初识 C 语言(一)

目录

  • 一、 第一个 C 程序
    • 1. printf() 函数和 stdio.h 头文件
    • 2. main() 函数和 return 语句
  • 二、类型和变量
    • 1. C 语言中的基本类型
    • 2. 变量的创建和命名规则
    • 3. 类型和变量的大小
  • 三、printf() 函数和 scanf() 函数
    • 1. printf() 函数的使用
    • 2. 各种类型的输出格式
    • 3. scanf() 函数的使用
    • 4. 各种类型的输入格式
  • 四、关键字
    • 1. C 语言的 32 个关键字下(不需要背,用多了自然就会)
  • 五、字符和 ASCII 编码
    • 1. ASCII 码表
    • 2. 字符的输入和输出
  • 六、字符串和空字符('\0')
    • 1. 字符串的存储
    • 2. 字符串的输入和输出
    • 3. 字符串输入的注意事项
  • 七、转义字符
  • 八、语句和分类
  • 九、注释

一、 第一个 C 程序

下面是一个简单的 C 程序

// 头文件
#include <stdio.h>

int main()
{
	// 打印 "Hello, everyone !"
	printf("Hello, everyone !\n");

	return 0;
}

该程序的输出结果如下:
在这里插入图片描述
在屏幕上面打印了短语 “Hello, everyone !”。

其实,根据我在代码中的注释,这个程序也很容易理解,接下来逐步分析程序的各个模块。

1. printf() 函数和 stdio.h 头文件

printf() 函数是 C 语言函数库中的标准输出函数,把圆括号中的参数显示在屏幕上。那么上述程序就在屏幕上显示字符串 “Hello, everyone !”(字符串是由双引号括起来的一系列字符,以空字符(‘\0’)结尾,后面的 \n 是转义字符,表示换行)。

如果我们要使用 C 函数库中的函数,就需要包含对应的头文件(就像你要用别人的东西需要别人同意)。而使用 printf() 函数就需要包含 stdio.h 头文件。头文件的包含格式为:#include <头文件名>

2. main() 函数和 return 语句

每一个 C 程序都是从 main() 函数开始的,且每个 C 程序有且只能有一个 main() 函数。就和读文章一样,我们读一篇文章是从第一段第一行开始从左往右读的;而 C 程序就是从 main() 函数的第一条语句开始往下执行的。

main() 函数的格式为:int main()

return 语句一般用在当函数的返回类型不为 void 时,给主调函数返回一个值或者结束函数的执行。而 main() 函数中的 return 0; 语句表示程序正常结束,没有异常。

3. 库函数
为了不再重复实现常⻅的代码,让程序员提升开发效率,C语⾔标准规定了⼀组函数,这些函数再由不同的编译器⼚商根据标准进⾏实现,提供给程序员使⽤。这些函数组成了⼀个函数库,被称为标准库,这些函数也被称为库函数。(设计程序主要就是用函数来实现相应的功能,一些基本的功能库函数中都有相应的标准函数,如:strlen() 函数计算字符串的长度)

二、类型和变量

程序设计过程中,需要存储各种各样的类型,也需要用它们的值进行计算。这些操作一般都通过变量来进行。

1. C 语言中的基本类型

(1)整型

整型用来存储整数。表示的范围从小到大为:short、int、long、long long。

(2)浮点型

浮点型用来存储带小数的值。表示的范围从小到大为:float、double、long double。(精度也是从小到大)

(3)字符型 —— char

字符型用来存储单个字符。如:‘a’、‘b’、‘1’、'\n’等。在 C 语言中用单引号来标识字符。

(4)布尔型 —— bool

布尔型用来存储逻辑真和假。在 C 语言中所有非 0 值为真,0 值为假。该类型主要用在需要判断或者状态表示的地方。

2. 变量的创建和命名规则

(1)创建变量

如下代码:

// 头文件
#include <stdio.h>

int main()
{
	// 创建一个 int 类型的变量并赋初值 10
	int a = 10;

	return 0;
}

上述代码创建了一个 int 变量 a,并给其赋初值。在 C 语言中等号(=)被称为赋值运算符,它的作用是把右侧的值赋给左边的变量。由此可见,变量的创建格式为:

类型 变量名;

初值 C 语言并没有规定一定要给,也可以后面通过赋值运算符进行赋值。但是,最好养成赋初值的习惯,因为变量创建的实质是向内存申请一块空间,然后我们通过变量名来访问这块空间。也就是在我们创建之前,这块空间是操作系统在使用,它存放了什么值进去我们并不知道(一般都是垃圾值),所以我们要对变量赋初值,防止使用垃圾值导致程序崩溃。

(2)创建多个变量

也可以一次性创建多个变量,只要中间使用逗号(,)隔开即可。

// 头文件
#include <stdio.h>

int main()
{
	// 创建多个个 int 类型的变量
	int a, b = 5, c, d = 6;

	return 0;
}

上述代码创建了 4 个 int 类型的变量,每个变量赋不赋初值都取决于自己,最好养成赋初值的习惯。也可以使用多行来创建变量。

(3)初始化和赋值

初始化其实就是前面说的,在创建变量的同时给其赋个初值。而赋值是在创建完了变量之后,通过赋值运算符对其值进行修改。

(4)变量的命名规则

变量名的实质实际上是用来标识特定数据存储位置的名称。编译器处理该变量时,其实是通过该变量名关联的地址找到该值来进行处理。

变量名只能由数字、字母和下划线组成,且不能由数字开头,区分大小写。不能和 C 语言中的关键字和保留字冲突。

如下代码:
在这里插入图片描述
第一行代码出错是因为 char 等类型是 C 语言的关键字,该变量名与关键字冲突。第二行代码是因为变量名 8aa 以数字开头。

(5)变量的使用规则

变量必须在第一次使用之前声明,其实就是要在使用之前创建变量。如:int a = 10; 或 int a; 这两条语句都声明了变量 a,就是告诉编译器,我们需要创建一个 int 类型的变量,让它找一块空间,把这块空间标识为 a。(其实这个一般也不用说,毕竟这个你都没有造这个东西,怎么去使用?)

3. 类型和变量的大小

我们可以通过 sizeof 运算符来计算 C 语言中类型和变量的大小。该运算符返回一个整数值,单位为字节(byte)。

如下代码:

// 头文件
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

int main()
{
	// 计算类型的大小
	printf("%zd\n", sizeof(bool));
	printf("%zd\n", sizeof(char));
	printf("%zd\n", sizeof(short));
	printf("%zd\n", sizeof(int));
	printf("%zd\n", sizeof(long));
	printf("%zd\n", sizeof(long long));
	printf("%zd\n", sizeof(float));
	printf("%zd\n", sizeof(double));

	return 0;
}

该程序的运行结果如下:

在这里插入图片描述

计算 bool 类型的大小,需要包含头文件 stdbool.h。其中的 %zd 是printf() 函数的一种输出格式,把后面的值按照前面的格式进行输出。而 %zd 对应 sizeof 运算符返回的整型的类型。

三、printf() 函数和 scanf() 函数

printf() 函数和 scanf() 函数分别是 C 语言中的标准输出函数和标准输入函数。

1. printf() 函数的使用

首先,该函数的一般格式为:printf(“…”, 对应数量的值)。这个有点抽象,直接看代码:

// 头文件
// 头文件
#include <stdio.h>

int main()
{
	// printf() 函数的使用
	printf("I have %d apples.\n", 5);

	int n = 5;
	printf("I have %d apples.\n", n);

	printf("I have 5 apples.\n");

	return 0;
}

上述代码中,该函数的第一个参数总是一个字符串,若该字符串中包含 % 这种输出格式,那么后面需要有相应的值,可以有一个也可以有多个,且前后一一对应。如果没有包含 % 这种输出格式,那么直接输出该字符串。

该程序的运行结果如下:
在这里插入图片描述

2. 各种类型的输出格式

char —— %c
short —— %hd
int   —— %d
long  —— %ld
long long —— %lld
float 和 double —— %f
long double —— %Lf

