C语言初阶

前言：

认识C语言：

  什么是C语言，C语言是一门高级编程语言，是从最开始的机器语言（二进制指令）、汇编语言、B语言一路演变改进而来，在计算机历史上有举足轻重的地位，直到现在仍在发挥它的作用。

  C语言是有遵循标准的，常见的有C89,C90,C99标准，最初由美国国家标准局制定了一个ANSIC的C语言标准。

  C语言初阶知识：第一个程序

  初来乍到，当我们来到这世上，一切都是很简洁的，C也是一样，请看第一个程序：

  认识新事物先分解来看，这个代码是由主函数main函数、printf()打印函数、return返回值，#include预处理指令组成的一个整体。

 如果我们在自己的编译器上按ctrl+f5(编译、链接、运行代码)，你会看到这样的一个界面：

  它在你屏幕上将hello world输出出来，是不是很帅或觉得神奇？

第一个程序的解析

  认识使用main函数。main函数是程序的唯一入口，一个工程只能有一个main函数，使用函数需要小括号()贴在函数名后面，意思是调用该函数，可以认为main函数的接口是操作系统。(绿色部分可以暂时不用理解，不理解问题也不大的，慢慢学就懂啦)

  int是一个数据类型，int是整型的英文缩写，int main前面的int的意思是，当main函数调用完(代码都被计算机编译完)后会返回一个整数给到调用main函数的一方（操作系统那一方叫主调函数，主调函数是调用函数的一方，main函数是被调函数）。return是返回的意思，返回一个0(整数)，恰好对应int main要求返回一个整型，前后呼应。

  printf()函数是C语言提供的一个打印函数，用双引号括起来的部分是要输出的到屏幕上的内容，printf()是C提供给我们的，我们都知道用别人的东西要跟人家打声招呼，经过别人同意你才会去用，这里我们使用#include <stdio.h>来和人家(C标准函数库)打招呼。

  print()、return都被包含在代码块{}里，里面可以写代码。ok，解析到这里，你已经懂了一点了，但你肯定还有疑惑的地方，就是写代码的格式问题，究竟什么时候有空格呀？为什么print()、return 0后面都有个分号；，而#include没有，main没有。

  这些你先不用担心，看完下面的小小解释，以及本博客后面的代码你就慢慢会这样写格式啦。

  先说空格的问题吧，int后面需要空开，不能写成intmain，main与()不能空 开，不能写成main ()。接下来说分号;的使用，C语言中，其实一条语句，完结后都需要加上;来结尾，就像是一句话，有了句号才是完整的，return 0；就是一条完整的语句。

  总的来说就是，一个独立的“单词”，你就得与其它”单词”用空格分开，不能混在一起，另外就是为了代码容易看，赏心悦目，有必要空开。

  好的说完这些，开始我们的编程之旅吧，启程前，需要你带上你空杯的心态(好好学，戒骄戒躁)。

第一章

1.1变量和常量

  变量：顾名思义，会变的量。C语言中变量的创建是由数据类型来创建的。

  常量：不会发生改变的量。

1.1.1数据类型

  C语言的数据类型有int呀，char(字符类型)、short (int)短整型、long (int)长整型、float(单精度浮点型)、double(双精度浮点型)，它们都是C语言的内置类型，但仅靠内置类型是不够的，后面我们还会讲到需要自己定义的自定义类型，比如指针，数组，结构体，字符串这四种，都是非常重要的。

  char类型：是用来创建字符变量的，比如‘b’、‘i’、‘t’等用单引号括起来的字母是字母字符，‘5’、'2’、'0'是数字字符，凡是你在键盘上能键入(输入)的键都可以是字符。(char字符类型是属于整型家族的，因为有一个ASCII码表，给每个字符都编了个ASCII码值，这个值是整型，所以char本质上也是整型)

  float：是用来表示带小数的，比如3.14、123.4都是浮点数，float和double的区别是在精度和空间大小上的区别，double的精度更高,一般可以表示小数点后十五位。

  short、int、long：这三个都是整型，但我们听名字细节就可以知道一些东西，它们虽然都是整型，但用它们来创建整型变量，变量的内存空间大小有差异。

  数据类型为什么需要这么多，其实数据类型规定了开辟内存空间的大小，以及以何种视角看待内存中值。简单来讲short (int)类型创建的变量内存空间大小小于int类型为变量开辟的内存空间大小，内存中存的都是二进制，是以整型的视角看待内存中的二进制的。

