开始梳理大学课程体系（一）--万字C语言总结上

前言

因为准备要出去实习了，所有想要回顾一下整个大学生涯学习了哪些技术，整理出来让自己形成知识体系架构。
ps：本栏目纯属个人学习所得，有错的话，还请大佬指正出来，谢谢

第一章 初识C语言

欢迎来到C语言的世界。C是一门功能强大的专业化编程语言，深受业余编程爱好者和专业程序员的喜爱。我们先来了解C语言的起源和一些特性，包括它的优缺点。然后，介绍编程的起源并探讨一些编程的基本原则。最后，讨论如何在一些常见系统中运行C程序。

1.1 C语言的起源

1972年，贝尔实验室的丹尼斯.里奇(Dennis Ritch) 和肯●汤普逊(Ken Thompson) 在开发UNIX操作系统时设计了C语言。然而，C语言不完全是里奇突发奇想而来，他是在B语言(汤普逊发明)的基础上进行设计。至于B语言的起源，那是另一个故事。C语言设计的初衷是将其作为程序员使用的-种编程工具，因此，其主要目标是成为有用的语言。

1.2 选择C语言的理由

在过去四五十年里，C语言已成为最重要、最流行的编程语言之一。它的成长归功于使用过的人都对它很满意。过去20多年里，虽然许多人都从C语言转而使用其他编程语言(如，C++、ObjectiveC、Java等)，但是C语言仍凭借自身实力在众多语言中脱颖而出。在学习C语言的过程中，会发现它的许多优点下面，我们来看看其中较为突出的几点。

• 设计特性–编写的程序更易懂、更可靠
• 高效性–相对紧凑，运行速度快
• 可移植性–在其他系统都可以运行
• 强大而灵活–许多编译器和解释器都是用C语言编写的
• 面向程序员–能让程序员简洁地表达自己的意图

1.3 使用C语言的7个步骤

• 定义程序的目标
• 设计程序
• 编写代码
• 编译
• 运行程序
• 测试和调试程序
• 维护和修改代码
  想要具体了解的可以看我的这篇文章 使用C语言的步骤

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第二章 数据和C

2.1 变量和常量

有些数据类型在程序使用之前已经预先设定好了，在整个程序的运行过程中没有变化，这些称为常量(constant)。其他数据类型在程序运行期间可能会改变或被赋值，这些称为变量(variable)。在后面的学习中我们会经常用到。

2.1.1变量定义

type variable_list;
int    i, j, k;
char   c, ch;
float  f, salary;
double d;
extern int a = 5, b = 5;    // a 和 b 的声明与初始化
int c = 3, d = 5;           // 定义并初始化 c 和 d
byte e = 22;                // 定义并初始化 e
char x = 'x';               // 变量 x 的值为 'x'

2.1.2 常量的定义

整数常量可以是十进制、八进制或十六进制的常量

1234         /* 合法的 */
520u        /* 合法的 */
0xFeeL      /* 合法的 */

2.2 数据类型关键字

关键字	解释
char	声明字符型变量或函数
double	声明双精度变量或函数
enum	声明枚举类型
float	声明浮点型变量或函数
int	声明整型变量或函数
long	声明长整型变量或函数
short	声明短整型变量或函数
signed	声明有符号类型变量或函数
struct	声明结构体变量或函数
union	声明共用体（联合）数据类型
unsigned	声明无符号类型变量或函数
void	声明函数无返回值或无参数，声明无类型指针（基本上就这三个作用）

第三章 运算符、表达式和语句

3.1 基本运算符

逐一介绍算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符、赋值运算符和其他运算符.

3.1.1 算术运算符

运算符	解释
+	把两个操作数相加
-	从第一个操作数中减去第二个操作数
*	把两个操作数相乘
/	把两个操作数相除
%	整除后的余数
++	自增运算符，整数值增加 1
- -	自减运算符，整数值减少 1

3.1.2 关系运算符

运算符	解释
==	检查两个操作数的值是否相等，如果相等则条件为真
！=	检查两个操作数的值是否相等，如果不相等则条件为真
>	检查左操作数的值是否大于右操作数的值，如果是则条件为真
<	检查左操作数的值是否小于右操作数的值，如果是则条件为真
>=	检查左操作数的值是否大于或等于右操作数的值，如果是则条件为真
<=	检查左操作数的值是否小于或等于右操作数的值，如果是则条件为真

