前言
2022年05月21，今天是星期六。利用休息的时间给考研的妹妹补习C语言基础，从零开始给她补习，考研不到7个月的时间，每一个为自己努力的人都值得鼓掌，跨专业考研的确挺难，我提供一切支持，也希望她能顺利上岸。
1、C语言程序结构
#include <stdio.h>
int main()
{
/* 我的第一个 C 程序 */
printf("Hello, World! \n");
return 0;
}
接下来我们讲解一下上面这段程序：
程序的第一行 #include <stdio.h> 是预处理器指令，告诉 C 编译器在实际编译之前要包含 stdio.h 文件。 下一行 int main() 是主函数，程序从这里开始执行。 下一行 /.../ 将会被编译器忽略，这里放置程序的注释内容。它们被称为程序的注释。 下一行 printf(...) 是 C 中另一个可用的函数，会在屏幕上显示消息 "Hello, World!"。 下一行 return 0; 终止 main() 函数，并返回值 0。
2、变量
命名规则：变量的名称可以由字母、数字和下划线字符组成。它必须以字母或下划线开头。大写字母和小写字母是不同的，因为 C 是大小写敏感的.
2.1 变量的类型
/**
1、char 占一个字节 'H' 'c' 'a' '3'
2、int 占四个字节 2^32 672 3223 343
3、float 占4个字节
4、double 占8个字节
5、void
# 其他的一些类型：比如枚举、指针、数组、结构、共用体等等
*/
2.2 如何定义变量
变量定义就是告诉编译器在何处创建变量的存储，以及如何创建变量的存储。变量定义指定一个数据类型，并包含了该类型的一个或多个变量的列表，如下所示：
变量的类型 变量名;
变量的类型 变量名，变量名,变量名，变量名;
-----------------------------------------
int ad=4;
char c='3';
double =3;
extern int d = 3, f = 5; // d 和 f 的声明与初始化
int d = 3, f = 5; // 定义并初始化 d 和 f
byte z = 22; // 定义并初始化 z
char x = 'x'; // 变量 x 的值为 'x'
2.3变量的声明
变量声明向编译器保证变量以指定的类型和名称存在，这样编译器在不需要知道变量完整细节的情况下也能继续进一步的编译。变量声明只在编译时有它的意义，在程序连接时编译器需要实际的变量声明。
变量的声明有两种情况：
- 1、一种是需要建立存储空间的。例如：int a 在声明的时候就已经建立了存储空间。
- 2、另一种是不需要建立存储空间的，通过使用extern关键字声明变量名而不定义它。 例如：extern int a 其中变量 a 可以在别的文件中定义的。
- 除非有extern关键字，否则都是变量的定义。
extern int i; //声明，不是定义
int i; //声明，也是定义
3、函数
函数是一组一起执行一个任务的语句。每个 C 程序都至少有一个函数，即主函数 main() 。函数可以理解为方法
函数声明告诉编译器函数的名称、返回类型和参数。函数定义提供了函数的实际主体
## 函数的声明
extern int i; //变量的声明
int add(int a,int b); // 函数的声明 返回值是int类型，方法名是add ，有两个int类型的入参
3.1 函数的定义
char function_name( parameter list )
{
body of the function;
return '4';
}
函数参数
如果函数要使用参数，则必须声明接受参数值的变量。这些变量称为函数的形式参数。
形式参数就像函数内的其他局部变量，在进入函数时被创建，退出函数时被销毁。
当调用函数时，有两种向函数传递参数的方式：
| 调用类型 | 描述 |
|---|---|
| 传值调用 | 该方法把参数的实际值复制给函数的形式参数。在这种情况下，修改函数内的形式参数不会影响实际参数。 |
| 引用调用 | 通过指针传递方式，形参为指向实参地址的指针，当对形参的指向操作时，就相当于对实参本身进行的操作。 |
默认情况下，C 使用传值调用来传递参数。一般来说，这意味着函数内的代码不能改变用于调用函数的实际参数。
4、常量
4.1整形常量
整数常量可以是十进制、八进制或十六进制的常量。前缀指定基数：0x 或 0X 表示十六进制，0 表示八进制，不带前缀则默认表示十进制。整数常量也可以带一个后缀，后缀是 U 和 L 的组合，U 表示无符号整数（unsigned），L 表示长整数（long）。后缀可以是大写，也可以是小写，U 和 L 的顺序任意。下面列举几个整数常量的实例：
212 /* 合法的 */
215u /* 合法的 */
0xFeeL /* 合法的 */
078 /* 非法的：8 不是八进制的数字 */
032UU /* 非法的：不能重复后缀 */
4.2浮点常量
浮点常量由整数部分、小数点、小数部分和指数部分组成。您可以使用小数形式或者指数形式来表示浮点常量。
当使用小数形式表示时，必须包含整数部分、小数部分，或同时包含两者。当使用指数形式表示时， 必须包含小数点、指数，或同时包含两者。带符号的指数是用 e 或 E 引入的。
3.14159 /* 合法的 */