1.1.2创建变量

  了解完数据类型，就可以来创建属于我们自己的变量了，请看代码：

  变量的创建是: ”数据类型 变量名 = 值;”，变量名按你需要取名，取名规则是，不要重复，不要和C语言的关键字冲突，像int就是C语言的一个关键字，C语言总共有32个关键字，但一般起名都是正常的，不会冲突。

  补充：VS底下写出一个小数如5.5，编译器默认是double类型，写成5.5f就是表示单精度啦。

  如果有比较细的细节，我尽量在代码注释里讲出来，因为写在里面会使文章显的冗长，请读者理解理解^.^

  注释：双斜杠//后面的就是注释内容。注释掉的内容编译器不会编译，所以不需要的代码可以注销掉，注释还有的作用就是它的本意，在写代码的时候，要养成注释的习惯，让别人好懂，让自己更容易快速理解以前编写时的思路。

  双斜杆是C++的注释风格，也是最常用的，C的注释风格是/*.....*/，注释内容可以是连续多行，不过缺点是C的注释风格不支持嵌套，很容易使需要注释掉的代码漏掉。比如： 

/*int main()
{
  int a = 0;
  scanf("%d", &a);*/
  return 0;
}*/  //这里就没能把return 给注释掉 我们本意是想头尾匹配的

1.1.3常量分类  

  常量也有分为字面常量、#define定义的标识符常量、const修饰的常变量、enum枚举常量。

  字面常量：字面上的不变的量，比如3.14就是字面上的浮点型常量，当你写出一个常量后，它会自带某个数据类型的属性，再比如3是整型常量。

  #define定义的标识符常量：标识符是一个标签的存在，看到雾山五行，你第一反应就是，这是国漫山水画的代表，#define也一样，比如你使用#define Max 100定义Max这个标签，编译器就知道它是100，是一个常量，不要因为是字母Max就以为它是变量。

  const修饰的常变量：“常”变量，本质上它还是个变量，前面的常是一个修饰，意味着这个变量有常量的属性，我们知道变量是可变的，而当变量被const修饰后，就不再可变了，请看代码：

  enum枚举常量：enum是枚举关键字，枚举是一一列举的意思，这里我们直接看代码容易理解。

  这里面的Red、Yellow、Blue都是枚举常量，它们是有值的,依次是0、1、2这样的常量值，这就是枚举常量。这里说到Red不能在main里面被修改，那是不是有其它修改的方法在呢？请看：

  get到我的意思了吧 \^.^/，Red在定义的时候被我们赋成100开始，按顺序往下加1，Yellow是101。

  讲到这里，还有一点补充的是，区分变量是初始化还是赋值在时间上的不同，请看代码：

  那么，创建b没有进行初始化，b里面有没有值，程序员需要掌握的一个重要技巧来了，调试！，按住fn+f10进入调试状态->菜单栏上调试->窗口->监视里任何一个都ok->输入监视对象(变量名)，可以看到b的值很奇怪，是个不可猜测的值，我们称之为垃圾值或随机值，这样我们就知道了没初始化的变量会自动放一个随机值在里面,所以变量尽量初始化，不知道就初始化0。

  局部变量和全局变量，什么是局部变量，什么是全局变量。请看代码：

 “%d”以整型打印a，可以这样理解，把a的值替换到%d的位置。

  作用域和生命周期的概念：就局部变量a的作用域来讲，在进入main()函数的代码块时，a变量创建，出代码块时a变量自动销毁，这个代码块就是a变量的作用域，它的生命周期是，在创建是生命周期开始，销毁时生命周期结束。

  全局变量b的作用域是整个文件，生命周期是整个工程，因为b在哪都可以用，在一开始就被创建了，只有main()函数调用完才销毁，而main()又是整个工程的代名词，固如上所述。接下来我们来看一个特例：

  当局部变量名和全局变量名冲突时，在代码块内的printf("%d", a)是局部变量优先，打印的10，这里还涉及一个问题是，编译器跑不跑得过去的问题，因为有变量名冲突了，是可以跑的，但如果是同时定义在局部或全局的变量名相同，会报警告且跑不过，而这是一个在全局，一个在局部，虽然能跑，但还是不要让变量名冲突，冲突了局部优先。

1.2转义字符和操作符

  \n前面有提到是换行的意思，它是一个转义字符，在打印的时候不是打印出\和n而是换行，转义字符有挺多我们慢慢积累，需要注意的是转义字符是算作一个字符不是两个，不要看有两个字符就是两个。

