一篇文章学会 C 语言编程基础知识

//单行注释以//开头。

/*

多行注释看起来像这样。

*/

//宏定义常量：#define

#define DAYS_IN_YEAR 365

//枚举定义常量：enum

Enum days {sun=1，mon，tue，wed，thu，fri，sat }；

//MON自动定义为2，TUE定义为3，依此类推。

// 用 #include 来导入头文件 #include <; #include <; #include <; // <尖括号>间的文件名是 C 标准库的头文件。 // 标准库以外的头文件，使用双引号代替尖括号。 #include "my_; // 函数的签名可以事先在 .h 文件中声明， // 也可以直接在 .c 文件的头部定义。 void function_1(char c); void function_2(void); // 如果函数出现在 main() 之后，那么必须在 main() 之前 // 先声明一个函数原型 int add_two_ints(int x1, int x2); // 函数原型 // 你的程序的入口是一个返回值为整型的main函数 int main() { // 用printf打印到标准输出，可以设定格式， // %d 代表整数, \n 代表换行 printf("%d\n", 0); // => 打印 0 // 所有的语句都要以分号结束 /////////////////////////////////////// // 类型 /////////////////////////////////////// // 在使用变量之前我们必须先声明它们。 // 变量在声明时需要指明其类型，而类型能够告诉系统这个变量所占用的空间 // int型（整型）变量一般占用4个字节 int x_int = 0; // short型（短整型）变量一般占用2个字节 short x_short = 0; // char型（字符型）变量会占用1个字节 char x_char = 0; char y_char = 'y'; // 字符变量的字面值需要用单引号包住 // long型（长整型）一般需要4个字节到8个字节; 而long long型则至少需要8个字节（64位） long x_long = 0; long long x_long_long = 0; // float一般是用32位表示的浮点数字 float x_float = 0.0; // double一般是用64位表示的浮点数字 double x_double = 0.0; // 整数类型也可以有无符号的类型表示。这样这些变量就无法表示负数 // 但是无符号整数所能表示的范围就可以比原来的整数大一些 unsigned short ux_short; unsigned int ux_int; unsigned long long ux_long_long; // 单引号内的字符是机器的字符集中的整数。 '0' // => 在ASCII字符集中是48 'A' // => 在ASCII字符集中是65 // char类型一定会占用1个字节，但是其他的类型却会因具体机器的不同而各异 // sizeof(T) 可以返回T类型在运行的机器上占用多少个字节 // 这样你的代码就可以在各处正确运行了 // sizeof(obj)返回表达式（变量、字面量等）的尺寸 printf("%zu\n", sizeof(int)); // => 4 (大多数的机器字长为4) // 如果`sizeof`的参数是一个表达式，那么这个参数不会被演算（VLA例外，见下） // 它产生的值是编译期的常数 int a = 1; // size_t是一个无符号整型，表示对象的尺寸，至少2个字节 size_t size = sizeof(a++); // a++ 不会被演算 printf("sizeof(a++) = %zu where a = %d\n", size, a); // 打印 "sizeof(a++) = 4 where a = 1" （在32位架构上） // 数组必须要被初始化为具体的长度 char my_char_array[20]; // 这个数组占据 1 * 20 = 20 个字节 int my_int_array[20]; // 这个数组占据 4 * 20 = 80 个字节 // (这里我们假设字长为4) // 可以用下面的方法把数组初始化为0: char my_array[20] = {0}; // 索引数组和其他语言类似 -- 好吧，其实是其他的语言像C my_array[0]; // => 0 // 数组是可变的，其实就是内存的映射！ my_array[1] = 2; printf("%d\n", my_array[1]); // => 2 // 在C99 （C11中是可选特性），变长数组（VLA）也可以声明长度。 // 其长度不用是编译期常量。 printf("Enter the array size: "); // 询问用户数组长度 char buf[0x100]; fgets(buf, sizeof buf, stdin); // stroul 将字符串解析为无符号整数 size_t size = strtoul(buf, NULL, 10); int var_length_array[size]; // 声明VLA printf("sizeof array = %zu\n", sizeof var_length_array); // 上述程序可能的输出为： // > Enter the array size: 10 // > sizeof array = 40 // 字符串就是以 NUL (0x00) 这个字符结尾的字符数组, // NUL可以用'\0'来表示. // (在字符串字面量中我们不必输入这个字符，编译器会自动添加的) char a_string[20] = "This is a string"; printf("%s\n", a_string); // %s 可以对字符串进行格式化 /* 也许你会注意到 a_string 实际上只有16个字节长. 第17个字节是一个空字符(NUL) 而第18, 19 和 20 个字符的值是未定义。 */ printf("%d\n", a_string[16]); // => 0 // byte #17值为0（18，19，20同样为0） // 单引号间的字符是字符字面量 // 它的类型是`int`，而 *不是* `char` // （由于历史原因） int cha = 'a'; // 合法 char chb = 'a'; // 同样合法 (隐式类型转换 // 多维数组 int multi_array[2][5] = { {1, 2, 3, 4, 5}, {6, 7, 8, 9, 0} } // 获取元素 int array_int = multi_array[0][2]; // => 3 /////////////////////////////////////// // 操作符 /////////////////////////////////////// // 多个变量声明的简写 int i1 = 1, i2 = 2; float f1 = 1.0, f2 = 2.0; int a, b, c; a = b = c = 0; // 算数运算直截了当 i1 + i2; // => 3 i2 - i1; // => 1 i2 * i1; // => 2 i1 / i2; // => 0 ，但会被化整为 0) f1 / f2; // => 0.5, 也许会有很小的误差 // 浮点数和浮点数运算都是近似值 // 取余运算 11 % 3; // => 2 // 你多半会觉得比较操作符很熟悉, 不过C中没有布尔类型 // 而是用整形替代 // (C99中有_Bool或bool。) // 0为假, 其他均为真. (比较操作符的返回值总是返回0或1) 3 == 2; // => 0 (false) 3 != 2; // => 1 (true) 3 > 2; // => 1 3 < 2; // => 0 2 <= 2; // => 1 2 >= 2; // => 1 // C不是Python —— 连续比较不合法 int a = 1; // 错误 int between_0_and_2 = 0 < a < 2; // 正确 int between_0_and_2 = 0 < a && a < 2; // 逻辑运算符适用于整数 !3; // => 0 (非) !0; // => 1 1 && 1; // => 1 (且) 0 && 1; // => 0 0 || 1; // => 1 (或) 0 || 0; // => 0 // 条件表达式 （ ? : ） int a = 5; int b = 10; int z; z = (a > b) ? a : b; // 10 “若a > b返回a，否则返回b。” // 增、减 char *s = "iLoveC" int j = 0; s[j++]; // "i" 返回s的第j项，然后增加j的值。 j = 0; s[++j]; // => "L" 增加j的值，然后返回s的第j项。 // j-- 和 --j 同理 // 位运算 ~0x0F; // => 0xF0 (取反) 0x0F & 0xF0; // => 0x00 (和) 0x0F | 0xF0; // => 0xFF (或) 0x04 ^ 0x0F; // => 0x0B (异或) 0x01 << 1; // => 0x02 (左移1位) 0x02 >> 1; // => 0x01 (右移1位) // 对有符号整数进行移位操作要小心 —— 以下未定义： // 有符号整数位移至符号位 int a = 1 << 32 // 负数左移位 int a = -1 << 2 // 移位超过或等于该类型数值的长度 // int a = 1 << 32; // 假定int32位 /////////////////////////////////////// // 控制结构 /////////////////////////////////////// if (0) { printf("I am never run\n"); } else if (0) { printf("I am also never run\n"); } else { printf("I print\n"); } // While循环 int ii = 0; while (ii < 10) { // 任何非0的值均为真 printf("%d, ", ii++); // ii++ 在取值过后自增 } // => 打印 "0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, " printf("\n"); int kk = 0; do { printf("%d, ", kk); } while (++kk < 10); // ++kk 先自增，再被取值 // => 打印 "0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, " printf("\n"); // For 循环 int jj; for (jj=0; jj < 10; jj++) { printf("%d, ", jj); } // => 打印 "0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, " printf("\n"); // *****注意*****: // 循环和函数必须有主体部分，如果不需要主体部分： int i; for (i = 0; i <= 5; i++) { ; // 使用分号表达主体（null语句） } // 多重分支：switch() switch (some_integral_expression) { case 0: // 标签必须是整数常量表达式 do_stuff(); break; // 如果不使用break，控制结构会继续执行下面的标签 case 1: do_something_else(); break; default: // 假设 `some_integral_expression` 不匹配任何标签 fputs("error!\n", stderr); exit(-1); break; } /////////////////////////////////////// // 类型转换 /////////////////////////////////////// // 在C中每个变量都有类型，你可以将变量的类型进行转换 // (有一定限制) int x_hex = 0x01; // 可以用16进制字面量赋值 // 在类型转换时，数字本身的值会被保留下来 printf("%d\n", x_hex); // => 打印 1 printf("%d\n", (short) x_hex); // => 打印 1 printf("%d\n", (char) x_hex); // => 打印 1 // 类型转换时可能会造成溢出，而且不会抛出警告 printf("%d\n", (char) 257); // => 1 (char的最大值为255，假定char为8位长) // 使用<limi;提供的CHAR_MAX、SCHAR_MAX和UCHAR_MAX宏可以确定`char`、`signed_char`和`unisigned char`的最大值。 // 整数型和浮点型可以互相转换 printf("%f\n", (float)100); // %f 格式化单精度浮点 printf("%lf\n", (double)100); // %lf 格式化双精度浮点 printf("%d\n", (char); /////////////////////////////////////// // 指针 /////////////////////////////////////// // 指针变量是用来储存内存地址的变量 // 指针变量的声明也会告诉它所指向的数据的类型 // 你可以使用得到你的变量的地址，并把它们搞乱，;-) int x = 0; printf("%p\n", &x); // 用 & 来获取变量的地址 // (%p 格式化一个类型为 void *的指针) // => 打印某个内存地址 // 指针类型在声明中以*开头 int* px, not_a_pointer; // px是一个指向int型的指针 px = &x; // 把x的地址保存到px中 printf("%p\n", (void *)px); // => 输出内存中的某个地址 printf("%zu, %zu\n", sizeof(px), sizeof(not_a_pointer)); // => 在64位系统上打印“8， 4”。 // 要得到某个指针指向的内容的值，可以在指针前加一个*来取得（取消引用） // 注意： 是的，这可能让人困惑，'*'在用来声明一个指针的同时取消引用它。 printf("%d\n", *px); // => 输出 0, 即x的值 // 你也可以改变指针所指向的值 // 此时你需要取消引用上添加括号，因为++比*的优先级更高 (*px)++; // 把px所指向的值增加1 printf("%d\n", *px); // => 输出 1 printf("%d\n", x); // => 输出 1 // 数组是分配一系列连续空间的常用方式 int x_array[20]; int xx; for (xx=0; xx<20; xx++) { x_array[xx] = 20 - xx; } // 初始化 x_array 为 20, 19, 18,... 2, 1 // 声明一个整型的指针，并初始化为指向x_array int* x_ptr = x_array; // x_ptr现在指向了数组的第一个元素(即整数20). // 这是因为数组通常衰减为指向它们的第一个元素的指针。 // 例如，当一个数组被传递给一个函数或者绑定到一个指针时， //它衰减为(隐式转化为）一个指针。 // 例外： 当数组是`&`操作符的参数： int arr[10]; int (*ptr_to_arr)[10] = &arr; // &arr的类型不是`int *`！ // 它的类型是指向数组的指针（数组由10个int组成） // 或者当数组是字符串字面量（初始化字符数组） char arr[] = "foobarbazquirk"; // 或者当它是`sizeof`或`alignof`操作符的参数时： int arr[10]; int *ptr = arr; // 等价于 int *ptr = &arr[0]; printf("%zu, %zu\n", sizeof arr, sizeof ptr); // 应该会输出"40, 4"或"40, 8" // 指针的增减多少是依据它本身的类型而定的 // （这被称为指针算术） printf("%d\n", *(x_ptr + 1)); // => 打印 19 printf("%d\n", x_array[1]); // => 打印 19 // 你也可以通过标准库函数malloc来实现动态分配 // 这个函数接受一个代表容量的参数，参数类型为`size_t` // 系统一般会从堆区分配指定容量字节大小的空间 // （在一些系统，例如嵌入式系统中这点不一定成立 // C标准对此未置一词。） int *my_ptr = malloc(sizeof(*my_ptr) * 20); for (xx=0; xx<20; xx++) { *(my_ptr + xx) = 20 - xx; // my_ptr[xx] = 20-xx } // 初始化内存为 20, 19, 18, 17... 2, 1 (类型为int） // 对未分配的内存进行取消引用会产生未定义的结果 printf("%d\n", *(my_ptr + 21)); // => 谁知道会输出什么 // malloc分配的区域需要手动释放 // 否则没人能够再次使用这块内存，直到程序结束为止 free(my_ptr); // 字符串通常是字符数组，但是经常用字符指针表示 // (它是指向数组的第一个元素的指针) // 一个优良的实践是使用`const char *`来引用一个字符串字面量， // 因为字符串字面量不应当被修改（即"foo"[0] = 'a'犯了大忌） const char* my_str = "This is my very own string"; printf("%c\n", *my_str); // => 'T' // 如果字符串是数组，（多半是用字符串字面量初始化的） // 情况就不一样了，字符串位于可写的内存中 char foo[] = "foo"; foo[0] = 'a'; // 这是合法的，foo现在包含"aoo" function_1(); } // main函数结束 /////////////////////////////////////// // 函数 /////////////////////////////////////// // 函数声明语法: // <返回值类型> <函数名称>(<参数>) int add_two_ints(int x1, int x2){ return x1 + x2; // 用return来返回一个值 } /* 函数是按值传递的。当调用一个函数的时候，传递给函数的参数 是原有参数的拷贝（数组除外）。你在函数内对参数所进行的操作 不会改变该参数原有的值。 