01_初识C语言

第一章 - 初识C语言

基本了解C语言的基础知识，对C语言有一个大概的认识。

每个知识点就是简单认识，不做详细讲解。

1. 什么是C语言？

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。

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。

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，有美国国家标准局为C语言制定了一套完整的语法规范，称为ANSI-C，作为C语言最初的标准。目前2011年12月8日，国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)发布的C11标准是C语言的第三个官方标准，也是C语言的最新标准，该标准更好地支持了汉字函数名和汉字标识符，一定程度上实现了汉字编程。

C语言是一门面向过程的计算机编程语言，与C++，Java等面向对象的编程语言有所不同。

其编译器主要有Clang、GCC、WIN-TC、SUBLIME、MSVC、Turbo C等。

C语言 - 百度百科

C语言程序设计(计算机程序设计语言) - 百度百科

2. 第一个C语言程序

#include<stdio.h>

int main()
{
	printf("hello world!\n");
	return 0;
}
// 注意：main函数是C程序的入口，一个工程中main函数有且仅有一个

3.数据类型

char		// 字符数据类型
short		// 短整型
int			// 整型
long		// 长整型
long long	// 更长的整型
float		// 单精度浮点型
double		// 双精度浮点型
// 思考：C语言中有没有字符串类型？

注意：C语言中是没有字符串类型的，C语言中所称的字符串其实是一串字符，是通过字符数组来表示的。严格来说不能称为字符串。

• 为什么出现这几种类型？
• 每种类型所占空间大小是多少？

#include<stdio.h>

int main()
{
	// printf("%d\n",sizeof(char));
	printf("%lu\n",sizeof(char));
	printf("%lu\n",sizeof(short));
	printf("%lu\n",sizeof(int));
	printf("%lu\n",sizeof(long));
	printf("%lu\n",sizeof(long long));
	printf("%lu\n",sizeof(float));
	printf("%lu\n",sizeof(double));
	return 0;
}

注意：存在这么多的类型，其实是为了更加丰富地表达或描述生活中的各种值。

类型的使用：

char ch = 'a';
int num = 66;
float salary = 1200.0;

4. 变量、常量

生活中的有些值是不变的(比如：身份证号、血型等等)，有些值是可变的(比如年龄、体重、薪资等)。

C语言中，不变的值用常量的概念来表示，可变的值用变量来表示。

4.1 定义变量的方法

int age = 19;
float weight = 45.5f;
char ch = 'w';

4.2 变量的分类

• 局部变量
• 全局变量

#include <stdio.h>

int global = 2021; // 全局变量
int main()
{
	int local = 2022; // 局部变量
	// 思考：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;
}

总结：

上面的局部变量global的定义是没有问题的！

当局部变量和全局变量同名的时候，局部变量优先使用。简称局部优先。

4.3 变量的使用

#include <stdio.h>

int main()
{
	int num1 = 0;
	int num2 = 0;
	int sum = 0;
	printf("请输入两个操作数：");
	scanf("%d %d", &num1, &num2);
	sum = num1 + num2;
	printf("sum = %d\n", sum);
	return 0;
}
// 这里介绍一下输入(scanf)、输出(printf)语句

4.4 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。

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：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：整个程序的生命周期。

4.5 常量

C语言中常量和变量的定义形式有所差异

C语言中的常量分为以下几种：

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

#include <stdio.h>

// 举例
enum Sex
{
	MALE,
	FEMALE,
	SERECT
};
// 括号中的MALE,FEMALE,SERECT是枚举常量

int main()
{
	// 字面常量
	3.14;
	1000;

	// const修饰的常变量
	const float pai = 3.14159f;
	pai = 3.15; // error 常变量是不能修改的！

	// #define定义的标识符常量
	#define MAX 100
	printf("max = %d\n", MAX);