1.2.1认识操作符

  算术操作符：+-*/%,加减乘除和取模，前面四个大家耳熟能详，但C语言中我们要讲一些/和%，因为与数学有点不同。

  除法求商，取模求余。浮点型不能进行取模运算。如果你想打印一个小数，在除法的任何一侧需要有一个浮点型的数。

  %f是以浮点型打印a*1.0/b这个值，同上，我们把值带到%f那就可以了。这里要讲的是如果是a/b的结果是1，而是/的任一边的操作数变成浮点数(有些书也把浮点数说成实数)，浮点型最后的结果就有考虑小数了，而不是像整型只考虑整数部分。(变成浮点数的过程是发生了隐式类型转换)

  操作数：操作符操作的对象就是操作数，例如a+b,+的操作数是a和b，a是左操作数，b是右操作数，因为+有两个操作数，按操作数数量给+起个名叫双目操作符。

  关系操作符：是一组指明大小关系的一组操作符有>、<、>=、<=、==、！=。==是判断是否相等，!=是判断时否不想等，如果判断为真，结果是1，判断为加，结果为0。

  单目操作符：！是逻辑反操作符，sizeof是计算变量或类型空间的小的操作符、~是按位(二进制位)取反操作符。

  我们可以看到i是0时，!i的结果是1，i是0时，!i的结果是1。！是真变假，假变真的单目操作符。

  在计算机中，0表示假，一切非0表示真。！结果默认是0或1，意思就是如果！的操作数是0，则结果为1，如果是非0，结果为0。

  二进制与十进制：二进制的基数只有0和1，到2进位。初学者可能不太熟悉，那我们可以类比一下十进制，十进制的基数是0、1、2、3、…… 、到9，遇10进位。八进制也是十六进制也可以这样类比，需要注意的是十六进制从10开始，用字母代替，a字母对应10、b字母对应11、…… 、f字母对应15。

  十进制转二进制，二进制转十进制的练习：10110(前面的0省略)转十进制是多少？20(十进制)的二进制是多少。

  1.2.2类型开辟内存空间的大小

  操作符sizeof()，这里不是函数，虽然有(),等等有解释，sizeof()是用来计算变量或类型的内存大小的，单位是字节(byte)，一个字节是8个bit位。所以在前面说i有32个bit位意味着，i是4个字节的空间大小，话不多说，看代码：

  char、short、int、long、float、double、分别为变量开辟了1、2、4、4、4、8字节的空间。

  补充一下计算机内存单位的知识：最小的计算机单位是bit位，然后字节，kb，mb，gb，tb。进制是1字节=8bit、1kb=1024字节、1mb=1024kb、1gb=1024mb，1tb=1024gb。可能你还没有大小的概念，其实一个bit位的大小形象讲就是存一个1或0，在内存中，要存数字1或0需要的空间就是1个bit位。

  因为sizeof a是没问题的，假设它是一个函数，调用函数必须要用(),但sizeof是个操作符，可以不用加(仅限对于变量)，看到错误的地方，计算类型的大小时，()是不能省略的。

  回归正传，~单目操作符是按位取反的意思，int i = 0； int j = ~i;                i的二进制位是:00000000000000000000000000000000                                j的二进制位是:11111111111111111111111111111111 如果我们打印j，j的结果会使多少？是很大很大的一个数吗，其实这里就牵涉到有符号数和无符号数，原码、反码、补码的问题了，后面讲，这里的j打印的值是-1。整型在内存中存的是补码，我们写出来的原码，原码按位取反得到反码，反码+1得到补码，int是一个有符号的整型(signed) int,默认的，最高位是符号位，符号位是1表示负，是0表示正。j的补码是全1，打印的时候要转成原码，先减1得到反码，再按位取反得到原码是1000000000000000000000000000001，所以是-1啦。

  移位操作符和位操作符，同样的都是对二进制位进行操作。

  移位操作符有：<<左移操作符、>>右移操作符。

    位操作符有：&按位与、|按位或、^按位异或。不得不说这个和数学的命题里的判断真假有点像。

  逻辑操作符：&&逻辑与和||逻辑或，这对操作符不再是对二进制位下手了，看表达式结果，与数学中的并且和或者差不多的意思。

  a是10，非0为真，b是5也为真，&&在两个操作数都为真的情况下，默认的结果是1，逻辑与只有两边都为真才是真，如果有假的话(逻辑与和逻辑或会控制表达式求值，待会讲)，结果是0。而逻辑或也很简单，只有有一个结果是真，最终结果就是真，注意这里讲的逻辑与和逻辑或区别于位操作符，位操作符是对二进制位的，逻辑操作符是对结果的(5是非0，就是真，0是假)，不要混淆了。

