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C简介

一、基本概念和特点

1、基本概念：C 是一门 面向过程 强类型 静态 编译型 高级语言

2、C语言的特点如下：

• C语言是一个有结构化程序设计、具有变量作用域以及递归功能的过程式语言；
• C语言传递参数均是以值传递，另外也可以传递指针；
• 不同的变量类型可以用结构体组合在一起；
• 部份的变量类型可以转换，例如整型和字符型变量；
• 通过指针，C语言可以容易的对存储器进行低级控制；
• 预编译处理让C语言的编译更具有弹性；

二、hello world

#include <stdio.h>

int main()
{
   /* 我的第一个 C 程序 */
   printf("Hello, World! \n");  
   return 0;
}

*******************tips***********************
• 编译 C 程序请先安装 GCC 编译器；

基础知识

一、基本语法

• C 的令牌（Tokens）是最小词法/语法元素，可以是关键字、标识符、常量、字符串值，或者是一个符号；
• C语句也是以分号结束，且分号不能少；
• 注释和 java 一样（单行和多行）；
• 标识符命名规则也和 java 一致；
• C语言对大小写敏感；

二、数据类型

1、整数类型

• char-----unsigned char（1）
• short-----unsigned short（2）
• int-----unsigned int（4）
• long-----unsigned long（8）
• long int------long long

2、浮点类型：float（4）----double（8）----long double（16）

3、void 类型

• 函数的返回值和参数为空都可以用 void；
• 指针指向 void：类型为 void * 的指针代表对象的地址，而不是类型。例如，内存分配函数 void *malloc( size_t size ); 返回指向 void 的指针，可以转换为任何数据类型。

4、类型转换

•  自动转换（隐式转换），基本的方向如下：

• 有时候需要进行强制转换，下面的例子是否进行强制转换得到的结果是不同的

#include <stdio.h>
 
int main()
{
   int sum = 17, count = 5;
   double mean; 
   mean =  (double)sum / count;
   printf("Value of mean : %f\n", mean ); // result is 3.4
   mean =  sum / count;
   printf("Value of mean : %f\n", mean ); //result is 3.0
}

 

三、变量、常量、存储类和运算符

1、变量

（1）变量的申明和定义

extern int i; //声明，不是定义
int i; //声明，也是定义

• 定义是需要分配存储空间的，而仅仅申明不需要；

（2）关于左值和右值

• 左值：指向内存位置的表达式被称为左值（lvalue）表达式；
• 右值：指的是存储在内存中某些地址的数值；
• 总结：变量是左值，可以出现在等号的左右两边；数字是右值，不能出现在赋值号的左边；

2、常量

（1）四种常量

• 整数常量和浮点常量：
• 字符常量和字符串常量（区分单括号和双括号）：转义字符的用法和其他的语言差不多；

（2）常量定义

#define LENGTH 10   
const int  WIDTH  = 5;

3、存储类（类似于 java 中的修饰符）

• auto：局部变量默认的存储类，只能修饰局部变量；
• register：修饰的还是局部变量，但是这个局部变量比较特殊，一般是存在寄存器（CPU）中的，不能使用一元的 & 运算符（不在内存中）；被 register 修饰不一定就是存在寄存器，而是可能存在寄存器（受硬件条件影响）
• static：修饰局部变量，在程序的整个生命周期这个局部变量都不会销毁；修饰全局变量，会使变量的作用域限制在声明它的文件内（在另外的文件中即使用 extern 也无法访问），只要在同一个文件中怎么调用都行；
• extern：是用来在另一个文件中声明一个全局变量或函数（引用其他文件的非 static 的全局变量和函数）；

4、运算符

• 算数运算符也是支持 ++ 和 -- 的，用法和 java 一样；
• 位移运算比 java 少了无符号的右移，其余一致；
• 其他运算符：sizeof     &取地址     *a 指向一个变量；

四、语句和函数

1、语句

• 判断：if---else 和 switch（break），用法和 java 基本是一样；
• 循环：while、for 和 do--while，用法也是和 java 一致的，也支持continue 和 break，还有goto（跳转到标记的行，不建议使用）；

2、函数

• 函数声明：int max(int num1, int num2)；使用在前面，定义在后面的话，需要在使用之前进行函数的声明；
• 函数传参：值传递（不会改变实参的值）和引用传递（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）；

