C语言系列文章 | 初识C语言

从0至12024-04-21 7:09
  • 首先分为几个方面来和各位读者介绍C语言，并在之后的学习过程中不断地和各位读者去分享我学习的经历。
    • 坐好，发车咯~
    • 目录如下：
  • 1. C语言是什么？
  • 2. C语言的历史和辉煌
  • 3. 编译器的选择VS2022
  • 4. VS项目和源⽂件、头⽂件介绍
  • 5. 第⼀个C语言程序
  • 6. main函数
  • 7. printf和库函数
  • 8. 关键字介绍
  • 9. 字符和ASCII编码
  • 10. 字符串和\0
  • 11. 转义字符
  • 12. 语句和语句分类
  • 13. 注释是什么？为什么写注释？

1. C语言是什么？

  • 人和人交流使用的是自然语言，如: 汉语、英语、日语那人和计算机是怎么交流的呢?

  • 使用计算机语言。

  • 目前已知已经有上千种计算机语言，人们是通过计算机语言写的程序，给计算机下达指令，让计算机工作的。

  • C语言就是众多计算机语言中的一种，当然C++/Java/Go/Python都是计算机语言。

    C 语言是一种通用的、面向过程式的计算机程序设计语言。1972 年，为了移植与开发 UNIX 操作系统，丹尼斯·里奇在贝尔电话实验室设计开发了 C 语言。

    C 语言是一种广泛使用的计算机语言，它与 Java 编程语言一样普及，二者在现代软件程序员之间都得到广泛使用。

    当前最新的 C 语言标准为 C18 ，在它之前的 C 语言标准有 C17、C11...C99 等。
    *
    ​

    这是我从网上找到的今年四月编程语言排行榜的排名。

    附链接：
    HelloGitHub｜编程语言排名

    2.C语言的历史和辉煌

    C 语言最初是作为 Unix 系统的开发工具而发明的。

    3.编译器的选择VS2022

    3.1 编译和链接

    C语言是一门编译型计算机语言，

    C语言源代码都是文本文件，文本文件本身无法执行。

    必须通过编译器翻译和链接器的链接，生成二进制的可执行文件，可执行文件才能执行。

    C语言代码是放在.c为后缀的文件中的，要得到最终运行的可执行程序，中间要经过编译和链接2个过程。


    ​

上图就是一个C语言程序的实例

一个工程一般都会有多个源文件组成，如下图所示，演示了源程序经过编译器和链接器处理的过程。

1.每个源文件(.c)单独经过编译器处理生成对应的目标文件(.obj为后缀的文件)

2.多个目标文件和库文件经过链接器处理生成对应的可执行程序(.exe文件)

这就是，在Windows电脑上C语言程序生成的exe可执行文件。

3.2 编译器的对比

C语言是一门编译型的计算机语言，需要依赖编译器将计算机语言转换成机器能够执行的机器指令。
那我们常见的C语言编译器都有哪些呢?
比如:msvc、clang、gcd就是一些常见的编译器，当然也有一些集成开发环。

如:VS2022XCode、CodeBlocks、DevC++、Clion等。

集成开发环境(IDE)用于提供程序开发环境的应用程序，一般包括代码编辑器、编译器、 调试器和 图形用户界面 等工具。 集成了代码编写功能、分析功能、编译功能、调试功能等一体化的开发软件服务套。

VS2022集成了MSVC(安装报包较大一些，安装简单，无需多余配置，使用起来非常方便)

XCode 集成了clang(苹果电脑上的开发工具)

CodeBlocks 集成了gcc(这个工具比较小众，需要配置环境，不太推荐)

DevC++集成了gcc(小巧，但是工具过于简单，对于代码风格的养成不好，一些竞赛使用)

Clion 是默认使用CMake，编译器是可以配置的(工具是收费，所以暂时推荐大家使用)

推荐VS。

附链接：

Visual Studio: 面向软件开发人员和 Teams 的 IDE 和代码编辑器 (microsoft.com)

3.3 VS2022 的优缺点

优点:

VS2022 是一个主流的集成开发环境，企业中使用较为普遍VS2022

包含了：编辑器+编译器+调试器，功能强大直接安装即可使用，基本不用额外配置环境，上手容易默认界面是中文的，初学者友好。

缺点:

功能丰富，安装包大，占用空间多。

4.VS项目和源文件、头文件介绍

在VS上写代码，我们是需要创建项目的，直接新建项目就可以了。在项目中就可以添加源文件和头文件

C语言把 .c 为后缀的文件称为源文件，把 .h 为后缀的文件称为头文件。

5 C Hello World 实例

C 程序主要包括以下部分：

  • 预处理器指令
  • 函数
  • 变量
  • 语句 & 表达式
  • 注释

让我们看一段简单的代码，可以输出单词 "Hello World"：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
 
int main()
{
   /* 我的第一个 C 程序 */
   printf("Hello, World! \n");
   
   return 0;
}

这⾥演⽰VS2022中创建项⽬和编写C代码的过程，并运⾏出结果。
在VS2022上运⾏代码的快捷键： Ctrl+f5

  • 所有的 C 语言程序都需要包含 main() 函数。 代码从 main() 函数开始执行。
  • /* ... */ 用于注释说明。
  • printf() 用于格式化输出到屏幕。printf() 函数在 "stdio.h" 头文件中声明。
  • stdio.h 是一个头文件 (标准输入输出头文件) , #include 是一个预处理命令，用来引入头文件。 当编译器遇到 printf() 函数时，如果没有找到 stdio.h 头文件，会发生编译错误。
  • return 0; 语句用于表示退出程序。

6.main函数

每个C语言程序不管有多少行代码，都是从 main 函数开始执行的，main 函数是程序的入口，main 函数也被叫做:主函数。

main 前面的 int 表示 main 函数执行结束的时候返回一个整型类型的值。

所以在 main 函数的最后写 return 0;正好前后呼应。

main函数是程序的入口

main函数有且仅有一个

即使一个项目中有多个.c文件，但是只能有一个main函数(因为程序的入口只能有一个)

第一次写代码，一些常见的错误总结:

main 被写成了mian（作者漏掉过好几次）

main后边的()漏掉了

代码中不能使用中文符号，比如括号和分号

一条语句结束后，有分号

7.printf 和 库函数

在上面的代码中有一句代码如下:

cpp 复制代码 
1 printf("hello c\n");

代码中使用了 printf函数，实现了在屏幕上的信息的打印。

这里简单的介绍-下 printf，printf是一个库函数。

它的功能是在标准输出设备(一般指屏幕)上进行信息的打印。上面的代码是使用 printf函数打印字符串。

只要把想要打印的一串字符放在双引号中并传递给printf函数就可以打印。

printf函数也可以用来打印其他类型的数据，比如:

cpp 复制代码 
int n = 100;
printf("%d\n", n); //printf打印整型
printf("%c\n", 'q'); //printf打印字符
printf("%lf\n", 3.14); //printf打印双精度浮点型

这里的 %d，%c等是占位符，会被后边的值替换。

(后面文章再介绍)

库函数的时候，是需要包含头文件的。

比如: printf 函数需要包含的就是 stdio.h 这个头文件具体的方法就是:

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>

那什么是库函数呢?

为了不再重复实现常见的代码，让程序员提升开发效率，C语言标准规定了一组函数，这些函数再由不同的编译器厂商根据标准进行实现，提供给程序员使用。

这些函数组成了一个函数库，被称为标准库，这些函数也被称为库函数。

在这个基础上一些编译器厂商可能会额外扩展提供部分函数这些函数其他编译器不一定支持。

一个系列的库函数一般会声明在同一个头文件中，所以库函数的使用，要包含对应的头文件。

库函数比较多，后面文章慢慢来介绍，提前了解可参考接

cplusplus.com/reference/clibrary/

8.关键字介绍

C语言中有一批保留的名字的符号，比如:int、if、这些符号被称为保留字或者return关键字。

关键字都有特殊的意义，是保留给C语言使用的

程序员自己在创建标识符的时候是不能和关键字重复的

关键字也是不能自己创建的。.

C语言的32个关键字如下:

cpp 复制代码 
auto break case char const continue default do double else enum ex
float for goto if int long register return short signed sizeof
struct switch typedef union unsigned void volatile while