  为什么说&&和并且像、||和或者像，看代码。

  1.2.3逻辑操作符控制表达式求值

  我们再补充两个单目操作符，分别是++、--。int a = 10；a++；a的值会变成11。int b = 10；b--；b的值会变成9。这是后置++、--，放在变量后面，还有放在变量前面的是前置++、--，它们的不同在于是先使用还是先调整，请看代码：

  补充完后，我们来看一道题，了解逻辑操作符是如何控制表达式求值的。

  我们粗略分析一下，a++先使用后调整 也就是0 && ++b && d++; 然后接着算后面的运算，那答案就出错了，是计算机错了吗？不，计算机是不会出错的，我们要谦虚点，要么是自己打出bug了，要么就是自己分析得不对，这里是我们忽略了逻辑操作符有控制表达式求值这个点。

  正确的解析是：a++先使用，计算机算出a的值是0(为假)后无论如何结果都是假，它就没继续往下算了，到此终止，这就是短路求值，最后i被赋值0，只有a自增1，其它都不变，最后就是打印出屏幕的结果。

  如果把&&换成||，结果又是如何？换成||，当计算机遇到真的时候，就停止往下算，因为只要有真，||表达式的结果一定为真。总结来说：&&操作符遇到假就停止运算，||遇到真就停止运算，它们对表达式的值有控制作用。

  赋值操作符：=、+=、-=、*=、/=、&=、|=、^=、>>=、<<=。基本赋值操作符=是来给变量赋值的，还有加等，减等、乘等、除等，是复合赋值操作符，它们其实也很简单，代码一看便知：

  强制类型转换用(type)，也是一个单目操作符，它的作用改变变量的数据类型，比如，int i = 5；(float)i;就把i的类型从int转换成float了，在C语言中经 常需要使用到强制类型转换(type)，学到后面就get到了，当数据类型不相同的两个数进行操作时，编译器会报警告，因为类型不兼容。

  条件表达式，逗号表达式，以及另外几个操作符：.(点操作符)、->(箭头)、&(取地址操作符)、*(解引用操作符)我们到恰当的时候都会讲，大家看到这累了吧，休息一会吧~~，我也敲了好久。

  我们学了的和提到的单目操作符有：！、~、sizeof()、++、--、(type)、&，*。

  还有两个操作符现在可以讲，分别是[](下标引用操作符)是用于数组的、()函数调用操作符，函数调用操作符我们已经比较熟悉了。接下来我们来讲字符串和数组啦。

1.3字符串和数组

1.3.1字符串字面值

  C语言有没有字符串类型呢？答案是没有。什么是字符串，由一对双引号“”括起来的一串字符称为字符串字面值也简称为字符串，字符串的结束标志是(字符斜杠0) '\0',为了加快点进度，开始加速，请做好扶稳咯！后面多用代码来解释啦：

  补充：单独的一个“hello， world”这样一个字符串，叫做字符串字面值，在讲常量的时候，我们说3是一个常量字面值，对的，由双引号括起来的单独的一串字符是不能被修改的。

  arr3打印出bit是因为有斜杠0这个元素在数组里面，arr1打印效果与arr3一样，其实是因为“字符串”，双引号引起的字符串里隐藏了一个斜杠0，而arr2就没有斜杠0了，所以在打印的时候会一直打印下去直到遇到斜杠0才停止下来，期间我们只知道会打印bit、后面的值是随机值我们预料不到。

1.3.2数组的创建、初始化和访问

  创建数组就是确定元素类型、起个数组名、[]看元素个数。数组初始化用{}，每个元素用逗号隔开，初始化是在定义的时候赋值。

  访问数组是用下标操作符[],数组的每个元素都有对应的下标，下标从0开始。

  数组的下标的最大值是元素个数减一

1.4选择语句和循环语句

1.4.1if选择语句

  在生活中，我们总是有很多选择，简单到吃晚饭的时候，是选择吃外卖还是在学校食堂吃，当我们做出一个判断后，吃什么就确定下来了。意思就是说计算机在遇到选择结构的时候，会根据判断结果，选择性地执行。

  if语句是一个选择语句，我们要学单独一个if、if和else、if实现多分支与switch case语句实现多分支。

  {}代码块可以包含多条语句，也使代码更容易看懂。

  回忆一下，计算机中，0是假，一切非0为真。

1.4.2while循环语句

  日复一日，年复一年。不管风吹雨打，程序员都在敲代码提升自己，只因热爱和实现自己的价值。请看代码：

    心中有大厂，行稳志远！循环我们先讲这个while，后面会讲do while语句，for语句，for是最常用的一个，也会讲break，continue关键字的作用。敬请期待。