3、作用域

• 全局变量：全局变量保存在内存的全局存储区中，占用静态的存储单元；自动初始化；
• 局部变量：局部变量保存在栈中，只有在所在函数被调用时才动态地为变量分配存储单元；需要手动初始化；
• 函数形参：被当作该函数的局部变量；

数据类型（扩展）

一、数组

1、基本使用

• 数组的声明和初始化如下，访问还是通过下标访问；
• 数组容量的获取可以使用：double haha[4]；int len  = sizeof(haha)/sizeof(double)；
• 多维数组的使用和 java 没有太大的差异；
• 数组名 balance 和 &balance 的值是一样的，但意义不同，前者是数组的首元素地址，后者是整个数组的地址；一般情况等同来用不会有太大的问题；参考资料

double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};
double balance[] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};

2、数组作函数参数和返回值

 

• 返回数组一定要将函数内的数组声明为 static；不允许返回一个完整的数组，只能返回一个指针（数组名），函数的定义的时候返回值也要写指针；
• 类似指针作形参 voidmyFunction(intparam)，可以传递一个数组（这里的变量名 param 和数组名实际代表的都是地址，可以等同看待）；

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• C语言随机数使用：srand((unsigned)time(NULL))；rand()；

• 计算机内存的基本单位是 byte，而不是 bit；

 3、指向数组的指针和指针数组

（1）指向数组的指针

• 在如下定义的前提下，*(balance + 4) 是一种访问 balance[4] 数据的合法方式

double *p;
double balance[10];
p = balance;

（2）指针数组

• 首先这是一个数组；
• 其次这个数组的元素都是指针，存的是指向其他变量的地址；
• 可以用一个指向字符的指针数组来存储一个字符串列表，使用如下：

char *names[] = {
               "Zara Ali",
               "Hina Ali",
               "Nuha Ali",
               "Sara Ali",
};

（3）指向指针的指针

• 多级的间接寻址的方式，会形成指针链

int  var;
int  *ptr;
int  **pptr;

var = 3000;
ptr = &var;
pptr = &ptr;

printf("Value of var = %d\n", var );
printf("Value available at *ptr = %d\n", *ptr );
printf("Value available at **pptr = %d\n", **pptr);

二、枚举

 1、枚举的定义和使用

• 枚举的本质就是一些离散的整数值；
• 枚举的定义和使用如下所示：

enum DAY
{
      MON=1, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN
};
enum DAY day;

2、其他说明

• 枚举的遍历：值连续的枚举可以循环遍历；
• 整数转换为枚举类型：（enum DAY）1；
• 枚举在 switch 语句中的应用（java 中也可以）；

三、指针

1、指针是什么：指针是一个特殊的变量，这个变量的值是另一个变量的地址

2、指针怎么用

#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("Address of var variable: %p\n", &var  ); 
   /* 在指针变量中存储的地址 */
   printf("Address stored in ip variable: %p\n", ip );
   /* 使用指针访问值 */
   printf("Value of *ip variable: %d\n", *ip ); 
   
   return 0;
}

3、指针使用细节

• 指针的递增递减和比较：指针支持 ++ -- 等算数操作和 <> 等比较运算；
• 函数指针：指向函数的指针，给函数指针赋值时，可以用&fun或直接用函数名fun，二者基本是等效的，都能取到函数的地址；
• 回调函数：（示例参考）

• 函数指针变量可以作为某个函数的参数来使用的
• 回调函数就是一个通过函数指针调用的函数
• 回调函数是由别人的函数执行时调用你实现的函数

四、字符串

1、字符串的本质和定义

•  字符串的本质就是字符数组，其定义的形式是这样的：char greeting[] = "Hello"

2、字符串常用函数（如下的函数都是在 c 的标准库<string.h>中的）

五、结构体（有点类似于 java 中的类的概念）

1、结构体的定义、初始化和访问

•  数组是用来存储相同类型的数据的，而结构体是用来组织相关联的不同类型的数据的，其定义和初始化如下：
• 结构体成员的访问方式和 java 中类成员的访问方式是类似的（book.title），需要注意的是c语言中字符串是不能直接赋值的，要使用strcpy函数来赋值（定义初始化的时候例外）；

struct Books
{
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
} book = {"C 语言", "test", "编程语言", 123456};

2、结构体做函数参数和指向结构的指针

• 结构体做函数的参数的使用和其他类型做函数参数没啥不同；
• 指向结构体的指针使用：定义和通过指针访问结构体的成员

struct Books *book;  //define 
book->title   //access member

3、位域的概念

• 位域的个人的理解就是对字节（byte）进行更加精确的位（bit）划分，利用划分出来的位段来存储数据，这样可以节省存储空间，并且便于处理；
• 位域的定义如下，访问按照结构体成员的一般方式即可访问

struct bs{
    int a:8;
    int b:2;
    int c:6;
}data;