3.1.3 逻辑运算符

运算符	解释
&&	称为逻辑与运算符。如果两个操作数都非零，则条件为真
||	称为逻辑或运算符。如果两个操作数中有任意一个非零，则条件为真
！	称为逻辑非运算符。用来逆转操作数的逻辑状态。如果条件为真则逻辑非运算符将使其为假。

3.1.3 赋值运算符

运算符	解释
=	简单的赋值运算符，把右边操作数的值赋给左边操作数
+=	加且赋值运算符，把右边操作数加上左边操作数的结果赋值给左边操作数
-=	减且赋值运算符，把左边操作数减去右边操作数的结果赋值给左边操作数
*=	乘且赋值运算符，把右边操作数乘以左边操作数的结果赋值给左边操作数
/=	除且赋值运算符，把左边操作数除以右边操作数的结果赋值给左边操作数
%=	求模且赋值运算符，求两个操作数的模赋值给左边操作数
<<=	左移且赋值运算符
>>=	右移且赋值运算符
&=	按位与且赋值运算符
^=	按位异或且赋值运算符
|=	按位或且赋值运算符

3.1.4 优先级

运算符优先级为表达式中求值顺序提供重要依据。优先级决定了求值顺序。

乘除>加减>移位>关系>相等>位>逻辑>条件>赋值

3.2 表达式

表达式（expression) 由运算符和运算对象组成
下面是一些表达式：

4
-6
4 + 21
a * (b + c / d)/20
q = 5 * 3
x > 3

3.3 语句

语句是C程序的基本构建块，一条语句相当于一条完整的计算机指令，在C中语句是以分号结尾。

le = 4;     //这是一条语句
;           //空语句是最简单的语句
8;          //不做任何运算，不算真正的语句
2 + 5;    //不算真正的语句
x = 520;
++x;
y = sqrt(x);    //一条完整的指令

复合语句：用大括号括起来的一条或多条语句，复合语句也称块

while(true){
sum = 10 + x
}

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第四章 循环

循环语句允许我们多次执行一个语句或语句组。

4.1 while循环

只要给定的条件为真，C 语言中的 while 循环语句会重复执行一个目标语句。

while(表达式)
{
	x += 520;    //这是循环体
}

当表达式为true时执行循环，反之则退出循环

4.2 for循环

for 循环允许您编写一个执行指定次数的循环控制结构。

for(init; condition; increment)
{
	statement(s);
}

1.init 会首先被执行，且只会执行一次。这一步允许您声明并初始化任何循环控制变量。您也可以不在这里写任何语句，只要有一个分号出现即可。
2.接下来，会判断 condition。如果为真，则执行循环主体。如果为假，则不执行循环主体，且控制流会跳转到紧接着 for 循环的下一条语句。
3.在执行完 for 循环主体后，控制流会跳回上面的 increment 语句。该语句允许您更新循环控制变量。该语句可以留空，只要在条件后有一个分号出现即可。
4.条件再次被判断。如果为真，则执行循环，这个过程会不断重复（循环主体，然后增加步值，再然后重新判断条件）。在条件变为假时，for 循环终止。
示例：

#include 
 
int main ()
{
   /* for 循环执行 */
   for( int a = 10; a < 20; a = a + 1 )
   {
      printf("a 的值： %d\n", a);
   }
 
   return 0;
}

输出10-19.

4.2 do … while循环

与 for 和 while 循环区别，它们是在循环头部测试循环条件。在 C 语言中，do…while 循环是在循环的尾部检查它的条件。do…while 循环与 while 循环类似，但是 do…while 循环会确保至少执行一次循环。

do
{
   statement(s);

}while( condition );

循环中的 statement(s) 会在条件被测试之前至少执行一次。

4.3 循环控制语句循环

控制语句改变你代码的执行顺序。

控制语句	解释
break	终止循环或 switch 语句，程序流将继续执行紧接着循环或 switch 的下一条语句
continue	告诉一个循环体立刻停止本次循环迭代，重新开始下次循环迭代
goto	将控制转移到被标记的语句。但是不建议在程序中使用 goto 语句

注意：如果调试的时候进入无限循环，您可以按 Ctrl + C 键终止一个无限循环。

4.4 如何选择循环

如何选择使用哪一种循环?首先，确定是需要入口条件循环还是出口条件循环。通常，入口条件循环用得比较多，有几个原因。其一，一般原则是在执行循环之前测试条件比较好。其二，测试放在循环的开头，程序的可读性更高。另外，在许多应用中，要求在一开始不满足测试条件时就直接跳过整个循环。那么，假设需要一个入口条件循环，用for循环还是while循环?这取决于个人喜好，因为二者皆可。要让for循环看起来像while循环，可以省略第1个和第3个表达式。例如:

for( ; test; )
//效果相同
while(true)