	// 枚举常量
	printf("%d\n", MALE);
	printf("%d\n", FEMALE);
	printf("%d\n", SERECT);
	// 枚举常量的默认是从0开始，依次向下增加1
	return 0;
}

注意：上面例子中的pai被称为const修饰的常变量，这种变量在C语言中只是在语法层面限制了变量pai不能直接被改变，但pai本质上仍然是一个变量，所以称为常变量

5. 字符串和转义字符

5.1 字符串

"hello world.\n"

这种由双引号(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。

#include <stdio.h>

// 下面代码，打印结果是很么？为什么？(突出'\0'的重要性)
int main()
{
	char arr1[] = 'abc';
	char arr2[] = {'a','b','c'};
	char arr3[] = {'a','b','c','\0'};
	printf("%s\n",arr1);
	printf("%s\n",arr2);
	printf("%s\n",arr3);
	return 0;
}
// 此处可以讲一下strlen()和sizeof()

注意：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仅仅是一个结束标志，不算作字符串内容。

5.2 转义字符

假如我们要输出这样一串字符：c:\code\test.c，该如何设计代码？

#include <stdio.h>

int main()
{
	printf("c:\code\test.c\n");
	return 0;
}

实际运行结果：

c:code  est.c

很显然没有达到我们的预期，这里不得不提一下转义字符了。

转义字符，顾名思义就是转变意思。下面列举了一下转义字符和对应释义。

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
\'	用于表示字符常量'
\''	用于表示一个字符串内部的双引号
\\	用于表示一个反斜杠，防止它被解释为一个转义序列符
\a	警告字符，蜂鸣
\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	ddd表示1-3个八进制的数字。如：\130 X
\xdd	dd表示2个十六进制数字。如：\x30 0

#include <stdio.h>

int main()
{
	// 练习1：在屏幕上打印一个单引号'
	// 练习2：在屏幕上打印一个字符串，字符串的内容是一个双引号
	printf("%c\n", '\'');
	printf("%c\n", "\"");
	return 0;
}

6. 注释

为什么需要注释？

• 代码中有不需要的代码可以直接删除，也可以注释掉，不影响程序的运行
• 代码中有些逻辑比较难懂，可以加注释梳理逻辑

两种注释：

• 单行注释，使用 //
• 多行注释，使用 /**/

提示：使用编辑器时掌握一些快捷键，比如注释代码的快捷键，可以加快开发。

7. 选择语句

如果你好好学习，校招时拿一个高薪offer，走上人生巅峰。

如果你不好好学习，毕业回家卖红薯。

#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	printf("你会坚持好好学习吗？（选择输入1 or 0）：\n");
	scanf("%d", &i);
	if(i == 1)
	{
		printf("坚持！争取拿到高薪offer！\n");
	}
	else
	{
		printf("放弃！回家卖红薯...\n");
	}
	return 0;
}

8. 循环语句

有些事必须一直做，比如学到老活到老。

C语言中如何实现循环？

• while循环
• for循环(第二章讲)
• do ... while循环(第二章讲)

#include <stdio.h>

// while循环示例
int main()
{
	printf("终于上大学了！\n");
	int i = 0;
	while(i <= 1000)
	{
		// i++;
		printf("努力学习、好好敲代码的第%d天！\n", i);
		i++;
	}
	if(i > 1000)
	{
		printf("第%d天拿到了高薪offer！\n", i);
	}
	return 0;
}

9. 函数

实现两个数相加的基本思路：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int num1 = 0;
	int num2 = 0;
	int sum = 0;
	printf("请输入两个操作数:\n");
	scanf("%d %d", &num1, &num2);
	sum = num1 + num2;
	printf("sum = %d\n", sum);
	return 0;
}

函数思路：

#include <stdio.h>

// 将实现加法功能抽象出来成为一个函数
int add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

int main()
{
	int num1 = 0;
	int num2 = 0;
	int sum = 0;
	printf("请输入两个操作数:\n");
	scanf("%d %d", &num1, &num2);
	sum = add(num1, num2);
	printf("sum = %d\n", sum);
	return 0;
}