314159E-5L /* 合法的 */
510E /* 非法的：不完整的指数 */
210f /* 非法的：没有小数或指数 */
.e55 /* 非法的：缺少整数或分数 */
4.3字符串常量
字符串字面值或常量是括在双引号 "" 中的，一个字符串包含类似于字符常量的字符：普通的字符、转义序列和通用的字符。
"hello, dear"
"hello, \
dear"
"hello, " "d" "ear"
4.4定义常量
在 C 中，有两种简单的定义常量的方式：常量命名规则：每个字母都大写
- 使用 #define 预处理器。
- 使用 const 关键字。
#define identifier value
#define LENGTH 10
#define WIDTH 5
-----------------------------
const type variable = value;
const int LENGTH = 10;
const int WIDTH = 5;
const char NEWLINE = '\n';
5、运算符
运算符是一种告诉编译器执行特定的数学或逻辑操作的符号。C 语言内置了丰富的运算符，并提供了以下类型的运算符：
- 算术运算符
- 关系运算符
- 逻辑运算符
- 位运算符
- 赋值运算符
- 杂项运算符
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 21;
int b = 10;
int c ;
c = a + b;
printf("Line 1 - c 的值是 %d\n", c );
c = a - b;
printf("Line 2 - c 的值是 %d\n", c );
c = a * b;
printf("Line 3 - c 的值是 %d\n", c );
c = a / b;
printf("Line 4 - c 的值是 %d\n", c );
c = a % b;
printf("Line 5 - c 的值是 %d\n", c );
c = a++; // 赋值后再加 1 ，c 为 21，a 为 22
printf("Line 6 - c 的值是 %d\n", c );
c = a--; // 赋值后再减 1 ，c 为 22 ，a 为 21
printf("Line 7 - c 的值是 %d\n", c );
}
5.1关系运算符
| 运算符 | 描述 | 实例 |
|---|---|---|
| == | 检查两个操作数的值是否相等，如果相等则条件为真。 | (A == B) 为假。 |
| != | 检查两个操作数的值是否相等，如果不相等则条件为真。 | (A != B) 为真。 |
| > | 检查左操作数的值是否大于右操作数的值，如果是则条件为真。 | (A > B) 为假。 |
| < | 检查左操作数的值是否小于右操作数的值，如果是则条件为真。 | (A < B) 为真。 |
| >= | 检查左操作数的值是否大于或等于右操作数的值，如果是则条件为真。 | (A >= B) 为假。 |
| <= | 检查左操作数的值是否小于或等于右操作数的值，如果是则条件为真。 | (A <= B) 为真。 |
5.2 逻辑运算符
| 运算符 | 描述 | 实例 |
|---|---|---|
| && | 称为逻辑与运算符。如果两个操作数都非零，则条件为真。 | (A && B) 为假。 |
| || | 称为逻辑或运算符。如果两个操作数中有任意一个非零，则条件为真。 | (A || B) 为真。 |
| ! | 称为逻辑非运算符。用来逆转操作数的逻辑状态。如果条件为真则逻辑非运算符将使其为假。 | !(A && B) 为真。 |
5.3位运算
位运算符作用于位，并逐位执行操作。&、 | 和 ^ 的真值表如下所示：
| p | q | p & q | p | q | p ^ q |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
A = 0011 1100
B = 0000 1101
\-----------------=
A&B = 0000 1100
A|B = 0011 1101
A^B = 0011 0001
~A = 1100 0011
| << | 二进制左移运算符。将一个运算对象的各二进制位全部左移若干位（左边的二进制位丢弃，右边补0）。 | A << 2 将得到 240，即为 1111 0000 |
|---|---|---|
| >> | 二进制右移运算符。将一个数的各二进制位全部右移若干位，正数左补0，负数左补1，右边丢弃。 | A |
6、赋值运算符
下表列出了 C 语言支持的赋值运算符：
| 运算符 | 描述 | 实例 |
|---|---|---|
| = | 简单的赋值运算符，把右边操作数的值赋给左边操作数 | C = A + B 将把 A + B 的值赋给 C |
| += | 加且赋值运算符，把右边操作数加上左边操作数的结果赋值给左边操作数 | C += A 相当于 C = C + A |
| -= | 减且赋值运算符，把左边操作数减去右边操作数的结果赋值给左边操作数 | C -= A 相当于 C = C - A |
| *= | 乘且赋值运算符，把右边操作数乘以左边操作数的结果赋值给左边操作数 | C *= A 相当于 C = C * A |