代码示例:

// 头文件
#include <stdio.h>

int main()
{
	// 各种类型 printf() 的示例
	char c = 'a';
	printf("%c\n", c);

	short a = 1;
	printf("%hd\n", a);

	int b = 2;
	printf("%d\n", b);

	long c = 3;
	printf("%ld\n", c);

	long long d = 4;
	printf("%lld\n", d);

	float e = 5.0;
	printf("%f\n", e);

	double f = 6.0;
	printf("%f\n", f);

	long double g = 7.0;
	printf("%Lf\n", g);

	return 0;
}

3. scanf() 函数的使用

scanf() 函数的使用和 printf() 函数类似,不同的是 scanf() 函数后面需要对应变量的地址。即: scanf(“…”, 对应数量的地址)。直接看代码:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

// 头文件
#include <stdio.h>

int main()
{
	// scanf() 函数的演示
	int a;
	printf("输入:");
	scanf("%d", &a);
	printf("输出:");
	printf("%d\n", a);

	return 0;
}

该程序运行之后,光标会停留等待你输入一个数,然后按下 enter 键确认输入完毕。如下:
在这里插入图片描述

在上述代码中,& 是取地址符,对变量使用该运算符可以得到该变量的地址。其他类型的 scanf() 函数使用和上述代码类似,只需要修改对应的输入格式和变量名。

4. 各种类型的输入格式

除了 double 类型输入的时候需要使用 %lf 以外,其他的类型的输入格式均和输入格式一致。

四、关键字

C 语言的关键字是具有特定含义、被编程语言保留使用的标识符。C 语言中的变量名不能和关键字冲突,且不能创建新的关键字。

1. C 语言的 32 个关键字下(不需要背,用多了自然就会)

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:在C99标准中加⼊了 inline 、 restrict 、 _Bool 、 _Complex 、 _Imaginary 等关键
字。

五、字符和 ASCII 编码

在 C 语言中,字符是用单引号括起来的单个字符,如:‘q’,‘@’,‘1’,‘.’ 等。字符的类型是 char,一般占 1 个字节。在 C 语言中,字符实际上是按照 ASCII 码(整数)进行存储的,如:字符 ‘a’ 对应 65,字符 ‘A’ 对应 97,空字符(‘\0’)对应 0 。

1. ASCII 码表

在这里插入图片描述
上述图片中的 dec 是十进制,oct 是八进制,hex 是十六进制。上面的 ASCII 码不需要全部记住,只需要记住几个关键的就行。

(1)数字字符、小写字母字符和大写字母字符都是连续的。所以,只需要记住字符 ‘0’ 对应 48,字符 ‘A’ 对应 65,字符 ‘a’ 对应 97 即可。
(2)空字符 ‘\0’ 对应 0

2. 字符的输入和输出

字符的输入和输出分别使用函数 scanf() 和 函数 printf(),格式均为 %c。

代码演示:

// 创建字符变量
char ch = 0;
// 输入
scanf("%c", &ch);
// 输出
printf("%c", ch);

也可以使用该字符对应的数字进行打印,如:
在这里插入图片描述

六、字符串和空字符(‘\0’)

在 C 语言中,字符串是用双引号括起来的一系列字符,且以空字符结尾。空字符是字符串结束的标志。如:“hello, world”。实际上末尾还有一个空字符。

1. 字符串的存储

在 C 语言中,使用字符数组来存储字符串。

代码演示:

// 使用字符数组存储字符串
char str1[20] = "abcdef";
char str2[20] = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', '\0' };
char str3[20] = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'};

上述代码中,第一条和第二条语句是初始化字符串的两种方式。而第三条语句是初始化字符数组而不是字符串,因为末尾没有空字符。而第一条语句编译器会在末尾自动添加空字符。

2. 字符串的输入和输出

字符串的输入和输出分别使用函数 scanf() 和函数 printf(),格式为 %s。

代码演示:
在这里插入图片描述
首先,把输入的字符存储到 str 数组中,然后再通过 str 打印。这里因为 str 本身就是该数组首元素的地址,所以不需要加取地址符(&)。这里只要记住,数组名是数组首元素的地址就可以了。

