C 学习笔记 II

C 学习笔记 II

C 的编程机制

C 具有良好的可移植性,可以在很多操作系统下使用:UNIX、Linux、MS-DOS、macOS、Windows… 在不同的操作系统 (OS) 或者环境下写 C 的编译器和过程一般会有所不同

在 C 语言编写过程中,编写的内容—— 源代码 一般以文本文件存储在以。c 为文件拓展名的文件中。比如:example.c,在文件名中,英文句号 (.) 前面部分称为 基本名,英文句号 (.) 后面部分是 文件拓展名

C 的基本策略是:用程序把源代码文件——>可执行文件(包括可直接运行的机器语言代码),典型的步骤是使用编——>链接——>运行,其中编译器把源代码转换成中间代码,链接器把中间代码和其他代码合并,生成可执行文件,这种策略使得 C 可以方便地对程序进行 模块化 设计。

C 模块化的好处是:对于一个项目,可以先独立编译单独的模块,然后再用链接器合并已编译的模块。如果需要更改某个模块,不必因此重新编译其他模块。此外链接器还将你编写的程序和预编译的库代码进行合并。

C 编译器和链接器

UNIX C

C 最开始为 UNIX 系统开发而生,这是 UNIX 下使用 C 的过程图:

UNIX C

GNU&&LLVM

关于 GNU 和 LLVM 可以看目录 [参考资料] 中的维基百科

GNU 编译器集合也就是 GCC,其中包含 C 的编译器 GCC C,在 UNIX、Linux、Windows 等操作系统下都有可以使用的 GCC 编译器,当然也包括 C 的编译器 GCC C,它跟随 C 标准的改动,对最新的新标准支持较好。一般地,使用 gcc 命令调用 GCC C 编译器,而很多使用 gcc 的系统又使用 cc 作为 gcc 的别名。

LLVM 项目可以说是 cc 的另一个替代品,它使用 Clang 编译器处理 C(使用 clang 调用),Clang 对最新的 C 标准的支持也很好。

对于 gcc 和 clang:

# 显示所使用的编译器及其版本
$ gcc-v
# GCC 最基本的用法:(options 是所需参数、filenames 是文件名)
$ gcc [options][filenames]
# gcc/clang 选择调用不同 C 标准,比如
$ gcc -std=c99 inform.c #调用 C99 标准
$ gcc -std=clx inform.c #调用 C11 之前草案标准
$ gcc -std=c11 inform.c #调用 C11 标准

C 中的令牌(Tokens)

令牌 是程序的最小元素,令牌的类型有:关键字标识符常量字符串运算符 等。

关键字(Keywords)

关键字是 C 中预定义的保留字,每个保留字均有特定功能或与特定功能相关联,它们对编译器有特殊意义。

C 中共有 32 个关键字:

////
autodoubleintstruct
breakelselongswitch
caseenumregistertypedef
charexternreturnunion
continueforsignedvoid
doifstaticwhile
defaultgotosizeofvolatile
constfloatshortunsigned

printf 函数

printf() 函数是刚开始使用比较多的一个函数,它负责打印输出信息到屏幕;printfprint(打印)和 一个 fformat )组成

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("%i \n", 6);
    return 0;
}
# 输出结果是 6

printf() 可以在输出文本中指定 占位符,上面的 %i 就是一个 占位符占位符在一个半角逗号后面的就是实际替换占位符的值,比如上面用 6 替换 %i,根据替换值的类型,需要用不同的 占位符

  • %a:浮点数
  • %A:浮点数
  • %c:字符
  • %d:十进制整数
  • %e:使用科学计数法的浮点数,指数部分的 e 为小写
  • %E:使用科学计数法的浮点数,指数部分的 E 为大写
  • %i:整数,基本等同于 %d
  • %f:小数(包含 float 类型和 double 类型)
  • %g:6 个有效数字的浮点数。整数部分一旦超过 6 位,就会自动转为科学计数法,指数部分的 e 为小写
  • %G:等同于 %g,唯一的区别是指数部分的 E 为大写
  • %hd:十进制 short int 类型
  • %ho:八进制 short int 类型
  • %hx:十六进制 short int 类型
  • %huunsigned short int 类型
  • %ld:十进制 long int 类型
  • %lo:八进制 long int 类型
  • %lx:十六进制 long int 类型
  • %luunsigned long int 类型
  • %lld:十进制 long long int 类型
  • %llo:八进制 long long int 类型
  • %llx:十六进制 long long int 类型
  • %lluunsigned long long int 类型
  • %Le:科学计数法表示的 long double 类型浮点数
  • %Lflong double 类型浮点数
  • %n:已输出的字符串数量。该占位符本身不输出,只将值存储在指定变量之中
  • %o:八进制整数
  • %p:指针
  • %s:字符串
  • %u:无符号整数 unsigned int
  • %x:十六进制整数
  • %zdsize_t 类型
  • %%:输出一个 %

