听说C语言很难？怎么不来看看我这篇(一)

1.写在前面

今天是大年初七，经过了几天的拜年，我又来开始更新我的C语言的系列了，一个Java程序员学C语言的历程，俗话说，学习一门新的语言，入门的书，比较重要，国内都是谭浩强，讲道理，真的就是垃圾，笔者今天要推荐的就是《C程序设计语言》这本书是由C语言之父：里奇写的，应该没有比这本更好的C语言的入门的书了吧！

2.第一个C语言程序

学过其他的语言的大佬，还是没有学过其他的语言的小白，相信大家学习任何一门语言的第一个程序的都是helloworld，那么我也带大家写一个helloworld，在写这个程序之前，大家的环境要准备好，我用的clion,当然有些人喜欢用vscode,都是可以，萝卜青菜各有所爱嘛！这儿我啰嗦一句，在学C语言之前，希望大家先看完前置的课程《CMake一篇就够了》这样基本前置的环境都准备了，那就让我们手写第一个程序吧！具体的代码如下：

// 包含标准库的内容
#include 

main() // 定义名为main的函数，它不接受参数值
{ //main函数的语句都被括在花括号中
    printf("hello world \n"); //main函数调用库函数printf以显示字符串序列 \n 代表换行符
}

运行的结果如下：

可以看到我们第一个C语言的程序，就写出来了，我们需要了解下，这一大串的代码的意思了，首先就是第一句#include ，从java的程序员的角度，我们可以理解为就是导包，好嘛！但是有的人说了，我是小白，我不理解怎么办，往下看，可以看到我们调用了一个printf函数,但是我们没有写这个函数，从哪儿来的呢？就是从stdio.h中引入的。程序其中一个很大的功能就是帮我们解决重复的问题，例如我们这儿的打印语句，总不能我每次要打印一些东西的时候，我都要写一次这个函数吧！所以聪明的人类，将这个打印的然后封装起来了，就只要写一次，我们只需要在使用的时候引入的这个头文件就可以了，我们可以打开这个头文件看看里面有什么东西，具体的如下：

可以看到实现了这么多的函数，都是可以调用的，就是重复的功能封装成一个函数，这就是抽象的能力，也是我们程序员需要锻炼的能力之一。

我们继续往下看，main() {}这一个整体，我们称之为函数，其中main是叫函数名，这儿我们可以理解为主函数，java的程序员应该是很好理解的，这儿就不赘述，但是对于小白来说，不太好理解，那么我就来说说看，计算机是机器，它比较蠢，所以你必须要给它一个入口，不然它不知道从什么地方开始运行你的代码，这儿main() {},我们称之为主函数，就是计算机会这个函数开始运行。

最后就是看下，我们函数体中的内容了，printf("hello world \n");就是一个打印的语句，调用的是标准库中的函数，这儿我就不多赘述了，后面等讲到这个标准库的时候，我们再来详细的讨论。

这儿还有一个需要我们注意的，就是结尾一个\n是什么意思呢？是换行的意思，在每一种有些特殊的符号，我们需要转义，\就是转义字符，常见的特殊的符合如下：

特殊符号	含义
\n	换行
\t	制表符
\b	回退符
"	双引号
\	反斜杠

3.变量与算术表达式

我们看看一个程序，使用公式
$$摄氏度=(5/9)(华氏度-32)$$
打印对应华氏度与摄氏度的对照表。具体的代码的如下：

#include 

main() {
    int fahr, celsius;
    int lower, upper, step;

    lower = 0; // 温度表的下限
    upper = 300; // 温度表的上限
    step = 20; // 步长

    fahr = lower;
    while (fahr <= upper) {
        celsius = 5 * (fahr - 32) / 9;
        printf("%3d %6d\n", fahr, celsius);
        fahr = fahr + step;
    }
}

从这个程序上，我们接触一些新的概念：注释、声明、变量、算术表达式、循环、格式化输出。

1. 注释

   为了更好解释自己的写的代码，一般程序都会有注释的，但是好的程序，一线就看懂了，不用过多的注释的，注释写多了可能会误导别人，注释有单号注释，用//表示，多行注释用/**/表示，上面的程序//温度表的下限就是注释。

