【C语言】初识C语言
目录
1、C语言定义
2、第一个程序
预处理
编译
汇编
链接
2、数据类型
计算机中的单位
3、变量、常量
变量的类型
局部变量
全局变量
变量的使用
变量的作用域和生命周期
作用域
生命周期
常量
字面常量
const修饰的常变量
#define 定义的标识符常量
枚举常量
4、字符、字符串
转义字符
5、注释
6、控制流语句
7 函数
8、数组
定义
数组下标
数组的使用
9、操作符
关键字
typedef
register
static
extern
#define定义常量和宏
指针
内存
指针变量的大小
结构体
结构体的初始化
1、C语言定义
C语言是一门通用计算机编程语言，广泛应用于底层开发。C语言的设计目标是提供一种能以简易的方式编译、处理低级存储器、产生少量的机器码以及不需要任何运行环境支持便能运行的编程语言。
C语言具有以下的特点
- 结构简洁：核心内容少，只有32个关键字，9种控制语句
- 表达简练、实用：一套强有力的运算符，达44种，可以构造出多种形式的表达式，用一个表达式就可以实现其它语言可能要用多条语句才能实现的功能
- 丰富的数据类型：C语言具有现代语言的各种数据类型，如：字符型、整型、实型、数组、指针、结构体和共用体等。可以实现诸如链表、堆栈、队列、树等各种复杂的数据结构。其中指针使参数的传递简单、迅速，节省内存。
- 结构化：提供了许多编程需要的基本控制语句，if~else、for、switch 等语句，实现顺序结构、条件结构和循环结构
- 适合大型项目的程序化结构设计：C程序是函数的集合，函数是构成C程序的基本单位，每个函数具有独立的功能，函数之间通过参数传递数据。
- 提供了预处理功能：预处理扩展了C语言的功能，提高了程序的可移植性，为大型程序的调试提供了方便。
- 可移植性高：尽管C语言提供了许多低级处理的功能，但仍然保持着良好跨平台的特性，以一个标准规格写出的C语言程序可在许多电脑平台上进行编译，甚至包含一些嵌入式处理器（单片机或称MCU）以及超级电脑等作业平台。
- 目标代码质量高：由C源程序得到的目标代码的运行效率比用汇编语言写的也不过只低10％到20％，可充分发挥机器的效率。
- 设计自由度高：C语言不做数组越界或者变量类型兼容性的检查，这样允许了开发者更多的自主性，来编写更加灵活的程序。
2、第一个程序
//主流的写法
//int - 整形
//printf - 提供的库函数
//库函数使用，需要包含特定的头文件
#include
int main(){
printf("hello world!\n");
} Linux环境下gcc的编译过程
$ gcc hello.c # 编译
$ ./a.out # 执行
hello world!上述的过程经历了以下过程
1.预处理(Preprocessing), 2.编译(Compilation), 3.汇编(Assemble), 4.链接(Linking)。
预处理
预处理用于将所有的#include头文件以及宏定义替换成其真正的内容
编译
将经过预处理之后的程序转换成特定汇编代码(assembly code)的过程。
汇编
汇编过程将上一步的汇编代码转换成机器码(machine code)，这一步产生的文件叫做目标文件，是二进制格式
链接
链接过程将多个目标文以及所需的库文件(.so等)链接成最终的可执行文件(executable file)。
2、数据类型
char //字符数据类型
short //短整型
int //整形
long //长整型
long long //更长的整形
float //单精度浮点数
double //双精度浮点数计算类型的大小(32位系统计算)
#include
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(char)); 1
printf("%d\n", sizeof(short)); 2
printf("%d\n", sizeof(int)); 4
printf("%d\n", sizeof(long)); 4
printf("%d\n", sizeof(long long)); 8
printf("%d\n", sizeof(float)); 4
printf("%d\n", sizeof(double)); 8
return 0;
} 计算类型的大小(64位系统计算)
#include
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(char)); 1
printf("%d\n", sizeof(short)); 2
printf("%d\n", sizeof(int)); 4
printf("%d\n", sizeof(long)); 4
printf("%d\n", sizeof(long long)); 8
printf("%d\n", sizeof(float)); 4
printf("%d\n", sizeof(double)); 8
return 0;
} 单位为字节
计算机中的单位
- bit 比特位
- byte 字节
- KB
- MB
- GB
- TB
- PB.....
1byte=8bit
1KB = 1024byte
1MB = 1024KB
1GB = 1024MB
.....
