2022-08-22 16:17 C++ 发布于湖南

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【通俗易懂】C语言教程----初识C语言

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。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，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，该标准更好的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。

2. 第一个C语言程序

#include <stdio.h>//引用头文件，使我们可以使用C语言库本身就已经提供给我们的函数，即库函数
int main()//main()是主函数
{
    printf("hello world\n");//printf()是输出函数，'\n'是换行的意思
    return 0;//使程序退出，0的意思是程序正常退出
}
//解释：
//main函数是程序的入口
//一个工程中main函数有且仅有一个

程序执行结果：

3. 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

//C语言有没有字符串类型？

答案：C语言本身并没有字符串类型，我们在C语言程序中使用的字符串实际上是字符数组，即多个字符构成的就是字符串！

下面是字符串的两种定义方式：

#include<stdio.h>
int main()
{
    char string1[] = "abc";
    char string2[] = { 'a','b','c' };
    return 0;
}

这两种方式的区别并不在此处进行详细的讲解，在后面会进行详细的讲解，此处只是希望大家能够了解即可！

为什么出现这么的类型？

答案：一方面是能够存储更加多样的数据，便于进行数据处理；另一方面的原因就是为了能够更好节约我们的内存空间！至于为什么会这么说呢，后面关于不同数据类型所占的内存空间大小的时候大家能够了解到，并且对其能够有一个更加深入的了解。

每种类型的大小是多少？

#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));
    printf("%d\n", sizeof(long double));
    return 0;
}

下面即为代码的运行结果：

类型的使用：

char ch = 'w';
int weight = 120;
int salary = 20000;

3. 变量、常量

生活中的有些值是不变的（比如：圆周率，性别，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，变的值C语言中用变量来表示。

3.1 定义变量的方法

int age = 150;
float weight = 45.5f;
char ch = 'w';

3.2 变量的分类

局部变量
全局变量

#include <stdio.h>
int global = 2019;//全局变量
int main()
{
    int local = 2018;//局部变量
    //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;
}

输出结果展示：

总结：

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，这就是我们常说的局部优先原则！

3.3 变量的使用

#include <stdio.h>
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;
}

此处简单带大家了解一下printf()函数和scanf()函数！

printf()函数：输出函数。在双引号内的将进行输出，而%就是控制变量的输出格式，即起到了格式控制的作用，比如%d就是将变量以整型的形式进行打印输出到屏幕上来，%c则是以字符型的形式进行打印输出！在逗号后面的就是我们想要输出的变量，在这个地方需要大家进行注意，%格式控制一定要与后面的变量进行意义对应！

scanf()函数：输入函数。跟上面的一样，%也是进行格式控制，不过此处与前面的区别就是此处是进行输入的格式控制，比如%d，就是将我们的输入的内容以整型的形式存储到我们的变量中，此处与前面也一样，都要与逗号后面的变量进行严格的对应，但此处仍然有一个需要大家进行注意的点，比如我们在输入时，我们在%d %d两个%d中间有一个空格进行分隔，那么我们在通过键盘进行输入的时候也要在两个变量中间进行分隔，即我们的输入要与双引号之间的内容进行严格第对应！

由于本节旨在带大家进行初识C语言，所以不进行过多的讲解！

3.4 变量的作用域和生命周期

（1）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。

（2）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。

3.5 常量

C语言中的常量和变量的定义的形式有所差异。

C语言中的常量分为以下以下几种：

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

const修饰的常变量：

#include <stdio.h>
//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！会报警告！！！
 
    //#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;
}

注：

上面例子上的 pai 被称为 const 修饰的常变量， const 修饰的常变量在C语言中只是在语法层面限制了变量 pai 不能直接被改变，但是 pai 本质上还是一个变量的，所以叫常变量。

4. 字符串+转义字符+注释

4.1 字符串

"hello bit.\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。

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 <stdio.h>
//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;
}

在着我们可以看到，我们在输出arr2时出现了乱码形式，为什么会出现这种情况呢？因为在arr2中并不包含字符串的结束标志即'\0'，所以会出现上面的乱码！

注意：

1、在我们用printf()函数以字符串形式进行输出时，只有遇到'\0'才会停止输出！

2、我们在使用上面arr1这种形式进行定义字符串时，在""里面的字符串中就已经自动包含了字符串的结束标志即'\0'！

3、当我们在使用{}字符串的定义的方式时我们一定要记得加上字符串的结束标志，虽然我们有时候用不到，但这却是我们必须要做的，这也是一个合格的程序员必备的素养，当然，有的时候确实并不需要加上，在新手期间，建议还是加上。

4.2 转义字符

假如我们要在屏幕上打印一个目录： c:\code\test.c

我们该如何写代码？

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("c:\code\test.c\n");
    return 0;
}

但其实打印结果是这样的：

这里就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。

下面看一些转义字符。

下面是一个简单的练习：

#include <stdio.h>
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;
}

下面是一道笔试题，带大家来了解一下吧！

//程序输出什么？
#include <stdio.h>
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;
}