要让while循环看起来像for循环，可以在whi le循环的前面初始化变量，并在while循环体中包含更新语句。例如:

初始化；
while(测试)
{
	其他语句；
	更新语句；
}

//效果相同
for(初始化；测试；更新)
	其他语句；

一般而言，当循环涉及初始化和更新变量时，用for循环比较合适，而在其他情况下用while循环更好。像下面这种情况就用while循环就很合适

while(scanf("%ld",&num) == 1)

对于涉及索引计数的用for循环合适

for(count = 1 ;cunt <=100; count++)

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第五章 判断控制

本章介绍分支结构，让程序根据测试条件执行相应的行为。

5.1 if 语句

一个 if 语句 由一个布尔表达式后跟一个或多个语句组成。

if（条件）
{
	语句；
}

如果布尔表达式为 true，则 if 语句内的代码块将被执行。如果布尔表达式为 false，则 if 语句结束后的第一组代码（闭括号后）将被执行。

5.2 if…else 语句

一个 if 语句 后可跟一个可选的 else 语句，else 语句在布尔表达式为 false 时执行。

if(条件)
{
	如果条件为真执行的语句；
}
else
{
	如果条件为假执行的语句；
}

如果布尔表达式为 true，则执行 if 块内的代码。如果布尔表达式为 false，则执行 else 块内的代码。

5.3 嵌套 if 语句

在 C 语言中，嵌套 if-else 语句是合法的，这意味着您可以在一个 if 或 else if 语句内使用另一个 if 或 else if 语句。

if(条件1）
{
	当条件1为真时执行的语句；
	if(条件2)
	{
		当条件2为真时执行的语句；
	}
}

5.4 switch 语句

一个 switch 语句允许测试一个变量等于多个值时的情况。每个值称为一个 case，且被测试的变量会对每个 switch case 进行检查。

switch(expression){
    case constant-expression  :
       statement(s);
       break; /* 可选的 */
    case constant-expression  :
       statement(s);
       break; /* 可选的 */
  
    /* 您可以有任意数量的 case 语句 */
    default : /* 可选的 */
       statement(s);
}

5.5 三元运算符

可以用来替代 if…else 语句

表达式 ？ 执行1 ： 执行2；

如果表达式为真，执行1，为假时执行2.

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第六章 数组和指针

本章简单介绍数组，数组能高效便捷地处理数据。

6.1 数组

数组由数据类型相同的一系列元素组成，想要用到数组时，通过声明数组告诉编译器数组中含有多少元素和这些元素的类型，

6.1.1 声明数组

//一些数组声明
int main(void)
{
	float day[520];   //内含520个float类型元素的数组
	char code[12];    //内含12个char类型元素的数组
	int aet[10];      //内含10个int类型元素的数组
}	

数组中的特定元素可以通过索引访问，第一个索引值为 0。

6.1.2 初始化数组

数组通常被用来存储程序需要的数据。

double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};  
//大括号 { } 之间的值的数目不能大于我们在数组声明时在方括号 [ ] 中指定的元素数目

double balance[] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};
//如果您省略掉了数组的大小，数组的大小则为初始化时元素的个数

6.1.3 访问数组元素

数组元素可以通过数组名称加索引进行访问。元素的索引是放在方括号内，跟在数组名称的后边

double salary = balance[9];

6.2 多维数组

C 语言支持多维数组.

type name[size1][size2]...[sizeN];

6.2.1 二维数组

多维数组最简单的形式是二维数组。一个二维数组，在本质上，是一个一维数组的列表。声明一个 x 行 y 列的二维整型数组。

type arrayName [ x ][ y ];

初始化二维数组，多维数组可以通过在括号内为每行指定值来进行初始化。

int a[3][4] = {  
 {0, 1, 2, 3} ,   /*  初始化索引号为 0 的行 */
 {4, 5, 6, 7} ,   /*  初始化索引号为 1 的行 */
 {8, 9, 10, 11}   /*  初始化索引号为 2 的行 */
};

