型，如表2.5所示。

表2.5　实型变量的分类

　单精度类型

单精度类型使用的关键字是float。单精度类型在内存中占4个字节，取值范围是-3.4×10^-38~ 3.4×10³⁸。

定义一个单精度类型变量的方法，是在变量前使用关键字float，例如要定义一个变量fFloatStyle，为fFloatStyle变量赋值为3.14的方法如下：

【例2.5】　使用单精度类型变量。（实例位置：资源包\源码\02\2.5）

在本实例中，定义一个单精度类型变量，然后为其赋值为1.23，最后通过输出语句将其显示在控制台。

运行程序，显示效果如图2.12所示。

图2.12　使用单精度类型变量

程序代码如下：

　双精度类型

双精度类型使用的关键字是double。双精度类型在内存中占8个字节，取值范围是-1.7×10^-308~ 1.7×10³⁰⁸。

定义一个双精度类型变量的方法，是在变量前使用关键字double，例如要定义一个变量dDoubleStyle，为dDoubleStyle变量赋值为5.321的方法如下：

【例2.6】　使用双精度类型变量。（实例位置：资源包\源码\02\2.6）

在本实例中，定义一个双精度类型变量，然后为其赋值为61.458，最后通过输出语句将其显示在控制台。

运行程序，显示效果如图2.13所示。

程序代码如下：

图2.13　使用双精度类型变量

　长双精度类型

长双精度类型使用的关键字是long double。长双精度类型在内存中占8个字节，取值范围是-1.7×10^-308~1.7×10³⁰⁸。

定义一个双精度类型变量的方法，是在变量前使用关键字long double，例如要定义一个变量fLongDouble，为fLongDouble变量赋值为46.257的方法如下：

【例2.7】　使用长双精度类型变量。（实例位置：资源包\源码\ 02\2.7）

在本实例中，定义一个双精度类型变量，然后为其赋值为46.257，最后通过输出语句将其显示在控制台。

运行程序，显示效果如图2.14所示。

程序代码如下：

图2.14　使用长双精度类型变量

2.6.3　字符型变量

字符型变量是用来存储字符常量的变量。将一个字符常量存储到一个字符变量中，实际上是将该字符的ASCII码值（无符号整数）存储到内存单元中。

字符型变量在内存空间中占1个字节，取值范围是-128~127。

定义一个字符型变量的方法是使用关键字char，例如要定义一个字符型的变量cChar，为cChar变量赋值为'a'的方法如下：

说明

字符数据在内存中存储的是字符的ASCII码，即一个无符号整数，其形式与整数的存储形式一样，所以C语言允许字符型数据与整型数据之间通用。例如：

在上面的代码中可以看到，首先定义两个字符型变量，在为两个变量进行赋值时，一个变量赋值为'a'，而另一个赋值为97。最后显示结果时都是为字符'a'。

【例2.8】　使用字符型变量。（实例位置：资源包\源码\02\2.8）

在本实例中，通过为定义的字符型变量和整型变量的赋不同值，通过观察输出的结果了解有关整型变量和字符型变量之间的转换。

运行程序，显示效果如图2.15所示。

程序代码如下：

图2.15　使用字符型变量

以上就是有关整型变量、实型变量和字符型变量的相关知识，在这里对这些知识使用一个表格进行总体的概括，如表2.6所示。

表2.6　数值型和字符型数据的字节数和数值范围

2.7　实战

视频讲解

2.7.1　输出实型变量

定义a、b、c 3个变量，数据类型分别是float、double、long double，并且都赋值为123.456，输出这3个实型变量，运行效果如图2.16所示。（实例位置：资源包\源码\02\实战\01）

图2.16　实型变量的使用

2.7.2　十进制转换为二进制

在C程序中，一般主要使用十进制数。有时为了提高效率或其他一些原因，还要使用二进制数，十进制数和二进制数之间可以直接转换，本实例即将平时在纸上运算的过程写入程序中。（实例位置：资源包\源码\02\实战\02）

将十进制数转换为二进制数的具体过程程序化，有以下几个要点。

（1）本题中要用数组来存储每次对2取余的结果，所以在数据类型定义时要定义数组并将其全部数据元素赋初值为0。

（2）两处用到了for循环，第一次for循环从0到14（本题中只考虑基本整型中的正数部分的转换所以最高位始终为零），第二次for循环从15到0，这里大家要注意不能改成0到15，因为在将每次对2取余的结果存入数组时，是从a[0]开始存储的，所以输出时就要从a[15]开始输出，这也符合我们平时计算的过程。

（3）%和/的应用，%模运算符，或称求余运算符，%两侧均应为整型数据。/除法运算符，两个整数相除的结果为整数，运算的两个数中有一个数为实数，则结果是double型的。

运行结果如图2.17所示。

图2.17　十进制转换为二进制

2.7.3　利用“#”输出图形

本例利用字符变量和“#”号，输出三角形，如图2.18所示。（实例位置：资源包\源码\02\实战\03）

图2.18　用“#”输出图形

2.7.4　打印杨辉三角

打印出以下的杨辉三角形（要求打印出10行）。（实例位置：资源包\源码\02\实战\04）

1

1 1

1 2 1

1 3 3 1

1 4 6 4 1

1 5 10 10 5 1

……

什么是杨辉三角？

杨辉三角是二项式系数在三角形中的一种几何排列，它具有以下性质。

（1）每行数的左右对称，由1开始逐渐增大，然后变小，回到1。

（2）第n行数字个数为n个。

（3）每个数字等于上一行的左右两个数字的和。

（4）第n行的第1个数为1，第2个数为1×(n-1)，第3个数为1×(n-1)×(n-2)/2，第4个数为1×(n-1)×(n-2)/2×(n-3)/3，……，依此类推。

运行结果如图2.19所示。

图2.19　杨辉三角

2.7.5　利用“*”输出矩形

本例使用“*”号输出矩形，这里让每条边都输出3个“*”号，使其相等，运行程序，如图2.20所示。（实例位置：资源包\源码\02\实战\05）

图2.20　利用“*”号输出矩形