注：在C99标准中加⼊了 inline 、 restrict 、 _Bool 、 _Comploex 、 _Imaginary 等关键字。

一些关键字大家可以去了解一下，不过使用最多的还是上面的32个关键字。

注:

https://zh.cppreference.com/w/c/keyword

(C语言关键字的全部介绍)后面文章我们分享的时候，会慢慢介绍这些常用的关键字的。

9. 字符和ASCII编码

在键盘上可以敲出各种字符，如：a，q，@，#等，这些符号都被称为字符，C语⾔中字符是⽤单引号括起来的，如：'a'，'b'，'@'。
我们知道在计算机中所有的数据都是以⼆进制的形式存储的，那这些字符在内存中分别以什么样的⼆进制存储的呢？
如果我们每个⼈⾃⼰给这些字符中的每个字符编⼀个⼆进制序列，这个叫做编码，为 了⽅便⼤家相互通信，不造成混乱。
后来美国国家标准学会（ANSI）出台了⼀个标准 ASCII 编码，C语⾔中的字符就遵循了 ASCII 编码的⽅式。

参考：https://zh.cppreference.com/w/cpp/language/ascii

我们不需要记住所有的ASCI码表中的数字，使用时查看就可以，不过我们最好能掌握几组特殊的数据:

字符A~Z的ASCII码值从65~90

字符a~z的ASCI码值从97~122

对应的大小写字符(a和A)的ASCII码值的差值是32

数字字符0~9的ASCII码值从48~57

换行\n 的ASCII值是:10

在这些字符中ASCI码值从0~31这32个字符是不可打印字符，无法打印在屏幕上观察。
单个字符的打印可以使⽤%c来指定格式：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("%c\n", 'Q');
    printf("%c\n", 81);//这⾥的81是字符Q的ASCII码值，也是可以正常打印的
    return 0;
}

可打印字符展示：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
    int i = 0;
    for (i = 32; i <= 127; i++)
{
    printf("%c ", i);
    if (i % 16 == 15)
    printf("\n");
}
    return 0;
}

10. 字符串和 \0

C语言中如何表示字符串呢?

使用双引号括起来的一串字符就被称为字符串

如:"abcdef"，就是一个字符串。

字符串的打印格式可以使用 %s来指定，也可以直接打印如下:

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>

int main()

{

    printf("%s\n", "hello C");
    printf("hello c");
    return 0;

}

C语言字符串中一个特殊的知识，就是在字符串的末尾隐藏放着一个\0字符，这个\0 字符是字符串

的结束标志。

对于字符串"abcdef"，我们实际上看到了6个字符:a,b,c,d,e,f，但是实际上在末尾还隐藏一个\0的转义字符，\0是字符串的结束标志。

所以我们在使用库函数 printf()打印字符串或者strlen()计算字符串长度的时候，遇到0的时候就自动停止了。

C语言中也可以把一个字符串放在一个字符数组中，我们在这里利用下面的代码验证一下\0的功能。

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
  {
    char arr1[] = {'a', 'b', 'c'};//arr1数组中存放3个字符
    char arr2[] = "abc"; //arr2数组中存放字符串
    printf("%s\n", arr1);
    printf("%s\n", arr2);
    return 0;
  }

这样的代码，我调试的时候，观察⼀下 arr1 和 arr2 的内容：

运⾏结果：

我们可以看到， arr1 字符数组在打印的时候，打印了 a 、 b 、 c 后还打印了⼀些随机值，这就是
因为 arr1 在末尾的地⽅没有 \0 字符作为结束标志，在打印的时候没有停⽌。
但是 arr2 的打印就是完全正常的，就是因为 arr2 数组是使⽤字符串常量初始化的，数组中有 \0
作为结束标志，打印可以正常停⽌。
如果我们在arr1数组中单独放⼀个 '\0' 字符会怎么样呢？

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
  {
    char arr1[] = {'a', 'b', 'c', '\0'};
    char arr2[] = "abc";
    printf("%s\n", arr1);
    printf("%s\n", arr2);
    printf("%s\n", "abc\0def");
    return 0;
  }


看到三次打印的结果是⼀样的了，都是打印到 \0 的时候就停⽌了。
那从上述的例⼦我们确实能够观 察到 \0 的作⽤和重要性的。

11.转义字符

也许在前面的代码中你看到 \n, \0 很纳闷时啥。
其实在字符中有一组特殊的字符是转义字符，转义字符顾名思义:转变原来的意思的字符。

比如:我们有字符n，在字符串中打印的时候自然能打印出这个字符，如下:

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("abcndef");
return 0;
}

输出的结果：

如果我们修改⼀下代码，在 n 的前⾯加上 \ ,变成如下代码：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("abc\ndef");
return 0;
}

