C语言学习笔记《带你学C带你飞》P1-P20

1、序言

• 本文是小甲鱼《带你学C带你飞》课程的学习笔记，由于篇幅原因，本文只包含P1到P20的内容
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2、第一个程序

• 编程语言是人类跟机器打交道的枢纽,它充当人类的翻译官。
• 编译型语言：c语言——》汇编——》机器语言——》CPU执行
• 解释型语言：java——》字节码——》解释器——》CPU执行 （效率较低）
• C：灵活度高、效率高、可移植性高

#include<stdio.h>
int main(){printf("hello world!");return 0;
}

• linux环境下

  • 编辑：vi test.c
  • 编译：gcc test.c -o test
  • 执行：./test

• windows环境下

  • Dev C++
  • CodeBlocks

3、打印

• printf(“要打印的内容”);

  • printf 格式化输出函数，print打印，f即format格式化
  • \n换行
  • 每行写不完行尾用\，下一行为上一行的延续。函数、关键字中间也可以用，注意下行开头如果有空格、缩进也会被解释，会导致识别不了。

• 转义字符

4、变量

• 变量的意义就是确定目标并提供存放的空间
• 命名规则：
  • 变量名只能是英文字母(A-Z,a-z)和数字(0-9)或者下划线(_)组成
  • 第一个字母必须是字母或者下划线开头(不能是数字)
  • 变量名区分大小写
  • 不能使用关键字
• 32个关健字
  • 1999年c99标准增加5个
  • 2011年c11标准增加7个

• 数据类型

  • char字符型，占用1字节
  • int整型，通常反映了所用机器中整数的自然长度
  • float单精度浮点型
  • double双精度浮点型

• 声明变量语法

  • 数据类型 变量名
  • 如int a

5、常量和宏定义

• 常量：

  • 整数常量
  • 实型常量 小数等
  • 字符常量 包括普通字符、转义字符(‘\n’,‘\t’)
  • 字符串常量
  • 符号常量 使用之前必须先定义

• 定义符号常量 宏定义

  • #define 标识符 常量
  • #define URL “https://www.baidu.com/”
  • #define NAME "百度”
  • #define YEAR 2022
  • #define MONTH 4
  • #define DAY 16

• 示例

#include<stdio.h>#define NAME "百度"
#define YEAR 2022
int main (){printf("%s——%d年",NAME,YEAR);
}

• 标识符：和变量字命名规则一样

• 字符串常量 使用null结尾，转义符是\0（表示null,空字符）

  • “Hello world”

  • ‘H’	‘e’	‘l’	‘l’	‘o’	’ ’	‘w’	‘o’	‘r’	‘l’	‘d’	‘\0’

6、数据类型

• 基本类型

  • 整数型 int、short int、long int、long long int
    • （short int<=int<=long int<=long long int） 【根据编译系统不同，长度不同】
  • 浮点型 float、double、long double
  • 字符型 char
  • 布尔型 _Bool
  • 枚举型 enum

• 指针类型

• 构造类型

  • 数组型
  • 结构型
  • 联合性

• 空类型

• sizeof运算符

  • 用于获取数据类型或表达式的长度
  • sizeof(变量或对象)，可以不加括号，空格隔开。如sizeof(object)或sizeof object
  • sizeof(类型)，如sizeof(int)

• signed和unsigned类型限定符 限定char类型和任何整数类型的取值范围

  • signed带符号位，可以存放负数
  • unsigned不带符号位，只能存放正数和0
  • [signed] short [int] 【中括号中可写可不写】
  • unsigned short [int]
  • [signed] int
  • unsigned int
  • [signed] long [int]
  • unsigned long [int]
  • [signed] long long [int]
  • unsigned long long [int]

• 示例

#include<stdio.h>int main(){short i;unsigned short j;i=-1;j=-1;printf("%d\n",i); //-1printf("%u\n",j); //65535  u打印无符号
}