| /= | 除且赋值运算符，把左边操作数除以右边操作数的结果赋值给左边操作数 | C /= A 相当于 C = C / A |
| %= | 求模且赋值运算符，求两个操作数的模赋值给左边操作数 | C %= A 相当于 C = C % A |
| <<= | 左移且赋值运算符 | C <<= 2 等同于 C = C << 2 |
| >>= | 右移且赋值运算符 | C >>= 2 等同于 C = C >> 2 |
| &= | 按位与且赋值运算符 | C &= 2 等同于 C = C & 2 |
| ^= | 按位异或且赋值运算符 | C ^= 2 等同于 C = C ^ 2 |
| |= | 按位或且赋值运算符 | C |= 2 等同于 C = C | 2 |
杂项运算符 ↦ sizeof & 三元
下表列出了 C 语言支持的其他一些重要的运算符，包括 sizeof 和 ? :。
| 运算符 | 描述 | 实例 |
|---|---|---|
| sizeof() | 返回变量的大小。 | sizeof(a) 将返回 4，其中 a 是整数。 |
| & | 返回变量的地址。 | &a; 将给出变量的实际地址。 |
| * | 指向一个变量。 | *a; 将指向一个变量。 |
| ? : | 条件表达式 | 如果条件为真 ? 则值为 X : 否则值为 Y |
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 4;
short b;
double c;
int* ptr;
/* sizeof 运算符实例 */
printf("Line 1 - 变量 a 的大小 = %lu\n", sizeof(a) );
printf("Line 2 - 变量 b 的大小 = %lu\n", sizeof(b) );
printf("Line 3 - 变量 c 的大小 = %lu\n", sizeof(c) );
/* & 和 * 运算符实例 */
ptr = &a; /* 'ptr' 现在包含 'a' 的地址 */
printf("a 的值是 %d\n", a);
printf("*ptr 是 %d\n", *ptr);
/* 三元运算符实例 */
a = 10;
b = (a == 1) ? 20: 30;
printf( "b 的值是 %d\n", b );
b = (a == 10) ? 20: 30;
printf( "b 的值是 %d\n", b );
}
7、C 中的运算符优先级
运算符的优先级确定表达式中项的组合。这会影响到一个表达式如何计算。某些运算符比其他运算符有更高的优先级，例如，乘除运算符具有比加减运算符更高的优先级。
例如 x = 7 + 3 * 2，在这里，x 被赋值为 13，而不是 20，因为运算符 * 具有比 + 更高的优先级，所以首先计算乘法 3*2，然后再加上 7。
下表将按运算符优先级从高到低列出各个运算符，具有较高优先级的运算符出现在表格的上面，具有较低优先级的运算符出现在表格的下面。在表达式中，较高优先级的运算符会优先被计算。
| 类别 | 运算符 | 结合性 |
|---|---|---|
| 后缀 | () [] -> . ++ - - | 从左到右 |
| 一元 | + - ! ~ ++ - - (type)* & sizeof | 从右到左 |
| 乘除 | * / % | 从左到右 |
| 加减 | + - | 从左到右 |
| 移位 | << >> | 从左到右 |
| 关系 | < <= > >= | 从左到右 |
| 相等 | == != | 从左到右 |
| 位与 AND | & | 从左到右 |
| 位异或 XOR | ^ | 从左到右 |
| 位或 OR | | | 从左到右 |
| 逻辑与 AND | && | 从左到右 |
| 逻辑或 OR | || | 从左到右 |
| 条件 | ?: | 从右到左 |
| 赋值 | = += -= *= /= %=>>= <<= &= ^= |= | 从右到左 |
| 逗号 | , | 从左到右 |
8、循环类型
C 语言提供了以下几种循环类型。点击链接查看每个类型的细节。
| 循环类型 | 描述 |
|---|---|
| while 循环 | 当给定条件为真时，重复语句或语句组。它会在执行循环主体之前测试条件。 |
| for 循环 | 多次执行一个语句序列，简化管理循环变量的代码。 |
| do...while 循环 | 除了它是在循环主体结尾测试条件外，其他与 while 语句类似。 |
| 嵌套循环 | 您可以在 while、for 或 do..while 循环内使用一个或多个循环。 |
C 语言中 while 循环的语法：
while(condition)
{
代码块
}
for 循环允许您编写一个执行指定次数的循环控制结构。
C 语言中 for 循环的语法：
for ( init; condition; increment ) {
代码块
}
printf("a 的值： %d\n", a);
C 语言中 do...while 循环的语法：
do
{
代码块
}while( condition );
9、C 数组
C 语言支持数组数据结构，它可以存储一个固定大小的相同类型元素的顺序集合。
9.1数组的声明
type arrayName [ arraySize ];
------------声明数组-----------------