3. 字符串输入的注意事项

(1)使用 scanf() 函数进行输入时,会跳过前面的空白直到读取第一个非空白字符,且再次遇到空白结束输入。(空白指空格、制表符和换行符)

代码演示:
在这里插入图片描述
(2)输入的时候要提前思考一下输入字符串的最大字符数,然后创建适当大小的字符数组,如果输入的字符数超过了字符数组的最大容量,将会产生数据覆盖相邻内存区域、程序崩溃等现象。

代码演示:
在这里插入图片描述

七、转义字符

转义字符是 C 语言中一种特殊的字符表示方法,用于表示一些无法直接输入或具有特殊含义的字符。如:‘\0’,'\n’等。其中,反斜杠(\)是转义字符的标志。

• \? :在书写连续多个问号时使⽤,防⽌他们被解析成三字⺟词,在新的编译器上没法验证了。
• \’ :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 :警报,这会使得终端发出警报声或出现闪烁,或者两者同时发⽣。
• \b :退格键,光标回退⼀个字符,但不删除字符。
• \f :换⻚符,光标移到下⼀⻚。在现代系统上,这已经反映不出来了,⾏为改成类似于 \v 。
• \n :换⾏符。
• \r :回⻋符,光标移到同⼀⾏的开头。
• \t :制表符,光标移到下⼀个⽔平制表位,通常是下⼀个4/8的倍数。
• \v :垂直分隔符,光标移到下⼀个垂直制表位,通常是下⼀⾏的同⼀列。

两个特殊的转义字符:
• \ddd :ddd表⽰1~3个⼋进制的数字
• \xdd :dd表⽰2个⼗六进制数字。

上述两个转义字符分别把八进制和十六进制转换为十进制,然后找到对应 ASCII 码的字符。如:字符 ‘A’ 的 ASCII 值为 65,所以也可以写成 ‘\101’ 和 ‘\x41’。

代码演示:
在这里插入图片描述

八、语句和分类

函数是 C 语言程序设计的模块,而函数又由一条条语句组成。C 语言的语句主要分为以下五类:
(1)空语句
(2)表达式语句
(3)函数调用语句
(4)复合语句
(5)控制语句

1. 空语句
空语句就是一个分号。

// 空语句
;

2. 表达式语句
表达式语句就是表达式后面加上个分号。

int a = 10, b = 20;
// 表达式语句
a = b + 1;

3. 函数调用语句
函数调用的时候加上分号就是函数调用语句。我们使用 printf() 和 scanf() 函数时,就是函数调用语句。

// 函数调用语句
printf("Hello, world\n");

4. 复合语句
复合语句其实就是代码块,包含在花括号中的一条或者多条语句。主要用在 if 判断语句或者 while 循环语句中。

// 代码块
{
int a = 0;
int b = 0;
a = b + 10;
}

5. 控制语句
控制语句⽤于控制程序的执⾏流程,以实现程序的各种结构⽅式(C语⾔⽀持三种结构:顺序结构、选择结构、循环结构),它们由特定的语句定义符组成,C语⾔有九种控制语句。
可分成以下三类:

  1. 条件判断语句也叫分⽀语句:if语句、switch语句;
  2. 循环执⾏语句:dowhile语句、while语句、for语句;
  3. 转向语句:break语句、goto语句、continue语句、return语句。

九、注释

注释是程序员对代码的说明,主要是让程序员自己和他人读代码时更容易理解。而编译器编译代码时会忽略注释(删除)。C 语言有两种注释方式:

(1)/* … */
这种方式能一次性注释多行,如下代码:
在这里插入图片描述
但是,该方式不能嵌套注释,因为 /* 会和离它最近的 */ 配对,如下代码:
在这里插入图片描述
(2)// …
该注释方式是从 C++ 引入的,这种注释方式只能注释一行,如下代码:
在这里插入图片描述

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