但是你可以通过指针来传递引用，这样函数就可以更改值 例子：字符串本身翻转 */ // 类型为void的函数没有返回值 void str_reverse(char *str_in){ char tmp; int ii = 0; size_t len = strlen(str_in); // `strlen()`` 是C标准库函数 for(ii = 0; ii < len / 2; ii++){ tmp = str_in[ii]; str_in[ii] = str_in[len - ii - 1]; // 从倒数第ii个开始 str_in[len - ii - 1] = tmp; } } /* char c[] = "This is a test."; str_reverse(c); printf("%s\n", c); // => ".tset a si sihT" */ // 如果引用函数之外的变量，必须使用extern关键字 int i = 0; void testFunc() { extern int i; // 使用外部变量 i } // 使用static确保external变量为源文件私有 static int i = 0; // 其他使用 testFunc()的文件无法访问变量i void testFunc() { extern int i; } //**你同样可以声明函数为static** /////////////////////////////////////// // 用户自定义类型和结构 /////////////////////////////////////// // Typedefs可以创建类型别名 typedef int my_type; my_type my_type_var = 0; // struct是数据的集合，成员依序分配，按照 // 编写的顺序 struct rectangle { int width; int height; }; // 一般而言，以下断言不成立： // sizeof(struct rectangle) == sizeof(int) + sizeof(int) //这是因为structure成员之间可能存在潜在的间隙（为了对齐）[1] void function_1(){ struct rectangle my_rec; // 通过 . 来访问结构中的数据 my_rec.width = 10; my_rec.height = 20; // 你也可以声明指向结构体的指针 struct rectangle *my_rec_ptr = &my_rec; // 通过取消引用来改变结构体的成员... (*my_rec_ptr).width = 30; // ... 或者用 -> 操作符作为简写提高可读性 my_rec_ptr->height = 10; // Same as (*my_rec_ptr).height = 10; } // 你也可以用typedef来给一个结构体起一个别名 typedef struct rectangle rect; int area(rect r){ return r.width * r.height; } // 如果struct较大，你可以通过指针传递，避免 // 复制整个struct。 int area(const rect *r) { return r->width * r->height; } /////////////////////////////////////// // 函数指针 /////////////////////////////////////// /* 在运行时，函数本身也被存放到某块内存区域当中 函数指针就像其他指针一样（不过是存储一个内存地址） 但却可以被用来直接调用函数, 并且可以四处传递回调函数 但是，定义的语法初看令人有些迷惑 例子：通过指针调用str_reverse */ void str_reverse_through_pointer(char *str_in) { // 定义一个函数指针 f. void (*f)(char *); // 签名一定要与目标函数相同 f = &str_reverse; // 将函数的地址在运行时赋给指针 (*f)(str_in); // 通过指针调用函数 // f(str_in); // 等价于这种调用方式 } /* 只要函数签名是正确的，任何时候都能将任何函数赋给某个函数指针 为了可读性和简洁性，函数指针经常和typedef搭配使用： */ typedef void (*my_fnp_type)(char *); // 实际声明函数指针会这么用: // ... // my_fnp_type f; // 特殊字符 '\a' // bell '\n' // 换行 '\t' // tab '\v' // vertical tab '\f' // formfeed '\r' // 回车 '\b' // 退格 '\0' // null，通常置于字符串的最后。 // hello\n\0. 按照惯例，\0用于标记字符串的末尾。 '\\' // 反斜杠 '\?' // 问号 '\'' // 单引号 '\"' // 双引号 '\xhh' // 十六进制数字. 例子: '\xb' = vertical tab '\ooo' // 八进制数字. 例子: '\013' = vertical tab // 打印格式： "%d" // 整数 "%3d" // 3位以上整数 （右对齐文本） "%s" // 字符串 "%f" // float "%ld" // long "%3.2f" // 左3位以上、右2位以上十进制浮 "%7.4s" // (字符串同样适用) "%c" // 字母 "%p" // 指针 "%x" // 十六进制 "%o" // 八进制 "%%" // 打印 % /////////////////////////////////////// // 演算优先级 /////////////////////////////////////// //---------------------------------------------------// // 操作符 | 组合 // //---------------------------------------------------// // () [] -> . | 从左到右 // // ! ~ ++ -- + = *(type)sizeof | 从右到左 // // * / % | 从左到右 // // + - | 从左到右 // // << >> | 从左到右 // // < <= > >= | 从左到右 // // == != | 从左到右 // // & | 从左到右 // // ^ | 从左到右 // // | | 从左到右 // // && | 从左到右 // // || | 从左到右 // // ?: | 从右到左 // // = += -= *= /= %= &= ^= |= <<= >>= | 从右到左 // // , | 从左到右 // //---------------------------------------------------//