C语言学习笔记1——C语言程序

C语言简介：
BCPL ->newB ->C ->UNIX ->Minux ->Linux ->gcc

C语言诞生于1970-1973年，在肯·汤姆逊和丹尼斯·里奇的合作编写下完成，归属于美国贝尔实验室。
C语言是专门为了编写操作系统而诞生的语言，C语言天生适合对硬件编程，以速度快而著称，也非常适合编写数据结构与算法。
C语言由于出现时间过早，有很多缺陷，也没想到普通人也能使用C语言编程，因此存在着陷阱，但是前辈们总结了一些避免的经验《C陷阱和缺陷》   《C语言三剑客》 《C程序设计语言》
C语言的语法很自由，自由源于自律

C89语法标准，也是gcc编译器默认的语法标准
C99语法标准，是对C语言的扩展和增强 -std=gnu99
C11语法标准，全新的升级

一、第一个C语言程序：
#include
程序员所编写的代码不是标准C代码，需要一段程序把它翻译成标准C代码，负责翻译的程序叫做预处理器，翻译的过程叫做预处理，被翻译的语句叫做预处理指令，以#开头的语句都是预处理指令
#include 的功能是把一个头文件导入到当前文件中
#include <> 从系统指定的路径下查找头文件，找到加载导入
#include “” 先从当前目录查找头文件，如果没找到，再从系统指定的路径下查找头文件，找到加载导入
stdio.h
头文件：以.h
结尾的文件，里面储存的是一些辅助性的代码，绝大多数内容都是对函数的声明
源文件：以.c结尾的文件，里面主要是对和函数的实现，功能性的代码
由C语言标准委员会为C语言提供的一套常用的基础功能，以函数形式存在，这些函数都被封装在libc.so库中
会有很多的头文件负责对libc.so库中的代码进行声明，stdio.h是其中一个，其他string.h stdlib.h 等
stdio standard input & output 负责对输入输出功能函数进行声明

int main()
{
    printf("Hello World!\n");
    return 0;
}

main函数：
    C语言以函数为最小单位来管理代码，一个函数就是一段具有某一项功能的代码段
    main函数是程序的执行入口，有且只有一个
    int是一种数据类型，表示main函数的执行结果是一个整数
    return有两个功能：
        1、结束函数的执行
        2、返回一个数据给函数的调用者
    main函数是由操作系统调用的，所以main函数的执行结果返回给操作系统，该执行结果反映了程序是如何结束的：
        整数    出现异常    (别人的错误)
        0       一切正常
        负数    出现错误    (自己的错误)
    可以通过echo $? 查看操作系统获取到的执行结果

    printf/scanf是标准库中的输出/输入函数，负责输出、输入数据，一般作为程序测试使用
    转义字符：
        键盘上一些无法直接打印的符号，会用一些特殊的字符来表示，这种特殊字符就叫做转义字符，\n就是其中之一
        \n  换行
        \t  制表符Tab
        \b  退格键，退一个字符
        \a  铃响
        \r  回到行首
        \\  显示一个\
        %%  显示一个%

    C语言是以分号作为一行代码的结束，使用大括号作为划分代码区域
    注意：分号不能乱加，也不要出现中文格式的符号

二、编译器
负责把人能看得懂的用代码记录的文本文件，翻译成计算机能看懂的二进制文件，由预处理器、编译器、链接器
gcc是由gnu社区为了编译Linux内核代码而开发的一款免费的编译器，默认采用C89编译语法，-std=gnu99 可以设置为C99语法
gcc code.c -> a.out(可执行文件、二进制文件)
常用的参数：
-E 显示出预处理结果
-S 生成汇编代码
-c 只编译不链接
-o 设置编译结果的名字
-std= 设置编译语法
-I 指定头文件的加载路径
-l 指定要使用的库文件 例如-lm
-Wall 更严格地检查代码，尽可能多得产生警告
-Werror 把警告当错误处理

三、C代码源文件变成可执行文件的过程
1、预处理：把源文件翻译成预处理文件
gcc -E code.c 把预处理结果打印到终端
gcc -E code.c -0 code.i 生成以.i结尾的预处理文件
2、编译：把预处理文件翻译成汇编代码
gcc -E code.i 生成以.s结尾的汇编文件
3、汇编：把汇编文件翻译成二进制的目标文件
gcc -c code.s 生成以.o结尾的目标文件
4、链接：把若干个目标文件合并生成一个可执行文件
gcc a.o b.o c.o 默认生成a.out可执行文件
gcc a.o b.o c.o -o xxx 指定生成名为xxx的可执行文件