3、变量、常量
生活中的有些值是不变的（比如：圆周率，身份证号码，血型等等）
有些值是可变的（比如：年龄，体重，薪资）。
不变的值，C语言中用常量的概念来表示，变得值C语言中用变量来表示。
变量的类型
局部变量
全局变量
#include
int global = 2019;//全局变量——定义在大括号外
int main()
{
int local = 2018;//局部变量——定义在大括号内部
//下面定义的global会不会有问题？
int global = 2020;//局部变量
printf("global = %d\n", global);
return 0;
} 上面的局部变量global变量的定义其实没有什么问题的！ 当局部变量和全局变量同名的时候，局部变量优先使用（同名的局部变量和全局变量定义在不同的内存空间中）
变量的使用
#include
int main()
{
int num1 = 0;
int num2 = 0;
int sum = 0;
printf("输入两个操作数:>");
scanf("%d %d", &num1, &num2);
sum = num1 + num2;
printf("sum = %d\n", sum);
return 0;
} 使用步骤
- 声明变量
- 赋值
- 使用
- 也可以一步到位 int num = 99;
变量的作用域和生命周期
作用域
作用域（scope）是程序设计概念，通常来说，一段程序代码中所用到的名字并不总是有效/可用的
而限定这个名字的可用性的代码范围就是这个名字的作用域。
1. 局部变量的作用域是变量所在的局部范围。
2. 全局变量的作用域是整个工程。
生命周期
变量的生命周期指的是变量的创建到变量的销毁之间的一个时间段
1. 局部变量的生命周期是：进入作用域生命周期开始，出作用域生命周期结束。
2. 全局变量的生命周期是：整个程序的生命周期。
常量
字面常量
字面常量是直接写出的固定值，它包含C语言中可用的数据类型，可分为整型常量，字符常量等。如：9.9，“hello”等就属于这一类常量。
const修饰的常变量
值不能被修改，在整个作用域中都维持原值。实际上为变量，被赋予了不可写入的属性，被const修饰后，不可被修改。
#define 定义的标识符常量
C语言提供了***#define***命令定义标识符常量，该标识符常量在程序中是个定值，通常用于代表数组容量或涉及数学的常量等
枚举常量
日常生活中有一些代表实际意义的常量，有这么一个特点：数值较小且为非负整数。如一周有7天等。C语言提供了一种枚举（enum）类型，能够列出所有可能会用到的取值，并给它们取一个名字。
#include
//举例
enum Sex
{
MALE,
FEMALE,
SECRET
};
//括号中的MALE,FEMALE,SECRET是枚举常量
int main()
{
//字面常量演示
3.14;//字面常量
1000;//字面常量
//const 修饰的常变量
const float pai = 3.14f; //这里的pai是const修饰的常变量
pai = 5.14;//是不能直接修改的！
//#define的标识符常量 演示
#define MAX 100
printf("max = %d\n", MAX);
//枚举常量演示
printf("%d\n", MALE);
printf("%d\n", FEMALE);
printf("%d\n", SECRET);
//注：枚举常量的默认是从0开始，依次向下递增1的
return 0;
} 4、字符、字符串
由双引号（Double Quote）引起来的一串字符称为字符串字面值（String Literal），或者简称字符串。
注：字符串的结束标志是一个 \0 的转义字符。在计算字符串长度的时候 \0 是结束标志，不算作字符串内容。
#include
//下面代码，打印结果是什么？为什么？（突出'\0'的重要性）
int main()
{
char arr1[] = "bit";
char arr2[] = {'b', 'i', 't'};
char arr3[] = {'b', 'i', 't'， '\0'};
printf("%s\n", arr1);
printf("%s\n", arr2);
printf("%s\n", arr3);
return 0;
} 转义字符
include
int main()
{
printf("c:\code\test.c\n");
return 0;
}
以上的程序输出为
#include
int main()
{
//问题1：在屏幕上打印一个单引号'，怎么做？
//问题2：在屏幕上打印一个字符串，字符串的内容是一个双引号“，怎么做？
printf("%c\n", '\'');
printf("%s\n", "\"");
return 0;
}
题目：以下代码的输出是多少？
//程序输出什么？
#include
int main()
{
printf("%d\n", strlen("abcdef"));
// \62被解析成一个转义字符
printf("%d\n", strlen("c:\test\628\test.c"));
return 0;
} 答案：14
5、注释
1. 代码中有不需要的代码可以直接删除，也可以注释掉
2. 代码中有些代码比较难懂，可以加一下注释文字
#include
int Add(int x, int y)
{
return x+y;
}
/*C语言风格注释
int Sub(int x, int y)
{
return x-y;
}
*/
int main()
{
//C++注释风格
//int a = 10;
//调用Add函数，完成加法
printf("%d\n", Add(1, 2));