标识符(Identifiers)

C 中标识符用于明明变量、函数、数组等,可以由由用户定义这些标识符,由字母、数字和下划线组成,关键字(Keywords)不能作为标识符

标识符命名规则:

  • 必须以字母或者下划线开头
  • 只能使用字母、数字和下划线,不允许使用其他特殊字符、标点符号
  • 不能包含空格
  • 不应该是 C 的关键字
  • 最长为 31 个字符

常量(Constant)

常量是固定值,就像是常规的变量,在定义后不能进行修改并且在程序执行期间不会改变。这些固定的值,又叫做字面量

常量可以是任何基本数据类型,比如:

  • 整数常量
  • 浮点常量
  • 字符常量
  • 字符串字面值
  • 枚举常量

下面是常量的数据类型的一些实例:

整数常量

整数常量可以是八进制、十进制、十六进制的常量

前缀指定基数:0x/0X 表示十六进制,0 表示八进制,十进制一般不带前缀

后缀是 U 和 L 的组合:U 是无符号整数(unsigned),L 是长整数(long)U 和 L 可以是大写/小写的任意顺序,比如:

85         /* 十进制 */
0213       /* 八进制 */
0x4b       /* 十六进制 */
30         /* 整数 */
30u        /* 无符号整数 */
30l        /* 长整数 */
30ul       /* 无符号长整数 */
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 */

浮点变量

浮点常量由整数部分、小数点、小数部分和指数部分组成,使用小数或者指数形式来表示。

小数形式表示:必须包含小数点、指数或者同时包含两者;

指数形式表示:必须包含整数部分、小数部分,或同时包含两者,带符号的指数使用 e 或者 E 引入,比如:

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 */

字符常量

字符常量使用 单引号 括起来,比如: s 可存储在 char类型 的简单变量中,字符常量可以是一个普通字符( 如 s )、一个转义序列( 如 \n )或者一个通用字符( 如 \u02C0 ),在 C 中,一些特定的字符前面有反斜杠 \\ 时,它们就会变成有特殊含义的 转义序列 (escape sequence),转义序列 用于代表难以表示或无法输入的字符,像 t 代表 Tab 键,\b 代表 Backspace 键,比如:

转义序列含义
\\ 字符
\‘‘ 字符
\““ 字符
?? 字符
\a警报铃声
\b退格键
\f换页符
\n换行符
\r回车
\t水平制表符
\v垂直制表符
\ooo一到三位的八进制数
\xhh . . .一个或多个数字的十六进制数

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。

可以使用空格做分隔符,把一个很长的字符串常量进行分行,比如下面这三种实际显示就是相同的:

# 第一种
"hello,world"
# 第二种    
"hello,\
dear"
# 第三种
"hello, " "w" "orld"

定义常量

在 C 中,有两种简单的定义常量的方式( #defineconst 关键字),定义常量时经常以 大写英文字母 形式。

下面是两个实例:

  1. 使用 #define 预处理
#include <stdio.h>

#define LENGTH 10   
#define WIDTH  5
#define NEWLINE '\n'

int main()
{

   int area;  
  
   area = LENGTH * WIDTH;
   printf("value of area : %d", area);
   printf("%c", NEWLINE);

   return 0;
}
  1. 使用 const 关键字
#include <stdio.h>

int main()
{
   const int  LENGTH = 10;
   const int  WIDTH  = 5;
   const char NEWLINE = '\n';
   int area;  
   
   area = LENGTH * WIDTH;
   printf("value of area : %d", area);
   printf("%c", NEWLINE);

   return 0;
}

上面两个例子的结果一样

value of area : 50

字符串(String)

字符串是以 null 空字符 \\0 结尾的一维字符数组,此空字符表示字符串已结束,字符串始终用双引号 "" 引起来,C 编译器 会在 初始化数组 时,自动把 \0 放在字符串的末尾。在 C 语言中声明字符串,比如:

char greeting[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};

也可以写成下面的:(数组初始化规则)

char greeting[] = "Hello";

上面的字符串在内存中可以如下图所示:

C 中操作字符串的函数:

函数目的
strcpy(s1, s2);复制字符串 s2 到字符串 s1
strcat(s1, s2);连接字符串 s2 到字符串 s1 的末尾
strlen(s1);返回字符串 s1 的长度
strcmp(s1, s2);如果 s1 和 s2 是相同的,则返回 0;如果 s1<s2 则返回小于 0;如果 s1>s2 则返回大于 0
strchr(s1, ch);返回一个指针,指向字符串 s1 中字符 ch 的第一次出现的位置
strstr(s1, s2);返回一个指针,指向字符串 s1 中字符串 s2 的第一次出现的位置

比如:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main ()
{
   char str1[12] = "Hello";
   char str2[12] = "World";
   char str3[12];
   int  len ;
 
