C 语言从回忆到重识 -- 1基础知识

资料来源：《C Primer Plus 6》

基础知识

发明者

• Dennis Ritch
• Ken Thompson

C 语言标准

• 最初：K&R C
• 第一个 ANSI/ISO C 标准：ANSI C (即 C89)
  • 国际化标准组织与1990年采用了这套 C 标准（ISO C 即 C90）,ISO C 和 ANSI C 是完全相同的标准；
    • 信任程序员
    • 不要妨碍程序员做需要做的事
    • 保持语言精练简单
    • 只提供一种方法执行一项操作
    • 让程序运行更快，即使不能保证其可移植性
• C99 标准
  • ANSI/ISO 联合委员会最终于 1999 年发布
  • 遵循最初 C90 标准
  • 支持国际化编程
  • 弥补缺陷
  • 提高计算的实用性
• C11 标准
  • 2011 年发布

C 语言是编译型语言；

使用步骤

• 定义程序目标
• 设计程序
• 编写代码
• 编译
• 运行程序
• 测试和调试程序
• 维护和修改程序

C 语言是可移植性语言；

helloC.c

#include <stdio.h>
int main(void) {
	printf("你好");
	return 0;
}

链接器

在 C 语言中，所有变量必须先声明才能使用；

关键字和保留标识符

• K&R
  • auto
  • break
  • case
  • char
  • continue
  • default
  • do
  • double
  • else
  • extern
  • float
  • for
  • goto
  • if
  • int
  • long
  • register
  • restrict
  • return
  • short
  • sizeof
  • static
  • struct
  • switch
  • typedef
  • union
  • unsigned
  • void
  • while
• C90
  • signed
  • enum
  • volatile
• C99
  • inline
• C11
  • _Alignas
  • _Alignof
  • _Atomic
  • _Bool
  • _Complex
  • _Generic
  • _Imaginary
  • _Noreturn
  • _Static_assert
  • _Thread_local

数据和C

• 常量 constant
• 变量 variable

数据类型

• K&R
  • int
  • long
  • short
  • unsigned
  • char 存储字符（字母或标点 即 ASCII 码）
  • float %f %.2f
  • double %f、%e(科学计数法)
• C90
  • signed
  • void
• C99
  • _Bool true false
  • _Complex 复数
  • _Imaginary 虚数

以上除 void 外，均为基本数据类型；

数据类型组合

• short int
• long int
• long long int (C99)
• long long (C99)
• long double
• unsigned 无符号
  • unsigned int (C90)
  • unsigned long int (C90)
  • unsigned long (C90)
  • unsigned short (C90)
  • unsigned long long int (C99)
  • unsigned long long (C99)

转义字符

指针 pointer （前缀 & ），scanf(”%d“, &value);

类型大小：printf("size is %zd \n", sizeof(long)); sizeof 为内置运算符；

字符串

strlen 函数

#include <stdio.h>
#include <string.h>

void testChar(void) {
    char name[40];
    int size, letters;

    printf("please input:");
    scanf("%s", name);
    size = sizeof name;
    letters = strlen(name);
    printf("name is %s , sizeof is %d , strlen is %d \n", name, size, letters);
}
// name is hello , sizeof is 40 , strlen is 5 

注意：name 没有使用前缀 & ；但如果输入的是 int 型的变量则需要加 & 前缀，因为 name 是 char 数组的名称，本身就是地址索引；

注意：scanf() 读取字符串时只能读取一个单词，若需要读取一个完整的句子，可以使用 fgets() 函数；

预处理器指令 #define

• 用于定义常量，值不可改变；
• 编译程序时，会统一替换：compile-time substitution
• 格式 ： #define NAME value

#define PI 3.1415926

void testDefine(void) {
    float area = 3 * 3 * PI;
    printf("PI is %.2f", area);
}

字符串

• 字符串本质上是 char 数组
• 包裹在双引号 ”“ 之间
• 以空字符 '\0' 结尾（空字符 \0 是非打印字符，其 ASCII 码为 0）
  • 例如字符串 ”a“ ,其本质是由两个 char 组成 ：‘a’、’\0’