double balance[10];
int person[20];
------------声明数组并初始化-----------------
double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};
balance[4] = 52.0;
9.2 二维数组
多维数组最简单的形式是二维数组。一个二维数组，在本质上，是一个一维数组的列表。声明一个 x 行 y 列的二维整型数组，形式如下：
type arrayName [ x ][ y ];
其中，type 可以是任意有效的 C 数据类型，arrayName 是一个有效的 C 标识符。一个二维数组可以被认为是一个带有 x 行和 y 列的表格。下面是一个二维数组，包含 3 行和 4 列：
int x[3][4];
9.2.3 二维数组初始化
// 第一种形式
int a[3][4] = {
{0, 1, 2, 3} , /* 初始化索引号为 0 的行 */
{4, 5, 6, 7} , /* 初始化索引号为 1 的行 */
{8, 9, 10, 11} /* 初始化索引号为 2 的行 */
};
// 第二种形式
int a[3][4] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11};
---------------------------------------------------------
#include <stdio.h>
/*程序示例*/
int main ()
{
/* 一个带有 5 行 2 列的数组 */
int a[5][2] = { {0,0}, {1,2}, {2,4}, {3,6},{4,8}};
int i, j;
/* 输出数组中每个元素的值 */
for ( i = 0; i < 5; i++ )
{
for ( j = 0; j < 2; j++ )
{
printf("a[%d][%d] = %d\n", i,j, a[i][j] );
}
}
return 0;
}
/*运行结果*/
a[0][0] = 0
a[0][1] = 0
a[1][0] = 1
a[1][1] = 2
a[2][0] = 2
a[2][1] = 4
a[3][0] = 3
a[3][1] = 6
a[4][0] = 4
a[4][1] = 8
--------------------
0 0
1 2
2 4
3 6
4 8
10、指针
正如您所知道的，每一个变量都有一个内存位置，每一个内存位置都定义了可使用 & 运算符访问的地址，它表示了在内存中的一个地址。
#include <stdio.h>
int main ()
{
int var_runoob = 10;
int *p; // 定义指针变量
p = &var_runoob;
printf("var_runoob 变量的地址： %p\n", p);
return 0;
}
10.1什么是指针？
指针就是内存地址，指针变量是用来存放内存地址的变量。就像其他变量或常量一样，您必须在使用指针存储其他变量地址之前，对其进行声明。指针变量声明的一般形式为：
type *var_name;
int *ip; /* 一个整型的指针 */
double *dp; /* 一个 double 型的指针 */
float *fp; /* 一个浮点型的指针 */
char *ch; /* 一个字符型的指针 */
10.2如何使用指针？
使用指针时会频繁进行以下几个操作：定义一个指针变量、把变量地址赋值给指针、访问指针变量中可用地址的值。这些是通过使用一元运算符 ***** 来返回位于操作数所指定地址的变量的值。下面的实例涉及到了这些操作：
#include <stdio.h>
int main ()
{
int var = 20; /* 实际变量的声明 */
int *ip; /* 指针变量的声明 */
ip = &var; /* 在指针变量中存储 var 的地址 */
printf("var 变量的地址: %p\n", &var );
/* 在指针变量中存储的地址 */
printf("ip 变量存储的地址: %p\n", ip );
/* 使用指针访问值 */
printf("*ip 变量的值: %d\n", *ip );
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
var 变量的地址: 0x7ffeeef168d8
ip 变量存储的地址: 0x7ffeeef168d8
*ip 变量的值: 20
10.3 C 中的 NULL 指针
在变量声明的时候，如果没有确切的地址可以赋值，为指针变量赋一个 NULL 值是一个良好的编程习惯。赋为 NULL 值的指针被称为空指针。
NULL 指针是一个定义在标准库中的值为零的常量。请看下面的程序：
#include <stdio.h>
int main ()
{
int *ptr = NULL;
printf("ptr 的地址是 %p\n", ptr );
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
ptr 的地址是 0x0
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