return 0;
}
6、控制流语句
函数包含了声明部分和执行部分。执行部分是由语句组成的，经过编译后产生机器指令。声明部分不是语句，不算是语句，不会产生机器指令。一个C语句的构成如下
- 条件语句：if(表达式) … else if(表达式) … else
#include
int main()
{
if(表达式)
{
语句列表1；
}
else
{
语句列表2；
}
return 0;
} 2. switch语句
switch(整型表达式)
{
语句项；
}3.循环语句
(1). for(表达式1; 表达式2; 表达式3) …。在C99标准中允许表达式1定义变量并赋予初值。推荐在这里给仅在循环中用到的变量定义，因为这样能缩短变量的作用域
(2). while(表达式) …
(3). do … while(表达式);（注意最后有分号）
多层循环嵌套时，一般长循环放在内层，短循环放在外层
4、相关关键字
（1）跳过本次的循环：continue
（2）结束switch或者循环语句：break
7 函数
int main()
{
int num1 = 0;
int num2 = 0;
int sum = 0;
printf("输入两个操作数:>");
scanf("%d %d", &num1, &num2);
sum = num1 + num2;
printf("sum = %d\n", sum);
return 0;
}
上述代码，写成函数如下：
#include
int Add(int x, int y)
{
int z = x+y;
return z;
}
int main()
{
int num1 = 0;
int num2 = 0;
int sum = 0;
printf("输入两个操作数:>");
scanf("%d %d", &num1, &num2);
sum = Add(num1, num2);
printf("sum = %d\n", sum);
return 0;
}
函数的特点就是简化代码，代码复用。
8、数组
C语言中定义：一组相同的类型数据的集合称之为数组
定义
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};//定义一个整形数组，最多放10个元素数组下标
数组的每个元素都有一个下标，下标是从0开始的。 数组可以通过下标来访问的。
比如：
int arr[10] = {0};
//如果数组10个元素，下标的范围是0-9数组的使用
#include
int main()
{
int i = 0;
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
for(i=0; i<10; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
printf("\n");
return 0;
} 9、操作符
算数操作符
+ - * / %移位操作符
>> <<位操作符
& ^ |赋值操作符
= += -= *= /= &= ^= |= >>= <<=单目操作符
! 逻辑反操作
- 负值
+ 正值
& 取地址
sizeof 操作数的类型长度（以字节为单位）
~ 对一个数的二进制按位取反
-- 前置、后置--
++ 前置、后置++
* 间接访问操作符(解引用操作符)
(类型) 强制类型转换关系操作符
>
>=
<
<=
!= 用于测试“不相等”
== 用于测试“相等”逻辑操作符
&& 逻辑与
|| 逻辑或条件操作符
exp1 ? exp2 : exp3逗号操作符
exp1, exp2, exp3, …expN下标引用、函数调用和结构成员
[] () . ->关键字
关键字是C语言特有的，不可以自定义关键字
auto break case char const continue default do double else enum
extern float for goto if int long register return short signed
sizeof static struct switch typedef union unsigned void volatile while
auto : 声明局部变量，一般可省略
register：寄存器变量
static：修饰静态变量
struct：结构体命名
union：共用体命名
enum：枚举类命名
void：空类型
extern：修饰外部变量
return：返回，函数中使用
typedef：类型重定义
类型关键字：char、const、signed、long、double、int等
循环：break、continue、for、while、do
分支：switch、if、else、case、break
typedef
对类型进行重定义，对结构体或者一些类型指针进行重定义
//将unsigned int 重命名为uint_32, 所以uint_32也是一个类型名
typedef unsigned int uint_32;
int main()
{
//观察num1和num2,这两个变量的类型是一样的
unsigned int num1 = 0;
uint_32 num2 = 0;
return 0;
}register
寄存器关键字
和电脑的存储器有关
电脑的存储有硬盘、内存、高速缓存cache、寄存器，缓存速度越来越快但是空间越小，造价越高
寄存器是集成至CPU上的存储器
使用register修饰变量，则将存储变量的空间优先放在寄存器中，若是寄存器中的空间不足，则放在内存中
static
在C语言中：
static是用来修饰变量和函数的
1. 修饰局部变量-称为静态局部变量
//代码1
#include
void test()
{
int i = 5;