7、取值范围

• 比特位：CPU能够读懂的最小单位——比特位，单位bit缩写b

• 字节：内存机构的最小寻址单位——字节，单位Byte缩写B

• 1Byte=8bit

  • 1个字节等于8比特
  • 1字节最大:二进制11111111 十进制255 十六进制FF
  • n个连续的1等于2的n次方减一

  #include<stdio.h>#include<math.h>
  int main(){int result = pow(2,32)-1;printf("result=%d\n",result);return 0;
  }
  

• 符号位

  • 存放signed类型的存储单元中，左边第一位表示符号位。如果该位为0表示该整数是一个正数；如果该位为1,表示该整数是一个负数。
  • 一个32位的整数变量，除去左边第一个符号位，剩下的表示值得只有31个比特位

• 事实上计算机是用补码的形式来存放整数的值。

  • 正数的补码是该数的二进制形式【7的补码 00000111】

  • 负数的补码：【-7的补码 11111001】

    （1）先取得该数的绝对值的二进制形式 【 -7 绝对值7的二进制10000111】

    （2）将第一步的值除符号位按位取反 【11111000】

    （3）最后将第二步的值加1 【11111001】

  • 补码的最大值127最小值-128

    01111111          127...00000001          100000000          011111111          -111111110          -210000000          -128
  

• 基本数据类型的取值范围

8、字符和字符串

#include <stdio.h>int main(){char a = 'C';printf("%c = %d \n", a, a); //c = 67char b = 70, c= 105, d = 115, e = 104, f = 67;printf("%c%c%c%c%c\n",b,c,d,e,f); //FishCchar height1 = 172;//包括负数unsigned char height2 = 172; //0~255printf("%d  %d",height1,height2);// -84  172return 0;
}

• ASCII字符表

• 字符串：

  • 声明字符串 char 变量名[数量];
  • 赋值 变量名[索引号]=‘字符’;
  • 声明+赋值 定义字符串 char name[3]={‘a’,‘b’,‘c’};

#include<stdio.h>int main(){char a[9]={'b','i','l','i','b','i','l','i','\0'};printf("%s\n",a);return 0;
}

#include<stdio.h>int main(){//char a[8]={'b','i','l','i','b','i','l','i'};//错误 指定的数组长度不够时//char a[]={'b','i','l','i','b','i','l','i'};//错误 不指定长度，每个字符用单引号时//char a[9]={'b','i','l','i','b','i','l','i'};//正确 预留一个位置//char a[]={'b','i','l','i','b','i','l','i','\0'};//正确 人工添加char a[]={"bilibili"};//正确 字符串复制printf("%s\n",a);return 0;}

9、算术运算符

• C语言通过提供运算符来支持我们对数据进行处理

• 求余%后面必须是整数

• 目

  • 1+2 +运算符，1、2两个操作数(+为双目运算符)

• 表达式

  • 用运算符和括号将操作数连接起来的式子
  • 1+1
  • a+b
  • ‘a’+‘b’
  • a + ‘b’ + pow(a,b)*3/4 + 5

• 运算符的优先性和结合性

• 类型转换

  • 1+2.0 转化为1.0+2.0

• 强制转换

  • (int)1.2 【注意不会四舍五入】

10、关系运算符和逻辑运算符

• 使用关系运算符来比较两个数的大小关系：

  • 优先级高：<、<=、>、>=
  • 优先级低：==、!=

• 用关系运算符将两边的变量、数据、表达式连接起来，称为关系表达式。

  • 关系表达式得到的值是一个逻辑值，即真或假；
  • 在C语言的逻辑运算中，用数字1表示真，用数字0表示假。
  • 关系表达式1<2的值为真，因此该关系表达式的值为1
  • 关系表达式‘a’ +‘b’<= ‘c’，因为字符’a’.‘b’,'c’对应的ASCII码分别是97、98、99,即97 + 98<=99，因此该表达式的值为0

• 逻辑运算符

• 用逻辑运算符将两边的变量、数据或表达式连接起来，称之为逻辑表达式

  • 3 + 1 || 2 == 0 【||左侧为4不为0即为真，||右侧为假，故该式为真（0）】
  • !(1 + 1) 【1+1为2不为0则为真，故该式为假（0）】
  • !0 + 1 < 1 || !( 3 + 4) 【0为假，则!0为真得1，则1+1<1为假，故||左侧为假，又||右侧为假，故该式为假（0）】