下面是我们在VS上的运行结果：

为什么会得到上面的结果呢？

我们首先来了解一下strlen()，这个函数的作用是求字符串的长度，当遇到字符串的结束标志时将停止，但是大家需要注意一点，就是字符串的结束标志'\0'本身并不作为字符串长度的一部分。

我们先看上面这一段代码，strlen()括号中的字符串内容为abcdef还有字符串的结束标志'\0'，但是由于字符串的结束标志并不作为字符串长度的一部分，所以字符串的长度为6。

接下来我们来看下一段代码，上面我们已经了解了转义字符，此处需要给大家明确一个概念，转义字符被我们看作成是一个字符，即使它的形式是\后面跟了1个或者多个字符，但strlen()函数只把它看成是一个字符。所以为什么我们的编译器给出上面的结果也就不难理解了，在上面的结果也就不难理解了，\t是一个转义字符，\62也是一个转义字符，为什么8不跟着一块呢？因为\后面跟的是八进制，即只包含0到7的数字，不能包含8，所以8不被包含在内！后面还有已给\t也是一个转义字符！最终得出14的结果！

5. 注释

代码中有不需要的代码可以直接删除，也可以注释掉
代码中有些代码比较难懂，可以加一下注释文字

比如：

#include <stdio.h>
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;
}

注释有两种风格：

C语言风格的注释 /*xxxxxx*/ 缺陷：不能嵌套注释
C++风格的注释 //xxxxxxxx 可以注释一行也可以注释多行

6. 选择语句

如果你好好学习，校招时拿一个好offer，走上人生巅峰，你女朋友继续陪在你的身边！

如果你不学习，毕业等于失业，你女朋友跟你分手了！

这就是选择！

#include <stdio.h>
int main()
{
    int coding = 0;
    printf("你会去敲代码吗？（选择1 or 0）:>");
    scanf("%d", &coding);
    if (coding == 1)
    {
        printf("坚持，你会有好offer，女朋友陪在身边\n");
    }
    else
    {
        printf("毕业即失业，女朋友跟你分手\n");
    }
    return 0;
}

下面是运行截图：

7. 循环语句

C语言中如何实现循环呢？

while语句-讲解
for语句（后期讲）
do ... while语句（后期讲）

#include <stdio.h>
int main()
{
    int line = 0;
    while (line <= 20000)
    {
        line++;
        printf("我要继续努力敲代码\n");
    }
    if (line > 20000)
        printf("好offer\n");
    return 0;
}

8. 函数

#include <stdio.h>
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 <stdio.h>
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。

9. 数组

要存储1-10的数字，怎么存储？

C语言中给了数组的定义：一组相同类型元素的集合.

9.1 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

9.2 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的。

比如：

int arr[10] = {0};
//如果数组10个元素，下标的范围是0-9

9.3 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;
}

运行结果如下图所示：

10. 操作符

算术操作符

+ 加
- 减
* 乘
/ 除
% 取余

运算符有很多，此处不再一一列举！后面的内容中会讲！

#include<stdio.h>
int main()
{
    int a = 10;
    int b = 5;
    int c = 3;
    printf("%d\n", a + b);
    printf("%d\n", a - b);
    printf("%d\n", a * b);
    printf("%d\n", a / b);
    printf("%d\n", a % c);
    return 0;
}

下面是运行结果：

11. 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

先不进行全面的介绍，后面会逐步进行介绍的！此处先简要给大家介绍几个！

11.1 关键字 typedef

typedef 顾名思义是类型定义，这里应该理解为类型重命名。

比如：

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;
}

11.2 关键字static

在C语言中：

static是用来修饰变量和函数的

修饰局部变量-称为静态局部变量
修饰全局变量-称为静态全局变量
修饰函数-称为静态函数

11.2.1 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();
    }
    return 0;
}
//代码2
#include <stdio.h>
void test()
{
    //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();
    }
    return 0;
}

代码1运行结果：

代码2运行结果：

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。

11.2.2 修饰全局变量

注：add.c和test.c代表两个不同的源文件

//代码1
//add.c
int g_val = 2018;
//test.c
int main()
{
    printf("%d\n", g_val);
    return 0;
}
//代码2
//add.c
static int g_val = 2018;
//test.c
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。

结论：

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。

11.2.3 修饰函数

//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.

结论：

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。

12. #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 <stdio.h>
int main()
{
    int sum = ADD(2, 3);
    printf("sum = %d\n", sum);
 
    sum = 10 * ADD(2, 3);
    printf("sum = %d\n", sum);
 
    return 0;
}

运行结果：

13. 指针

13.1 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 <stdio.h>
int main()
{
    int num = 10;
    &num;//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;
}

那地址如何存储，需要定义指针变量。

int num = 10;
int *p;//p为一个整形指针变量
p = &num;

指针的使用实例：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int num = 10;
    int* p = &num;
    *p = 20;
    return 0;
}

以整形指针举例，可以推广到其他类型，如：

#include <stdio.h>
int main()
{
    char ch = 'w';
    char* pc = &ch;
    *pc = 'q';
    printf("%c\n", ch);
    return 0;
}

13.2 指针变量的大小

#include <stdio.h>
//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;
}

上述即为32位平台！

上述为64位平台！

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。

14. 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);

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