• 关于位域的几点说明：

• 位域在本质上就是一种结构类型，不过其成员是按二进位分配的；
• 位域可以是无名位域，只用来作填充或调整位置，是不能使用的；
• 关于位域的跨字节问题：很多教程说位域不能跨字节，但是实测是可以的，限制是不能超过原有类型的字节数（int 位域划分就不能超过 32 位）；
• 位域的赋值超过位数限定范围不会报错但是数值会出现重置的现象（4位的位域赋值 17，打印出来的值就是1）；

4、用结构体实现类似于面向对象的编程方式

int max(int,int);

struct ren{
    
    int (*mymax)(int,int);
    char name[50];
} ren1 = {max,"haha"};
 
int main(void)
{
    struct ren ren2;
    strcpy(ren2.name,"ren2");
    ren2.mymax = max;
    printf("ren2 name = %s\n",ren2.name);
    printf("ren2 max = %d\n",ren2.mymax(34,1000));
    return 0;
}

int max(int a,int b){
    return a>b?a:b;
}

 

六、共用体

• 共用体 是一种特殊的数据类型，允许在相同的内存位置存储不同的数据类型；
• 可以定义一个带有多成员的共用体，但是任何时候只能有一个成员带有值，且占用的空间是按成员中占用空间最大的那个来算的；
• 共用体变量同时使用会导致后面的覆盖前面的，使得前面的赋值出现损失，所以不要同时使用；
• 共用体的定义和使用和结构体是差不多的：

union Data
{
   int i;
   float f;
   char  str[20];
};
union Data haha;
haha.i = 10;

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• typedef 可以用来为内置的数据类型和自定义的数据类型取别名，定义之后使用该类型可以直接用别名替代；
• typedef 和 #define：

• typedef 仅限于为类型定义符号名称，#define 不仅可以为类型定义别名，也能为数值定义别名；
• typedef 是由编译器执行解释的，#define 语句是由预编译器进行处理的；

输入&输出

一、基本输入输出（需要标准库的支持<stdio.h>）

1、printf 和 scanf（格式化输出）

• scanf("%s %d", str, i) 期待你的输入的类型和需要的类型相同，否则有可能报错；
• scanf 遇到空格就会停止读取，所以 "this is test" 对 scanf 来说是三个字符串；

2、getchar 和 putchar（一个字符的输入和输出）

3、gets 和 puts（一行一行地读写，需要提供一个缓冲区）

char str[100];
gets( str );
puts( str );

二、文件读写

1、文件打开（fopen）

2、文件关闭（fclose）

3、文件写入（写字符：fputc  写字符串：fputs 和 fprintf）

4、文件读取（读字符：fgetc  读字符串：fgets 和 fscanf ----fgets 按行读取，而 fscanf 是以空格作为结束的）

5、二进制输入输出函数（fread 和 fwrite）

FILE * fp;
fp = fopen ("file.txt", "w+");
fprintf(fp, "%s %s %s %d", "We", "are", "in", 2014);
fclose(fp);

预处理器和头文件

一、预处理器和宏

1、二者的概念

• 预处理器就是一个文本替换的工具；
• C 语言中的宏就是实现文本替换功能的C代码；

2、预处理器指令和运算符

• 常见的预处理器指令如下：

• 运算符：续行符（\）、字符串常量化运算符（#）、标记粘贴运算符（##）、defined() 运算符

3、预定义宏和参数化宏

•  预定义宏常用的如下，不能直接修改：

• __DATE__： 当前日期，一个以 "MMM DD YYYY" 格式表示的字符常量
• __TIME__ ：当前时间，一个以 "HH:MM:SS" 格式表示的字符常量
• __FILE__ ：这会包含当前文件名，一个字符串常量

• 可以使用参数化的宏来模拟函数，必须要注意的是宏饿本质就是用来文本替换的，所以下面的实例中括号绝对不能少，少了可能出错：

int square(int x) {
   return x * x;
}
可以用如下的来替换：
#define square(x) ((x) * (x))

 