i++;
printf("%d ", i);
}
int main()
{
int i = 0;
for(i=0; i<10; i++)
{
test();
}
return 0;
}
//输出结果：10个6
//代码2
#include
void test()
{
//static修饰局部变量
static int i = 5;
i++;
printf("%d ", i);
}
int main()
{
int i = 0;
for(i=0; i<10; i++)
{
test();
}
return 0;
}
//输出结果 6至15 static修饰局部变量改变了变量的生命周期 让静态局部变量出了作用域依然存在，到程序结束，生命周期才结束。静态局部变量出了作用域范围后，不会被销毁，下次进入函数依然存在，这是因为static修饰后的变量存储在内存中的静态区中，从而导致作用域不变，生命周期变长了，只有在程序结束后才会销毁。
2. 修饰全局变量-称为静态全局变量
//代码1
//add.c
int g_val = 2018;
//test.c
extern g_val
int main()
{
printf("%d\n", g_val);
return 0;
}
//代码2
//add.c
static int g_val = 2018;
//test.c
extern g_val
int main()
{
printf("%d\n", g_val);
return 0;
}
//代码1正常，代码2在编译的时候会出现连接性错误。
一个全局变量被static修饰，使得这个全局变量只能在本源文件内使用，不能在其他源文件内使 用。
3. 修饰函数-称为静态函数
//代码1
//add.c
int Add(int x, int y)
{
return c+y;
}
//test.c
int main()
{
printf("%d\n", Add(2, 3));
return 0;
}
//代码2
//add.c
static int Add(int x, int y)
{
return c+y;
}
//test.c
int main()
{
printf("%d\n", Add(2, 3));
return 0;
}
//代码1正常，代码2在编译的时候会出现连接性错误.一个函数被static修饰，使得这个函数只能在本源文件内使用，不能在其他源文件内使用。
extern
extern用来声明外部变量，全局变量是有外部链接属性的，但是被static修饰后全部变量就更改为内部链接属性了
#define定义常量和宏
//define定义标识符常量
#define MAX 1000
//define定义宏
#define ADD(x, y) ((x)+(y))
#include
int main()
{
int sum = ADD(2, 3);
printf("sum = %d\n", sum);
sum = 10*ADD(2, 3);
printf("sum = %d\n", sum);
return 0;
} 指针
内存
内存是电脑上特别重要的存储器，计算机中程序的运行都是在内存中进行的 。 所以为了有效的使用内存，就把内存划分成一个个小的内存单元，每个内存单元的大小是1个字节。 为了能够有效的访问到内存的每个单元，就给内存单元进行了编号，这些编号被称为该内存单元的地址。
变量是创建内存中的（在内存中分配空间的），每个内存单元都有地址，所以变量也是有地址的。 取出变量地址如下：
#include
int main()
{
int num = 10;
#//取出num的地址
//注：这里num的4个字节，每个字节都有地址，取出的是第一个字节的地址（较小的地址）
printf("%p\n", &num);//打印地址，%p是以地址的形式打印
return 0;
} 
存储地址就需要用到指针变量，使用的实例如下
#include
int main()
{
int num = 10;
int *p = #
*p = 20;
return 0;
} 指针变量的大小
#include
//指针变量的大小取决于地址的大小
//32位平台下地址是32个bit位（即4个字节）
//64位平台下地址是64个bit位（即8个字节）
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(char *));
printf("%d\n", sizeof(short *));
printf("%d\n", sizeof(int *));
printf("%d\n", sizeof(double *));
return 0;
} 结论：指针大小在32位平台是4个字节，64位平台是8个字节。
结构体
结构体是C语言中特别重要的知识点，结构体使得C语言有能力描述复杂类型。 比如描述学生，学生包含： 名字+年龄+性别+学号 这几项信息。 这里只能使用结构体来描述了。 例如：
struct Stu
{
char name[20];//名字
int age; //年龄
char sex[5]; //性别
char id[15]； //学号
};
结构体的初始化
//打印结构体信息
struct Stu s = {"张三"， 20， "男"， "20180101"};
//.为结构成员访问操作符
printf("name = %s age = %d sex = %s id = %s\n", s.name, s.age, s.sex, s.id);
//->操作符
struct Stu *ps = &s;
printf("name = %s age = %d sex = %s id = %s\n", ps->name, ps->age, ps->sex, ps-
>id);