1.5函数与常见关键字

1.5.1函数基本了解

  函数是程序中非常重要的一个模块，子程序是对函数的一个描述，函数是由函数头，函数体组成的，函数头包括函数返回类型、函数名、参数列表(接收主调函数传过来的参数)。

  函数是一个方法，它解决的问题是当我们需要将两个数相加时，我们将加法封装成一个函数，通过调用函数并把参数传给函数，它就帮我们实现加法，大大简洁了代码。

  函数是一个相对独立的一段代码，它就是单纯帮你实现一个功能，这样就好，我们追求的函数是高内聚低耦合，一个函数实现自己的功能，尽量不要与外面的代码有重合的。

1.5.2C语言中32个关键字

  关键字是C语言固有的，不能修改，也不能自创。

auto关键字：每个局部变量都有被auto修饰，auto int a = 0；正因为每个都有，所以省略掉了，它是自动的意思，自动创建，自动销毁。

break是跳出switch case语句和循环语句用的。

continue是循环语句使用的后面会讲。

default(默认)：default字句在switch case语句中是一种默认的情况，当我们的值不符合case中的任何一个语句时，走的就是default语句，记得加上，养成好习惯。

extern关键字：用于声明外部变量，外部函数。

我们能不能使用另一个原文件里定义的变量呢？使用另一个文件里定义的函数呢？联系一下库函数要使用需要使用#include包含头文件，其实要使用变量，函数都需要声明，告诉编译器有这么个东西存在。

变量glo_bal定义在Add文件中，想在test.c里使用需要用extern来声明。

函数也一样，extern 函数返回类型 函数名 （函数参数类型），声明就可以用啦。

讲到extern就不得不提static关键字：

1.static修饰局部变量，延长局部变量的生命周期。

  实际上，当我们调试的时候，循环10次中static语句只执行一次，后面就都跳过了，没执行。

  a静态变量只能在main{}里使用。

  2.static修饰全局变量，改变了全局变量的作用范围。

  全局变量可以通过extern声明在其它文件中使用，但在定义的时候 static int a = 10； 它就只能在定义它的文件里使用。

  3.static修饰函数，改变了函数的链接性。

  函数同上，static int Add（int x，int y）后，Add只具有内链性，不具有外链性，因此如果函数是重要的不希望被人使用的可以加上这个静态关键字。

  register：寄存器关键字，目前很少使用了，它的加在变量前面是在告诉编译器，把这个变量存到寄存器中去，但存不存是编译器根据这个变量的使用情况存的。

struct结构体关键字（晚点讲）和union联合体关键字（C进阶讲），结构体非常重要

typedef关键字：类型重定义，给数据类型起个小名，叫小名也是在叫对应的数据类型。

1.6指针和结构体

1.6.1指针的本质

  指针本质上是一个地址，日常我们口中说的指针是指针变量，用来存放地址的变量。在学习指针之前我们有必要了解地址是怎么产生的。

  我们知道电脑有32位或64位机器，那么就有32根或64根地址线，每根地址线都能产生正电或负电，转换成数字信号就是0或1。那么总共有多少个组合呢，答案是2的32次方（32位），我们把每一个编号当作一个地址编号对应一个内存单元，那么问题又来了，一个内存单元大小是多少合适呢？1个bit位？还是一个字节？

1.6.2指针变量的创建

  当我们在创建变量的时候，变量存在内存中，它的内存编号是唯一的，我们希望能用一个变量存放它的地址，因为有一天我要通过存放的地址找到它，对变量进行操作。

  pa就是指针变量，int*是指针的类型。指针占用多少字节的空间，我们仔细一想，一个地址是由32个0或1组合成的32位，欲想存放一个地址，那是不是得4个字节才能放得下，是的，在32位机器下，指针类型创建的指针变量的大小就是4个字节，64位下是8个字节。

  再举个例子：char ch = ‘w’； 想要一个指针指向ch char* pc = &c；              p是pointer指针的意思。

1.6.3结构体的声明，访问

  结构体是用来描述复杂对象的好东西，结构体是由成员变量组成的，成员变量可以不止是一种数据类型。

 

  看到这里,相信你也很累了吧，看完这篇对C语言就有大概的一个了解，这只是一个轮廓。

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