2. 声明变量

   所有的变量必须先声明后使用，声明通常放在函数起始处，在任何可执行语句之前，声明用于说明变量的属性，它由一个类型名和一个变量表组成。常见的数据类型如下：

   类型	含义
   char	字符一个字节
   short	短整型
   long	长整形
   double	双精度浮点数

3. 循环

   while循环语句的执行方式：首先测试圆括号中的条件，如果条件为真，则执行循环体；然后再重新测试圆括号中条件，如果为真，则再执行循环体；当圆括号中的条件测试结果为假时，循环结束，并继续执行跟在while循环语句之后的下一条语句。

4. 格式化输出

   printf函数中的%d表示一个占位符，后面输出的变量就会按照这种格式去输出。常见的C语言中的格式化输出的如下：

   格式	含义
   %d	按照十进制整数打印
   %6d	按照十进制整数打印，至少6个字符宽
   %f	按照浮点数打印
   %6f	按照浮点数打印，至少6个字符宽
   %.2f	按照浮点数打印，小数点后面有两位小数
   %6.2f	按照浮点数打印，至少6个字符宽，小数点后有两位小数
   %O	八进制数
   %x	十六进制数
   %c	字符
   %s	字符串
   %%	百分号本身

讲完了一些的前置的知识，我们来看下这个程序的运行结果吧，具体的如下：

上面的程序有个比较严重的问题，由于我们使用了整型的运算，这样算出来的结果不是很正确，比如说我们0华氏度对应的摄氏度应该是-17.8，而不是-17。为了得到更加精确的结果，应该使用浮点算数运算。我们需要将程序进行适当的修改。具体的代码的如下：

#include 

main() {
    float fahr, celsius;
    int lower, upper, step;

    lower = 0;
    upper = 300;
    step = 20;

    fahr = lower;
    while (fahr <= upper) {
        celsius = (5.0/ 9.0) * (fahr - 32) ;
        printf("%3.0f %6.1f\n", fahr, celsius);
        fahr = fahr + step;
    }
}

运行的结果如下：

可以看到我们的计算的结果是正确的。我们这儿计算的结果比之前更加准确了。但是我这儿想引出一个很重要的计算的规则。

• 如果某个算术运算符的所有操作数均为整型，则执行整型运算。
• 如果一个是整型一个浮点型，那么会将整型自动转换为浮点型，然后再进行计算。

我们学的强类型的语言，所有我们要对类型很敏感，一个变量不单单有值，它还有对应的类型，一个变量只有在有值和类型才是一个整体。

4.for循环

上面的代码我们看了下，存在大量的变量的初始化和使用，那么我们能有什么办法，将对应的代码给简化掉，我们可以用我们for循环，将上面的代码给简化掉，具体的代码的如下：

#include 

main() {

    int fahr;

    for (fahr = 0; fahr <= 300; fahr = fahr + 20) {
        printf("%3d %6.1f\n", fahr, (5.0 / 9.0) * (fahr - 32));
    }
}

运行的结果如下：

我们可以看到循环主要有三部分，主要是：for (fahr = 0; fahr <= 300; fahr = fahr + 20) {}其中fahr = 0是for循环的初始化的部分，仅在进入循环前执行一次，第二部分fahr <= 300是控制循环的测试或条件的部分。循环控制将对该条件求值，如果结果为真，则执行循环体。此后执行第三部分fahr = fahr + 20,将循环变量fahr增加一个步长，并再次对条件求值。如果计算得到的条件为假，循环将终止。

这个时候可能有人会问，我们什么时候用while，什么时候用for呢？我的答案就是你开心就好。当然也有个标准：for比较适合初始化和增加步长的单条语句并且逻辑相关的情形，因为它将循环控制语句集中放在一起。

5.符号常量

我们再来看看上面的程序，我们可以看到程序中有300，20，0,这些数，这些数在我们语言中称为魔法数。这不是一个好的东西，万一有一天我们要改温度的上限，从300改成400，那么我就需要修改整个程序中的300，那么很容易改忘，改漏。那么有没有什么好的方式对这些魔法数进行集中管理呢？很明确的告诉你，有，就是符号常量。我们再改一个版本，具体的如下：