函数的特点就是实现代码复用，简化开发。

10. 数组

要存储1-10共10个数字，怎么存储？

C语言中给出了数组的定义：一组相同类型元素的集合

10.1 数组的定义

// 以下代码定义了一个长度为10的数组，用于存放10个整数
int arr[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};

10.2 数组的下标

C语言规定：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其中的元素，比如：

int arr[10]	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
元素对应下标	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9

10.3 数组的使用

#include <stdio.h>

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;
}

11. 操作符

这里简单介绍，后期重点讲

// 算术运算符
+ - * / %
// 移位运算符
>> <<
// 位运算符
& ^ |
// 赋值运算符
= += -= *= /= &= ^= |= >>= <<=
// 单目运算符
! 		逻辑反操作
- 		取负值
+ 		取正值
& 		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、后置自减
++		前置、后置自增
*		间接访问操作符(解引用操作符)
()		强制类型转换
// 关系运算符
> >= < <= != ==
// 逻辑运算符
&& 逻辑与
|| 逻辑或
// 条件运算符
a ? b : c
// 逗号表达式
a, b, c, ... n
// 下标引用、函数调用和结构成员
[] () . ->

12. 常见关键字

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

注：以上为C语言常见关键字，下面先介绍几个常见的，后期遇到某些关键字再进行讲解。

12.1 typedef

typedef 顾名思义就是类型定义，可以用于类型重命名。

#include <stdio.h>

//将unsigned int 重命名为unit_32，所以unit_32也是一个类型名
typedef unsigned int unit_32;

int main()
{
	// 观察num1和num2，这两个变量的类型是一样的
	unsigned int num1 = 0;
	unit_32 num2 = 0;
	// 通过打印其空间大小间接判断其类型
	printf("unsigned int : %lu\n", sizeof(num1));
	printf("unit_32 : %lu\n", sizeof(num2));
	return 0;
}

12.2 static

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
2. 修饰全局变量，称为静态全局变量
3. 修饰函数，称为静态函数

12.2.1 修饰局部变量

// 代码1
#include <stdio.h>

void test()
{
	int i = 0;
	i++;
	printf("%d ",i);
}

int main()
{
	int i = 0;
	for(i=0; i<10; i++)
	{
		test();
	}
    printf("\n");
	return 0;
}

// 代码2
#include <stdio.h>

void test()
{
	// 使用static修饰局部变量
	static int i = 0;
	i++;
	printf("%d ",i);
}

int main()
{
	int i = 0;
	for(i=0; i<10; i++)
	{
		test();
	}
    printf("\n");
	return 0;
}

结论：

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。

12.2.2 修饰全局变量

// 代码1
// add.c
int g_val = 2018;

// 主程序
#include <stdio.h>

extern int g_val;

int main()
{
	printf("add.c 中的g_val：%d\n", g_val);
	return 0;
}

// 代码2
// test.c
static int g_val = 2018;

// 主程序
#include <stdio.h>

extern int g_val;

int main()
{
	printf("add.c 中的g_val：%d\n", g_val);
	return 0;
}

12.2.3 修饰函数

// 代码1
// add.c
int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

// 主程序
#include <stdio.h>

extern int add(int x, int y);

int main()
{
    printf("%d\n", add(2, 3));
    return 0;
}

// 代码2
// test.c
static int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

// 主程序
#include <stdio.h>

extern int add(int x, int y);

int main()
{
    printf("%d\n", add(2, 3));
    return 0;
}

13. #define定义常量和宏

#include <stdio.h>

// define定义标识符常量
#define MAX 100

// define定义宏
#define ADD(x, y) ((x)+(y))

int main()
{
	int sum = add(2, 3);
	printf("sum = %d\n", sum);

	sum = 10 * add(2, 3);
	printf("sum = %d\n", sum);
	return 0;
}