二、头文件（这里的用法类似于java中的import）

1、基本语法

• #include <file>      引用系统头文件
• #include  "file"       引用用户头文件

2、只引用一次

#ifndef HEADER_FILE
#define HEADER_FILE
int max(int x,int y){return x;}
#endif

3、条件引用

#if SYSTEM_1
   # include "system_1.h"
#elif SYSTEM_2
   # include "system_2.h"
#elif SYSTEM_3
   ...
#endif

 错误-递归-可变参-内存管理-命令行参数-排序算法

一、错误处理

1、C 语言没有提供类似 java 的错误处理的机制，只能在错误发生的时候输出一些错误的信息

2、错误信息的输出

• 在发生错误时，大多数的 C 或 UNIX 函数调用返回 1 或 NULL，同时会设置一个错误代码 errno，该错误代码是全局变量，表示在函数调用期间发生了错误；
• C 语言提供了 perror() 和 strerror() 函数来显示与 errno 相关的文本消息

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

extern int errno ;

int main ()
{
   FILE * pf;
   int errnum;
   pf = fopen ("unexist.txt", "rb");
   if (pf == NULL)
   {
      errnum = errno;
      fprintf(stderr, "错误号: %d\n", errno);
      perror("通过 perror 输出错误");
      fprintf(stderr, "打开文件错误: %s\n", strerror( errnum ));
   }
   else
   {
      fclose (pf);
   }
   return 0;
}

3、程序的退出状态：程序正常退出exit(0)；程序发生异常exit(-1)；

二、递归

• 1、所谓的递归就是函数自己调用自己，最经典的例子就是斐波那契数列的实现；
• 2、递归一定要有退出条件，不然会形成死循环，导致程序出错；
• 3、递归的次数不可过多，次数过多的话效率十分低下，还容易导致栈的溢出；

#include <stdio.h>
 
int fibonaci(int i)
{
   if(i == 0)
   {
      return 0;
   }
   if(i == 1)
   {
      return 1;
   }
   return fibonaci(i-1) + fibonaci(i-2);
}
 
int  main()
{
    int i;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
       printf("%d\t\n", fibonaci(i));
    }
    return 0;
}

三、可变参（参数的数量不定）

1、可变参的使用要依赖于 C 的标准库：#include<stdarg.h>

• 库变量：va_list（参数列表）
• 库函数：va_arg（访问参数的某个项）、va_start（初始化valist）、va_end（清理valist内存）

2、详细使用示例

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
 
double average(int num,...)
{
 
    va_list valist;
    double sum = 0.0;
    int i;
 
    /* 为 num 个参数初始化 valist */
    va_start(valist, num);
 
    /* 访问所有赋给 valist 的参数 */
    for (i = 0; i < num; i++)
    {
       sum += va_arg(valist, int);
    }
    /* 清理为 valist 保留的内存 */
    va_end(valist);
 
    return sum/num;
}
 
int main()
{
   printf("Average of 2, 3, 4, 5 = %f\n", average(4, 2,3,4,5));
   printf("Average of 5, 10, 15 = %f\n", average(3, 5,10,15));
}

 

四、内存管理

1、可变参的使用要依赖于 C 的标准库：#include<stdlib.h>

• 动态分配内存：calloc（int num，int size）、malloc（int num）
• 释放内存：free(void *address)
• 重新分配内存：realloc（void *address, int newsize）

2、详细使用示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
 
int main()
{
   char name[100];
   char *description;
 
   strcpy(name, "Zara Ali");
 
   /* 动态分配内存 */
   description = malloc( 30 * sizeof(char) );
   //description = calloc(30,sizeof(char));
   if( description == NULL )
   {
      fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
   }
   else
   {
      strcpy( description, "Zara ali a DPS student.");
   }
   /* 假设您想要存储更大的描述信息 */
   description = realloc( description, 100 * sizeof(char) );
   if( description == NULL )
   {
      fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
   }
   else
   {
      strcat( description, "She is in class 10th");
   }
   
   printf("Name = %s\n", name );
   printf("Description: %s\n", description );
 
   /* 使用 free() 函数释放内存 */
   free(description);
}

 

五、命令行参数

• int(int,char*argv[])：argc 是指传入参数的个数，argv[] 是一个指针数组，指向传递给程序的每个参数；
• argv[0] 存储程序的名称，argv[1] 是一个指向第一个命令行参数的指针；
• 多个命令行参数之间用空格分隔，如果参数本身带有空格，应把参数放置在双引号或单引号内部；

六、排序（几种常见排序的 C 代码练习）

七、标准库参考：https://www.runoob.com/cprogramming/c-standard-library.html