• 短路求值

  • 又称最小化求值，是一种逻辑运算符的求值策略。只有当第一个操作数的值无法确定逻辑运算的结果，才对第二个操作数进行求值。
  • C语言对于逻辑与和逻辑或采用短路求值的方式。

  #include<stdio.h>int main(){int a,b=3;(a=0)&&(b=5);   // 因为a为0，0表示假，能确定逻辑与的值，不会再对第二个运算数求值printf("a=%d,b=%d\n",a,b); //a=0,b=3(a=1)||(b=5);      //因为a为1，1表示真，能确定逻辑或的值，不会再对第二个运算数求值printf("a=%d,b=%d\n",a,b); //a=1,b=3return 0;
  }
  

11、if语句

• 语句（1）：

if(表达式)
{逻辑值为真所执行的语句、程序块
}

• 语句（2）：

if(表达式）
{逻辑值为真所执行的语句、程序块
}else{逻辑值为假所执行的语句、程序块
}

• 语句（3）：

if(表达式1) {……}
else if(表达式2){……}
else if(表达式3){……}
……
else if(表达式n){……}
else {……}

12、switch语句和分支嵌套

  switch(整型或字符型)
{
case 常量表达式1：程序块1     break;
case 常量表达式2：程序块2     break;
case 常量表达式3：程序块3     break;
……
case 常量表达式n：程序块n     break;
default: 语句或程序块n+1  缺省一个break可不写
}

• 分支嵌套BUG：悬挂else

if(a==1)if(b==2)printf("a等于1，b等于2");
else{printf("a不等于1")}
//这样即使a等于1，b不等于2，也会输出a不等于1。因为else就近if(b==2)
//正确做法加{}
if(a==1){if(b==2)printf("a等于1，b等于2")；
}
else{printf("a不等于1")}

• 等于号带来的问题

13、while语句和do while语句

入口条件循环
while(表达式){循环体
}出口条件循环
do{
循环体
}while(表达式);

14、for语句和循环嵌套

for(初始化表达式; 循环条件表达式; 循环调整表达式)循环体

• 表达式1，表达式2和表达式3可以按照需要进行省略（但分号不能省）:
  • for( ; 表达式2;表达式3)
  • for( 表达式1 ; 表达式2 ; )
  • for( 表达式1 ; ; )
  • for( ; ; ) <==> while(1){ … } 死循环
• 表达式1和表达式3可以是一个简单的表达式，也可以是逗号表达式（即用逗号分隔多个表达式)
• C99允许在for语句的表达式1中定义变量

15、break语句和continue语句

• break跳出循环或switch。不能用于循环语句和switch语句之外的任何其他语句中。break 只能跳出一层循环。当有多层循环嵌套的时候，break只能跳出“包裹”它的最里面的那一层循环，无法一次跳出所有循环。同样，在多层 switch 嵌套的程序中，break 也只能跳出其所在的距离它最近的 switch。但多层 switch 嵌套实在是少见。

• continue 结束本次循环，即跳过循环体中下面尚未执行的语句，然后进行下一次是否执行循环的判定。不能用于switch

16、拾遗

• 赋值运算符左边必须是一个lvalue，变量名就是lvalue

  • int a;

    a=5；

  • lvalue 识别和定位存储数值的标志符

• 复合的赋值运算符

  • +=
  • -=
  • *=
  • /=
  • %=

• 自增自减运算符

  • i++

  • i—

  • i++、++i前后的区别

    • j=++i 先i加1，再把加1后的值给j

    • j=i++ 先把i的值给j，i再加1

• 逗号运算符

  • 优先级最低
  • 表达式1，表达式，。。。，表达式n
  • 运算过程从左到右
  • 作为一个整体，它的值为最后一个表达式（表达式n）的值
  • a=(b=3,(c=b+4)+5)
    • 先将b赋值为3，c赋值为b+4的和7，c的值加5，最后赋值给a，a的值12
  • 常见：
    • 多个变量初始化
    • for表达式1、3

