初步认识 C语言(上)

简介: 初步认识 C语言(上)

引言



1. C语言 是一门计算机语言。

发展历程:机器语言 => 汇编语言 => B 语言 => C语言


计算机语言:人和计算机交流的语言。(C++、Java)

人与人沟通的语言:汉语、英语…


2. C语言 广泛应用于底层开发,例如:Linux 操作系统就是用 C语言 写的。它是一个面向过程的语言,而 C++、Java 是面向对象的语言。


3. 二十世纪八十年代,为了避免各开发厂商用的C语言语法产生差异,由美国国家标准局为 C语言 制定了一套完整的美国国家标准语法,称为 ANSI-C,作为 C语言 最初的标准。目前最新的标准为 C11.


4. C语言 编译器主要有 Clang、GCC、WIN-TC、SUBLIME、MSVC、Turbo C等。其中 Linux 用的是 GCC,VS 系列底层用的是 MSVC.


一、C语言 使用的 IDE


IDE:Integrated Development Environment (集成开发环境)


C 语言常使用的 IDE,为 Visual Studio.


使用 Visual Studio 步骤:


① 创建新项目 => 空项目 => 选择路径创建 => 创建一个 " .c 源文件 "


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② 可以在一个项目中,创建多个源文件,之后就可以写代码了。


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二、第一个 C语言 程序



#include <stdio.h>
int main() 
{
  printf("hello world\n");
  return 0;
}


输出结果:


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注意事项:


① main 称为主函数,它本身就是一个函数。此外,我们应该明白:main 函数是一个程序的入口,一个工程中(Project) 有且仅有一个。


② main 前面的 " int " 为主函数的返回类型,和最后面的 " return 0; " 对应了起来。


③ " printf " 称为格式化输出函数,它是由 C语言 官方提供的库函数,如果我们想要使用库函数,就需要在程序的最开始引入对应的头文件,即 " #include <stdio.h> ".

stdio 为标准输入输出的意思。(standard - input - output)


三、C语言 的数据类型



注意: C 语言没有字符串类型。


// 1. 内置数据类型
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
// 2. 自定义类型
struct        //结构体
enum        //枚举
union         // 联合体
...


程序清单:


#include <stdio.h>
int main() 
{
  printf("%d\n", sizeof(char));
  printf("%d\n", sizeof(short));
  printf("%d\n", sizeof(int));
  printf("%d\n", sizeof(long));
  printf("%d\n", sizeof(long long));
  printf("%d\n", sizeof(float));
  printf("%d\n", sizeof(double));
  return 0;
}


输出结果:


39ed28dd128d446599c5d81cadb1a075.png


注意事项:


① sizeof 是一个操作符,它是用来计算变量(类型)大小的,计算单位是 " 字节 "。


② 计算机的基本单位:bit (比特位):只能由 1 或 0 构成。


byte (字节): 1 byte = 8 bit

KB:1 KB = 1024 byte

MB:1 MB = 1024 KB

GB:1 GB = 1024 MB

TB:1 TB = 1024 GB


四、变量与常量



C 语言用变量与常量来描述一些概念。


变量是用来描述变化的数据,常量是用来描述不变的数据。


int age; // 用变量描述年龄
char ch = 'a'; // 用变量描述一个字符
#define NAME JACK // 用常量描述一个人的名字


五、局部变量与全局变量



通俗理解,局部变量就是在大括号内,全局变量就是在大括号外;当局部变量和全局变量重复存在时,大括号内的程序以局部变量为准。


#include <stdio.h>
int a = 123; // 全局变量
void test() 
{
  printf("%d\n", a);
}
int main() 
{
  int a = 100; // 局部变量
  printf("%d\n", a);
  test();
  return 0;
}


输出结果:


848c13aca8dd4aa284241d3385397808.png


六、变量的作用域和生命周期



注意事项:


实际上,关于局部变量和全局变量,它们的概念与变量的作用域和生命周期有关。

变量的作用域:一个变量名在一个程序中所能起作用的范围;

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 局部变量的作用域是变量所在的局部范围,一般来说,局部变量的作用域就是它所在的一个函数内部;而全局变量的作用域是整个工程。