四、C文件类型
.h 头文件
.h.gch 头文件的编译结果，会被优先使用
.c 源文件
.i 预处理文件
.s 汇编文件
.o 目标文件
.so 共享库文件
.a 静态库文件

五、存储空间的单位：
Bit 比特 一个二进制位，只能存储0或者1，计算机存储数据的最小单位
Byte 字节 八个二进制位，计算机存储数据的基本单位
Kb 1024字节
Mb 1024Kb
Gb 1024Mb
Tb 1024Gb
Pb 1024Tb

六、数据类型
为什么要对数据进行分类？
1、现实社会中的数据自带类别属性
2、对数据进行分类可以节约存储空间、提高运行效率
C语言中数据分为两个大类：自建(程序员自己设计的：结构、联合、类)和内建(C语言自带)

整型：
    signed 有符号
        类型                字节数       表示范围
        signed char         1           -128~127
        signed short        2           -32768~32767
        signed int          4           正负20亿
        signed long         4/8         正负20亿/正负9开头的19位整数
        signed long long    8           正负9开头的19位整数
        注意：32位系统下signed long是4字节，64位是8字节
        注意：signed 默认添加

    unsigned 无符号
        类型                字节数       表示范围
        unsigned char         1           0~255
        unsigned short        2           0~65535
        unsigned int          4           0~40亿
        unsigned long         4/8         0~40亿/0~1开头的20位整数
        unsigned long long    8           0~1开头的20位整数
        注意：由于定义无符号数据时名字麻烦，标准库把这些类型重新定义以下类型：
            需要包含头文件
            uint8_t uint16_t uint32_t uint64_t
            int8_t int16_t int32_t int64_t

浮点型：
    float                     4
    double                    8
    long double               12/16
注意：采用科学计数法，换算真实数据与二进制数据，因此计算浮点型数据时要比整型数据慢得多，编程时尽量使用整型
注意：关注浮点型的精度，小数点后六位有效

模拟：
    字符型：%c
    char 字符就是符号或者图案，在内存中存储的是整数，需要显示出符号或图案时，计算机会根据ASCII码表中的对应关系显示出相应的符号或图案。
    '\0'== 0
    '0' == 48
    'A' == 65
    'a' == 97

    布尔型：bool
        先有C语言之后才有bool类型，所以C语言是没有真正的bool类型，在stdbool.h 头文件中用整数进行模拟
        bool true false
可以使用sizeof运算符 计算类型、变量占用的字节数
例如：sizeof(int)

七、变量与常量
什么是变量：
在程序运行期间数值可以发生变化的叫变量，相当于存放数据的盒子
定义：
类型 变量名;
int num;
变量名取名规则：
1、由字母、数字、下划线组成
2、不能以数字开头
3、不能与32个C语言关键字重名，能默写
4、见名知意(功能+类型+作用域)
注意：变量的默认值是随机的，为了安全起见，一般都初始化为0

使用：
    赋值：变量名 = 数据;   num = 100;
    运算：变量名*10;       num*10;
变量的输出、输入：
    int printf(const char *format, ...);
    功能：输出数据
    format："双引号包含的提示信息+占位符"
    ...：变量名列表
    返回值：输出字符个数

类型占位符：C语言通过占位符的形式传递变量的类型
    %hhd %hd %d %ld %lld        有符号
    %hhu %hu %u %lu %llu        无符号
    %f  %lf  %LF                浮点型
    %c                          字符型

int scanf(const char *format, ...);
功能：输入数据到变量
format："双引号包含的占位符"
...：变量的地址列表  &num
返回值：成功输入的变量的个数
注意：scanf需要的是变量的类型和变量的地址
    变量地址 = &变量名


什么是常量：
    程序运行期间数值不能发生变化的叫做常量
    100     默认是 signed int
    100l    signed long
    100ll   signed long long
    100u    unsigned int
    100lu   unsigned long
    100llu  unsigned long long
    3.14    默认是 double
    3.14f   float
    3.14l   long double
    问：定义一个表示100年有多少秒的宏常量？(忽略润平年)
    #define SEC (60*60*24*365*100u)

八、格式化输入输出
%nd 显示n个字符宽度，不够则补空格，右对齐
%0nd 显示n个字符宽度，不够则补0，右对齐
%-nd 显示n个字符宽度，不够则补空格，左对齐
%n.mf 显示n个字符宽度(小数点也算)，不够则补空格，m表示显示小数点后几位(五舍六入)
%g 显示浮点型数据，不显示小数点后多余的0