6.3 指针

指针提供一种以符号形式使用地址的方法，指针能更有效地处理数组。
指针也就是内存地址，指针变量是用来存放内存地址的变量。就像其他变量或常量一样，您必须在使用指针存储其他变量地址之前，对其进行声明。

type *var_name;
int    *ip;    /* 一个整型的指针 */
double *dp;    /* 一个 double 型的指针 */
float  *fp;    /* 一个浮点型的指针 */
char   *ch;    /* 一个字符型的指针 */+

6.3.1 指针变量的赋值

指针变量里面存放的是一个地址，所有可以借助取地址符(&)为指针赋值。在指针赋值时，，一定要保证指针的类型要与所指变量的类型一致。

int m = 10;
int *p;
p = & m;

6.3.2 指针的引用

在使用指针的时候，首先认识两个运算符

1. & 取地址符
2. * 针对指针变量的定义而言，称为指针变量标识；而对于指针变量的引用而言称为间接访问运算符，也称为取内容运算符

int a =10;
int *p;
p = &a;
printf("%d\n",*p);

6.4 指针和数组

指针通常会用到数组上面来。

6.4.1 指针和一维数组

int a[5] = {10,20,30,40,50};
int *p;
p = a;
++p;
p+2;

由于a是地址常量，本身不能发生改变，而指针是变量，可以进行改变，即可进行自加，自减运算。

6.4.2 指针移动法

#include
main()
{
int a[5];
int *p;
for(p=a;p<=a+4;p++)
	scanf("%d",p);   //指针指向地址
for(p=a;p<=a+4;p++)
{
	printf("%4d",*p);   //指针移动，间接取内容运算
}

6.4 二维数组

对于二维数组中元素的引用，可以通过下标法，但同样也可以通过指针的形式加以引用。

1. a[i][j]地址的引用

&a[i][j],a[i]+j,*(a+i)+j

2. a[i][j]元素的引用

 a[i][j]，\*(a[i]+j),\*(*a+i)+j)

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第七章 函数

每个C语言程序都是由若干个函数组成，每个程序中有且只有一个主函数main(),并且每次运行的时候都是从主函数开始执行。

7.1 函数概述

函数是用得非常多的一种结构。

7.1.1 函数的分类

1. 库函数
   关于库函数前面我们用到的输入输出函数：scanf()和printf(),取绝对值函数abs(),字符串中gets()、puts(）、strlen()、strcmp()等。这些函数由C语言系统提供·，用户无需定义，只需在程序前包含有该函数原型的头文件，例如#include,#include,#include等，就可以在程序中直接调用。
2. 用户定义函数
   用户按需求自定义的函数称为用户自定义函数，这种函数不仅要在程序中定义函数本身，而且在主调函数模块中还必须对该被调函数进行类型说明，然后才能使用。

7.1.2 函数的定义和返回值

类型关键字 函数名（[参数列表])
{
	函数体
}

void p_start()
{
	printf("****\n");
}

7.1.3 函数的调用和返回值

#include
int sum(int a,int b)    //定义求和函数
{
	int c;
	c = a + b;
	return c;   //返回值
}

int sub(int a,int b)   //定义求差函数
{
	int c;
	c =a - b;
	return c;   //返回值
}

main()
{
	int m,n,s1,s2;
	scanf(%d%d",&m,&n);
	s1 = sum(m,n);     //调用sum函数
	s2 = sub(m,n);     //调用sub函数
	printf("sum:%d\n sub:%d\n",s1,s2);
}

函数体中最后条语句

return 表达式；

这里的表达式的值是整个函数的返回值，且表达式的类型要与函数的类型保持一致。
函数调用

函数名（参数列表）；

7.1.4 函数中参数的传递形式

关于参数的传递有两种形式，即按值传递和按地址传递

1. 按值传递
   如果实际参数是变量或者常量，称为按值传递，按值传递不改变原有变量的数值，是单向的传递过程。
2. 按地址传递
   如果实际参数是地址，称为按地址传递，按地址传递会改变原有变量的数值。

7.2 主函数main()

通常情况下，主函数main()分为无参形式和有参形式两种

7.2.1 无参数形式

int main(void)
{
	....
	return 0;
}

该主函数属于整型，函数的返回值return 0 与之对应，返回给操作系统，表示程序正常退出。

7.2.2 有参数形式

int main( int argc,char *argv[])
{
	....
	return 0;
}

对于主函数有参数形式而言，需要向其传递参数，但是，其他任何函数都不能调用主函数，因此，只能由程序之外传递而来。