② 局部变量的生命周期是从进入作用域生命周期开始,出作用域生命周期结束;全局变量的生命周期是整个程序的生命周期。


③ 一个全局变量不给初始化,默认为0;而一个局部变量不给初始化,默认是随机值(在 VS 编译器下会直接报错)


七、变量的创建与使用



变量的创建,需要在底层开辟内存空间。


int a = 10; // 把 10 赋值给 变量 a


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八、常量



常量分为四种:

字面常量、const 修饰的常变量、#define 定义的标识符常量、枚举常量。


1. 字面常量


字面常量很好理解,就是我们平时看到的值。


#include <stdio.h>
int main()
{
  3.1415926; // 字面常量
  100;
  'a';
  return 0;
}


2. const 修饰的常变量


被 const 修饰的变量,具有常属性,但本质上被修饰的量依旧是一个变量。


程序清单1


#include <stdio.h>
int main()
{
  const int a = 10;
  // a = 20; // error1
  // int arr[a] = { 0 }; // error2
  return 0;
}


注意事项:


① 在上面代码的注释中,error1 表示 常变量a 不能被修改

② error2 表示在定义一个数组元素数量时,括号中应该填入常量 (暂不考虑变长数组)


程序清单2


#include <stdio.h>
int main() {
  int a = 10;
  int b = 100;
  const int* pa = &a;
  pa = &b;      // √
  //*pa = 20;   // error1
  int* const pa2 = &a;
  *pa2 = 20;    // √
  //pa2 = &b;   // error2
  return 0;
}


注意事项:


① const 处于 * 号的左边,表示指针 pa 指向的对象不能通过解引用来改变。

② const 处于 * 号的右边,表示指针 pa2 本身地址不可被改变。


3. #define 定义的标识符常量、宏


被 #define 修饰的量作为标识符常量,是我们在 C语言 中最普遍的常量使用方式。此外,#define 也可以定义宏,和函数的功能类似。


注意写法:被 define 修饰的常量或宏,字母应为大写,整个表达式后面不跟逗号。


#include <stdio.h>
// define 定义常量
#define MAX 100
#define STR "hello world"
// define 定义宏,宏带有参数
#define ADD(x,y) (x+y)
int main() {
  printf("%d\n", MAX); // printf("%d\n", 100);
  printf("%s\n", STR); // printf("%s\n", "hello world");
  int a = 10;
  int b = 20;
  int sum = ADD(a, b); // int sum = (a+b);
  printf("%d\n", sum); 
  return 0;
}
s


输出结果:


ae0f2dcefd59464bac64744acdf6527f.png


4. 枚举常量


枚举就是一一列举的意思,生活中有些概念可以被我们人为一一列举出来,如:性别、三原色。性别不是男就是女、三原色为 rgb. 所以,C语言 提供了一种自定义类型的方法,称为 enum,即枚举。


#include <stdio.h>
enum SEX
{
  MALE,
  FEMALE
};
enum COLOR
{
  RED,
  GREEN,
  BLUE
};
int main()
{
  // RED = 3; // error
  printf("%d\n", RED);
  printf("%d\n", GREEN);
  printf("%d\n", BLUE);
  return 0;
}

输出结果:


3f0c9d1a770a4910a93d490ae6d5808b.png


注意事项:


① 注意枚举的写法,枚举大括号内的量称为枚举常量,不能被修改。

② 枚举常量的值默认是从 0 开始,依次向下递增。


九、字符串



#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
  char arr1[] = "abcdef";
  char arr2[] = "abc\0def";
  char arr3[] = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f' };
  char arr4[] = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', '\0'};
  printf("%s\n", arr1);
  printf("%s\n", arr2);
  printf("%s\n", arr3);
  printf("%s\n\n", arr4);
  printf("%d\n", strlen(arr1));
  printf("%d\n", strlen(arr2));
  printf("%d\n", strlen(arr3)); // 随机值
  printf("%d\n", strlen(arr4));
  return 0;
}


输出结果:


0434cd5dc0c44e14849076b0918d2657.png


调试窗口:


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注意事项:


① 在 C语言中,被双引号括起来是字符串字面值,简称为字符串。同样地,字符串也只能被双引号括起来。


② 字符串的结束标志是一个 \0 的转义字符。在使用格式化输出时,\0 的作用相当于告诉了编译器,\0 是一个停止的标志。在使用 strlen 这个库函数计算字符串的长度时,也是一样的道理,它只计算 \0 之前的长度。


③ 对比 arr1 和 arr3 这两个创建字符数组的方式,可以发现,由于在 C语言 中,内存具有连续性,所以如果没有 \0 作为结束标志,就会导致我们使用 printf / strlen 的时候,一直向后找 \0 这个结束标志。


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十、转义字符



转义字符 释义
\? 在书写连续多个问号时使用,防止他们被解析成三字母词
\’ 表示字符常量单引号
\" 用于表示一个字符串内部的双引号
\\ 用于表示一个反斜杠
\a 警告字符,蜂鸣器
\b 退格符
\f 进纸符
\n 换行
\r 回车
\t 水平制表符
\v 垂直制表符
\ddd 将八进制数字转换成十进制数字 (ddd表示1 ~ 3个八进制的数字)
\xdd 将十六进制数字转换成十进制数字 (dd表示 2 个十六进制的数字)


对最后两个转义字符进行验证:


#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
  printf("%c\n", '\135'); // 1*8^2 + 3*8^1 + 5*8^0 = 93
  printf("%c\n", '\x65'); // 6*16^1 + 5*16^0 = 101
  printf("%d\n", strlen("\t\628")); // '\t ' + '\62' + '8' (三个字符)
  return 0;
}


输出结果:


988ba7f3618248c3bb374b2caf49d42b.png


注意事项:


① 第一个输出结果,C语言 通过转义字符,是先将 " 八进制 135 " 转换成 " 十进制 93 " 存储到内存中,当我们需要以字符的形式格式化输出 93 时,它再根据 ASCII 码表转换成了对应的符号。第二个输出结果,也是同样的道理。


② 第三个输出结果,strlen 是用来字符串的长度的,由于八进制中只有 0~7 生效,所以上面的 ’ \t\628 ’ 相当于 ’ \t ’ + ’ \62 ’ + ’ 8 ’ 这三个字符组成的。


十一、注释



方式一:不能嵌套注释
/*
*/
方式二:可以注释一行也可以注释多行
//


十二、顺序、选择、循环



C语言 的程序设计和我们日常生活息息相关,我们日常生活中,基本上所有的事情都包括了顺序、选择、循环这三个方式。


① 顺序:我们平时写的代码就是自一个方法进入,之后再从此方法出来,这就是顺序执行的结构。

② 选择:if 语句、if - else 语句、if - else if - else 语句…

③ 循环:while 语句、for 语句、do … while 语句…


十三、数组



数组是一组相同类型元素的集合。


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


下面的代码涉及到变长数组的概念,在定义一个数组的时候,可以允许指定数组的大小为一个变量。


#include <stdio.h>
int main()
{
  int n = 10;
  int arr[n];
  return 0;
}


另外,上面面的代码在 VS 编译器下可能会报错,但实际上是因为 VS 不支持 C99标准。而在 Linux 中使用 GCC 编译器则不会报错。


十四、操作符



// 1. 算数操作符
+ - * / %
// 2. 移位操作符
>> <<
// 3. 位操作符
& ^ |
// 4. 赋值操作符
= += -= *= /= &= ^= |= >>= <<=
// 5. 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)
(int)         // 强制类型转换为int
// 6. 关系操作符
>
>=
<
<=
!=        // 用于测试“不相等”
==        // 用于测试“相等”
// 7. 逻辑操作符
&&        // 逻辑与
||        // 逻辑或
// 8. 条件操作符
a ? b : c
// 9. 逗号表达式
exp1, exp2, exp3...
// 10. 其他操作符
[]            // 下标引用操作符
()        // 函数调用操作符
.       // 结构体变量.成员名
->        // 结构体指针变量->结构体成员


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