   /* 复制 str1 到 str3 */
   strcpy(str3, str1);
   printf("strcpy( str3, str1):%s\n", str3 );
 
   /* 连接 str1 和 str2 */
   strcat( str1, str2);
   printf("strcat( str1, str2):%s\n", str1 );
 
   /* 连接后,str1 的总长度 */
   len = strlen(str1);
   printf("strlen(str1):%d\n", len );
 
   return 0;
}

则会有

strcpy( str3, str1 ):Hello
strcat( str1, str2 ):HelloWorld
strlen( str1 ):10

运算符(Operators)

运算符 是一种告诉编译器执行特定数学或逻辑操作的符号。C 中提供了以下类型的运算符:

  • 算数运算符
  • 关系运算符
  • 逻辑运算符
  • 位运算符
  • 赋值运算符
  • 杂项运算符

算数运算符

给定变量 AB,在 C 中常用的算数运算符罗列如下:

运算符描述结果
+两操作数相加A+B
-前一个操作数减去后一个操作数A-B
*两操作数相乘A*B
/两操作数相除(分子/分母)A/B
%取模,整除后的余数A/B 后的余数
++自增运算符,整数值+1A+1 或者 B+1
--自减运算符,整数值-1A-1 或者 B-1

特别地,对于 a++和++a,相同点都是给 a 的值+1,不同点是 a++是先赋值再+1,而++a 则是先+1 再赋值

#include <stdio.h>
int main()
{
	int c;
	int a = 10;
	c = a++;
	printf( "先赋值后运算:\n" );
	printf( "Line 1 - c 的值是 %d\n", c );
	printf( "Line 2 - a 的值是 %d\n", a );
	a = 10;
	c = a--;
	printf( "Line 3 - c 的值是 %d\n", c );
	printf( "Line 4 - a 的值是 %d\n", a );
	printf( "先运算后赋值:\n" );
	a = 10;
	c = ++a;
	printf( "Line 5 - c 的值是 %d\n", c );
	printf( "Line 6 - a 的值是 %d\n", a );
	a = 10;
	c = --a;
	printf( "Line 7 - c 的值是 %d\n", c );
	printf( "Line 8 - a 的值是 %d\n", a );
}

则会有:

先赋值后运算:
Line 1 - c 的值是 10
Line 2 - a 的值是 11
Line 3 - c 的值是 10
Line 4 - a 的值是 9
先运算后赋值:
Line 5 - c 的值是 11
Line 6 - a 的值是 11
Line 7 - c 的值是 9
Line 8 - a 的值是 9

关系运算符

给定变量AB,在 C 中常见的关系运算符有:

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)
!=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)
>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)
<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)
>=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)
<=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)

比如:

#include <stdio.h>

int main()
{
	int	a = 21;
	int	b = 10;
	int	c;

	if ( a == b )
	{
		printf( "Line 1 - a 等于 b\n" );
	}else  {
		printf( "Line 1 - a 不等于 b\n" );
	}
	if ( a < b )
	{
		printf( "Line 2 - a 小于 b\n" );
	}else  {
		printf( "Line 2 - a 不小于 b\n" );
	}
	if ( a > b )
	{
		printf( "Line 3 - a 大于 b\n" );
	}else  {
		printf( "Line 3 - a 不大于 b\n" );
	}
	/* 改变 a 和 b 的值 */
	a = 5;
	b = 20;
	if ( a <= b )
	{
		printf( "Line 4 - a 小于或等于 b\n" );
	}
	if ( b >= a )
	{
		printf( "Line 5 - b 大于或等于 b\n" );
	}
}

输出结果

Line 1 - a 不等于 b
Line 2 - a 不小于 b
Line 3 - a 大于 b
Line 4 - a 小于或等于 b
Line 5 - b 大于或等于 b

逻辑运算符

给定变量AB,在 C 中常见的逻辑运算符有:

运算符描述实例
&&逻辑与运算符(A&&B)
||逻辑或运算符(A||B)
!逻辑非运算符!(A&&B)

位运算符

所谓 位运算,就是对一个比特(Bit)位进行操作。比特(Bit)是一个电子元器件,8 个比特构成一个字节(Byte),它已经是粒度最小的可操作单元了。

C 中提供了 6 种位运算符:

运算符说明
&按位与运算
|按位或运算
^按位异或运算
~取反运算
<<左移运算
>>右移运算

C 的位运算比较复杂,深究请看 参考资料

赋值运算符

给定变量 ABC,在 C 语言中支持的赋值运算符:

运算符描述例子
=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

运算符描述例子
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 a 在内存中的实际地址
*指向一个变量*a; 将指向一个变量(指针)
?:条件表达式如果条件为真 ? 则值为 X : 否则值为 Y

运算符优先级

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

参考资料

作者

Dejavu

发布于

2019-11-09

更新于

2021-09-25

许可协议

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