#include 
#define LOWER 0
#define UPPER 300
#define STEP 20

main() {

    int fahr;

    for (fahr = LOWER; fahr <= UPPER; fahr = fahr + STEP) {
        printf("%3d %6.1f\n", fahr, (5.0 / 9.0) * (fahr - 32));
    }
}

运行的结果如下：

#define指令可以把符号名(或称为符号常量)定义为一个特定的字符串:#define 名字 替换的文本替换的文本可以是任何字符序列，而不仅限于数字。

6.字符输入/输出

6.1文件复制

前面我们学了输出，今天我们来学下输入，老规矩，先看代码，具体的代码如下：

#include 

main() {
    int c;
    while ((c = getchar()) != EOF) {
        putchar(c);
    }
}

其中有getchar()函数是从键盘输入的文本流中读入下一个输入字符，并将其作为结果值返回。

putchar()读取对应的变量中的字符，打印在屏幕上。

EOF文件的结束符。

所以上面的程序可以理解为：我们输入什么，就会打印出来什么，如果输入结束符，就会结束对应的循环，也就是ctrl+D。

6.2字符计数

有了前面的基础的知识，我们可以写一个程序用来计算我们输入的字符数，具体的代码如下：

#include 

main() {
    double nc;
    for (nc = 0; getchar() != EOF; ++nc);
    printf("%.0f\n", nc);
}

运行的结果如下：

我们输入了十个字符，其中还有一个回车，所以这儿打印出来的是11个，没有问题。

6.3行计数

有了前面的基础知识，我们可以写一个程序用来计算我们输入的字符的行数，具体的代码如下：

#include 

main() {
    double c, n1;
    n1 = 0.0;
    while ((c = getchar()) != EOF) {
        if (c == '\n')
            ++n1;
    }
    printf("%0.f \n", n1);
}

这儿我们学到了一个新的东西，就是if判断，括号中间的是条件，如果条件满足的情况下，就会执行++n1操作，如果条件不满足的情况下，就不会执行++n1操作。其中++n1 = n1=n1 + 1但是这个++ 或者–有前置的操作，还有就是后置的操作，这个等我写变量的时候，再和大家讲清楚。运行的结果如下：

可以看我们的程序的输出的结果是对的。

6.4单词计数

经过前面的学习，我们写出如下的代码：

#include 
#define IN 1
#define OUT 0

main(){
    int c, n1, nw, nc, state;
    
    state = OUT;
    n1 = nw = nc = 0;
    while ((c = getchar()) != EOF) {
        ++nc;
        if(c == '\n')
            n1 ++;
        if(c == ' ' || c == '\n' || c == '\t')
            state = OUT;
        else if(state == OUT){
            state = IN;
            ++nw;
        }
    }
    printf("%d %d %d \n", n1, nw, nc);
}

看看上面的代码，我们又学到新的东西了，一个是 ||这个符号，是或的意思，就是所有的条件有一个成立的话，就算整个表达式是结果是真的，还有一个就是&&这个是且的意思，如果所有的条件都满足的话，才会成立，其他的情况的都是不成立的。然后就是一种新的格式:

if(表达式)
语句1;
else
语句2

上面的格式表达式成立的时候，就会执行语句1，如果表达式不成立的话，就会执行语句2。

还有一种格式，具体的如下：

if(表达式1)
语句1
else if(表达式2)
语句2
else
语句3

上面的格式表达式1成立的话，就会执行语句1，表达式2成立的话，就会执行语句2，如果都不成立的话，就会执行语句3

7.数组

我们先看一个程序，具体的代码如下：

#include 

main() {
    int c, i, nwhite, nother;
    int ndigit[10];

    nwhite = nother = 0;
    for (i = 0; i < 10; ++i) {
        ndigit[i] = 0;
    }

    while ((c = getchar()) != EOF){
        if(c >= '0' && c<='9')
            ++ndigit[c-'0'];
        else if (c==' ' || c=='\n' ||c=='\t')
            ++nwhite;
        else
            ++nother;
    }
    printf("digits=");
    for (i = 0; i < 10; ++i)
        printf(" %d", ndigit[i]);
    printf(", white space = %d, other = %d\n",nwhite, nother);
}