• 三目运算符

  • 表达式1？表达式2：表达式3；
  • 表达式1正确返回表达式2，错误返回表达式3

• goto语句历史遗留 不推荐使用

  goto A;A:      printf("123");
  

• 注释

  • //单行注释

  • /*多行注释*

    *多行注释*/

17、数组

• 数组定义：

  • 类型 数组名[元素个数]

  int a[6];  占用 4*6 = 24 个字节的内存int N=6;int a[N];char b[24]; 占用 1*24 = 24 个字节的内存double c[3]; 占用 8*3 = 24 个字节的内存
  

• 数组不能动态定义。[]中不能是一个变量，但是这个变量的值是固定的值的话可以

• 访问数组中的元素

  • 数组名[下标]
  • 第一个元素的下标是0，不是1

• 数组的初始化

  • 所有元素赋值为0（只有0可以）

    int a[10]={0}; //只是将第一个元素赋值0，后面会自动初始化为0

  • 赋值不同的值用逗号隔开

    int a[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};

  • 只给一部分元素赋值，未被赋值的元素自动初始化为0.

    int a[10]={1,2,3,4,5}

  • 只给出各个元素的值，不指定长度，由编译器自动判断

    int a[]={1,2,3,4,5};

  • C99新特性：指定初始化的元素。未被赋值的元素自动初始化为0

    int a[10]={ [3] = 110 , [5] = 120, [8] =114 };

19、字符串处理函数

• 字符数组

  char str1[10]={'F','I','S','H','\0'};char str2[]={'F','I','S','H','\0'};不指定长度char str3[]={"FISH"};使用字符串常量初始化字符数组，可以省略大括号char str4[]="FISH";
  

• 字符串处理函数 在<string.h>

  • strlen 获取字符串长度 数组元素的个数
  • strcat 连接字符串
  • strcmp 比较字符串
  • strcpy 拷贝字符串strcpy(str1,str2)把str2复制给str1.注意\0也会复制。要保证str2长度小于str1
  • strncat 连接字符串（受限）
  • strncmp 比较字符串（受限）
  • strncpy 拷贝字符串（受限）strncpy(str1,str2,元素个数n) 把str2的n个元素复制给str1，要自己加\0 str1[n]=‘\0’

20、二维数组

• 定义：

  • 类型 数组名[ 行数 ][ 列数 ]
  • 在内存中依然是线性存储

• 访问：

  • 数组名[行下标][列下标]
  • a[0][0] 第一行第一列

• 二维数组初始化

  • 由于二维数组在内存中是线性存放的,因此可以将所有的数据写在一个花括号内:

    int a[2][3]={1,2,3,4,5,6};

  • 为了更直观地表示元素的分布，可以用大括号将每一行的元素括起来:

    int a[2][3]={{1,2,3},{4,5,6}};

  • 二维数组也可以仅对部分元素赋初值:

    int a[2][3]={{1},{4}} 对每行第一个赋值，其余自动为0

  • 如果希望整个二维数组初始化为0，那么直接在大括号里写一个0即可:

    int a[2][3]={0} 整个二维数组初始化为0

  • C99同样增加了一种新特性:指定初始化的元素。这样就可以只对数组中的某些指定元素进行初始化赋值,而未被赋值的元素自动初始化为0:

    int a[2][3] = {[0][0] = 1,[1][1] = 2};

  • 二维数组的初始化也能偷懒,让编译器根据元素的数量计算数组的长度。但只有第1维的元素个数可以不写,其他维度必须写上:

    int a[][3]={1,2,3,4,5,6} 行数可不写，自动判断

• 示例代码

  #include <stdio.h>
  #include <string.h>int main(){int a[2][3] = {1,2,3,4,5,6};int i,j;for (i=0;i<2;i++){for(j=0;j<3;j++){printf("a[%d][%d] = %d  ",i,j,a[i][j]);}putchar('\n');}putchar('\n');//矩阵转置for (i=0;i<3;i++){for(j=0;j<2;j++){printf("a[%d][%d] = %d  ",j,i,a[j][i]);}putchar('\n');}return 0;
  }