#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define HELLO "hello"

void testLength(void) {
    printf("string is %s , sizeof is %lu , strlen is %lu \n", HELLO, sizeof(HELLO), strlen(HELLO));
}
// string is hello , sizeof is 6 , strlen is 5 

即 sizeof 的长度包含 ‘\0’ ；

const 限定符

• C90 标准新增的关键字，用于限定一个变量为只读；
• const int MONTHS = 12; // 在程序中不可更改
• limits.h 和 float.h 头文件中包含一些常用的 明示常量

I/O 函数

• printf()
• scanf()

长字符串

    printf("这是一个"
           "长句子\n");

运算符和表达式

运算符

• 赋值运算符 =
• 加法运算符 +
• 减法运算符 -
• 符号运算法
• 乘法运算符 *
• 除法运算符 /
• sizeof 运算符和 size_t 类型
  • C 语言规定，sizeof 返回 size_t 类型的值（这是一个无符号整数类型）
• 求模运算符 %
• 递增运算符 ++
• 递减运算符 –
• 相等运算符 ==

typedef int 别名;
别名 x = 2;

表达式和语句

表达式 由运算符和运算对象组成；

强制类型转换

long x = 2L;
int mice = (int)1.6 + (int)x;

理论情况下，应该避免自动类型转换，尤其是类型降级（导致精度失真）；

循环

• for
• while
• do while

关系运算符

• <
• <=
• >
• >=
• ==
• !=

while

void testWhile(int x) {
    int i = 0, sum = 0;
    while (i < x) {
        sum = sum + i;
        i++;
    }
    printf("1 + ... + n = %d (n = %d) \n", sum, x);
}

在 C 中，所有非零视为真，只有 0 被视为假；

C99 新增类型 _Bool 类型表示真假；（C99 还提供了stdool.h ,该头文件让 bool 定义为 _Bool 的别称）；

优先级

for

void testFor(int x) {
    int i, sum = 0;
    for (i = 0; i <= x; i++) {
        sum = sum + i;
    }
    printf("1 + ... + n = %d (n = %d) \n", sum, x);
}

其它赋值运算符

• +=
• -=
• *=
• /=
• %=

出口条件循环 do while

字符数组和字符串

分支和跳转

关键字

• if else
• switch case default
• continue
• break
• goto

if else

int testIfelse(int x) {
    if (x >= 60) {
        return x;
    } else if (x >= 30) {
        return x / 2;
    } else {
        return 0;
    }
}

putchar

#include <stdio.h>

#define SPACE ' '

void putcharTest(void) {
    char ch = getchar();
    while (ch != '\n') {
        if (ch == SPACE) {
            putchar(ch);
        } else {
            putchar(ch + 1);
        }
        ch = getchar();
    }
    putchar(ch);
}

ctype.h 字符函数

逻辑运算符

• &&
• ||
• !

iso646.h

可以用 and 代替 &&， or 代替 || , not 代替 !；

#include <iso646.h>

int testIso646(int x) {
    if (x % 2 == 0 and x % 3 == 0) {
        return x;
    }

    if (x / 5 == 0 or x / 7 == 0) {
        return x;
    }

    if (not x / 100 == 0) {
        return x;
    }
    return 0;
}

优先级

a > b && b > c || b > d 相当于 ((a > b)&&(b > c)) || (b > d)

?= (三目运算符)

int test1(int x) {
    return x < 0 ? -x : x;
}

continue break

• continue 继续循环 （只能用于循环中）
• break 退出执行 （可用于循环和 switch 语句中）

switch case default

void testSwitch(int x) {
    switch (x) {
        case 0:
            printf("%d", x);
        case 1:
            printf("%d", x);
            break;
        case 2:
        case 3:
        case 4:
            printf("x>1 --> %d", x);
        default:
            printf("not print");
    }
}

goto

goto 语句在 C 中仍然可用，但是 C 不用 goto 语句也能运行良好；K&R 提到 goto 语句 易被滥用，并建议谨慎使用，或者根本不用；

void testGoto(int x) {

    int flag, bill;
    if (x > 12)
        goto a;
    goto b;

    a:
    x = x * 1.05;
    flag = 2;
    b:
    bill = x * flag;
}

字符输入输出和输入验证

略