上面的程序，我们接触到了一个新的知识，就是数组，数组我们需要知道就是下标，数组的长度，数组的下标不能超过数组的长度。如果超过了，就会下标越界。数组我们可以理解为一连串的内存的空间，然后存同一类型的值，最后通过下标访问对应位置的值。

上面的程序就是进行计数的，我们输入的值，进行对应的计数，数组的0-9的位置分别表示对应的数字0-9的个数，运行的结果如下：

8.函数

先看下面的程序：

#include 
// 函数定义
int power(int m, int n);

main() {
    int i;
    for (i = 0; i < 10; ++i)
        printf("%d %d %d\n", i, power(2, i), power(-3, i));
    return 0;
}

// 函数实现
int power(int base, int n) {
    int i, p;
    p = 1;
    for (i = 0; i <= n; ++i)
        p = p * base;
    return p;
}

从上面的程序我们可以得到函数的一般的类型，具体的如下：

返回值类型 函数名(0个或多个参数声明)
{
声明部分
语句序列
}

注意：

• 函数不一定需要返回值，参数也不一定需要有(函数定义中圆括号内列表中出现的变量称为形式参数，而把函数调用中与形式参数对应的值称为实际参数，函数原型与函数声明中参数名不要求相同)
• 返回值最多只能有一个
• 返回值通过return 返回给调用方

上面的程序的运行结果如下：

9.参数-传值调用

C语言中所有的参数都是通过值传递的，也就是传递的参数是值，也就是修改参数的值，不会影响原来的参数的值，但是很多人需要修改参数的值，也要影响原始参数的值。这个时候就需要传入的是指针。

计算机中所有的值都以二进制存到某个地址上，而指针就是用来存地址，既然地址给你了，就能找到这个变量，那么你的修改就会影响这个个变量的值。

10.字符数组

我们先看下面的程序，具体的如下：

#include 

#define MAXLINE 1000

int getLine(char line[], int maxline);

void copy(char to[], char from[]);

main() {
    int len;
    int max;
    char line[MAXLINE];
    char longest[MAXLINE];

    max = 0;
    while ((len = getLine(line, MAXLINE)) > 0)
        if (len > max) {
            max = len;
            copy(longest, line);
        }
    if (max > 0)
        printf("%s", longest);
    return 0;

}

int getLine(char s[], int lim) {
    int c, i;
    for (i = 0; i < lim - 1 && (c = getchar()) != EOF && c != '\n'; ++i)
        s[i] = c;
    if (c == '\n') {
        s[i] = c;
        ++i;
    }
    s[i] = '\0';
    return i;
}

void copy(char to[], char from[]) {
    int i = 0;
    while ((to[i] = from[i]) != '\0')
        ++i;
}

上面的程序，就是复制你输入的字符串，然后打印出来，这儿我们只要主要到一点的内容，就是在C语言中字符串一定要以\0结尾，不然打印的内容有问题的。

11.外部变量和作用域

我们再来看一个程序，具体的如下：

#include 

#define MAXLINE 1000

int max;
char line[MAXLINE];
char longest[MAXLINE];

int getLine(void);
void copy(void);

main() {
    int len;

    max = 0;
    while ((len = getLine()) > 0)
        if (len > max) {
            max = len;
            copy();
        }
    if (max > 0)
        printf("%s", longest);
    return 0;

}

int getLine(void) {
    int c, i;
    for (i = 0; i < MAXLINE - 1 && (c = getchar()) != EOF && c != '\n'; ++i)
        line[i] = c;
    if (c == '\n') {
        line[i] = c;
        ++i;
    }
    line[i] = '\0';
    return i;
}

void copy(void ){
    int i = 0;
    while ((longest[i] = line[i]) != '\0')
        ++i;
}

上面的程序是原来的程序的改编版，主要是为了介绍局部变量和外部变量，局部变量的生命周期是随着函数的消亡而消亡，而外部变量是随着程序的消亡而消亡的，所以局部变量是一个个体，它的修改不会影响别的，但是外部变量，只要函数修改的这个外部变量，其他函数也是可见的。

12.写在最后

本篇博客主要简单的介绍的C语言的全览，后面我打算按照书上的内容一点点的介绍对应的内容，最后祝大家开工大吉。