输出的结果：

我们可以看到修改的前后代码输出的结果，截然不同的，那这是为什么呢？
这就是转义字符的问题， \n 是⼀个转义字符表⽰换⾏的意思。
我们可以简单的理解为 \ 让 n 的意思发⽣了转变， n 本来是⼀个普通的字符，被 \ 转义为换⾏的意思。
C语⾔中像这样的转义字符还有⼀些，具体如下：
\? ：在书写连续多个问号时使⽤，防⽌他们被解析成三字⺟词，在新的编译器上没法验证了。
\' ：⽤于表⽰字符常量'
\" ：⽤于表⽰⼀个字符串内部的双引号
\\ ：⽤于表⽰⼀个反斜杠，防⽌它被解释为⼀个转义序列符。
\a ：警报，这会使得终端发出警报声或出现闪烁，或者两者同时发⽣。
\b ：退格键，光标回退⼀个字符，但不删除字符。
\f ：换⻚符，光标移到下⼀⻚。在现代系统上，这已经反映不出来了，⾏为改成类似于 \v 。
\n ：换⾏符。
\r ：回⻋符，光标移到同⼀⾏的开头。
\t ：制表符，光标移到下⼀个⽔平制表位，通 1 常是下⼀个8的倍数。
\v ：垂直分隔符，光标移到下⼀个垂直制表位，通常是下⼀⾏的同⼀列。
下面2种转义字符可以理解为:字符的8进制或者16进制表示形式
\ddd: d d d表示1~3个八进制的数字。
如:\130表示字符X
\xdd :dd表示2个十六进制数字。
表示字符0如:x30
\0:null字符，代表没有内容，\0 就是\ddd 这类转义字符的一种，用于字符串的结束标志，其ASCI码值是0。

代码演示：

cpp 复制代码 
1 #include <stdio.h>
2
3 int main()
4 {
5 printf("%c\n", '\'');
6 printf("%s\n", "\"");
7 printf("c:\\test\\code\\test.c\n");
8 printf("\a");
9 printf("%c\n", '\130'); //130是8进制，转换成10进制是88，以88作为ASCII码值的字符是
10 printf("%c\n", '\x30'); //x30中的30是16进制，转换成10进制是48，以48作为ASCII码值的
11
12 return 0;
 }

这些ASCII码值是可以⾃⼰写代码验证的，⼤家也可以⾃⼰验证。
关于转义字符我们⾸先要了解，然后要能在字符串中识别出来。
转义字符参考： https://zh.cppreference.com/w/c/language/escape

12. 语句和语句分类

C语⾔的代码是由⼀条⼀条的语句构成的，C语⾔中的语句可为以下五类：
• 空语句
• 表达式语句
• 函数调⽤语句
• 复合语句
• 控制语句

12.1 空语句

空语句是最简单的，⼀个分号就是⼀条语句，是空语句。

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
;//空语句
return 0;
}

空语句，⼀般出现的地⽅是：这⾥需要⼀条语句，但是这个语句不需要做任何事，就可以写⼀个空语句。

12.2 表达式语句

表达式语句就是在表达式的后边加上分号。
如下所示：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 20;
int b = 0;
b = a + 5; //表达式语句
return 0;
}

12.3 函数调用语句

函数调⽤的时候，也会加上分号，就是函数调⽤语句。

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
return x+y;
}
int main()
{
printf("hehe\n");//函数调⽤语句
int ret = Add(2, 3);//函数调⽤语句
return 0;
}

12.4 复合语句

复合语句其实就是前⾯讲过的代码块，成对括号中的代码就构成⼀个代码块，也被称为复合语句。

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
void print(int arr[], int sz) //函数的⼤括号中的代码也构成复合语句
{
int i = 0;
for(i=0; i<sz; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
}
int main()
{
int i = 0;
int arr[10] = {0};
for(i=0; i<10; i++) //for循环的循环体的⼤括号中的就是复合语句
{
arr[i] = 10-i;
printf("%d\n", arr[i]);
}
return 0;
}

12.5 控制语句

控制语句⽤于控制程序的执⾏流程，以实现程序的各种结构⽅式
C语⾔⽀持三种结构：顺序结构、选择结构、循环结构
它们由特定的语句定义符组成，C语⾔有九种控制语句。
可分成以下三类：

  1. 条件判断语句也叫分⽀语句：if语句、switch语句；
  2. 循环执⾏语句：do while语句、while语句、for语句；
  3. 转向语句：break语句、goto语句、continue语句、return语句。
    后期会给⼤家⼀⼀介绍控制语句。

13. 注释是什么？为什么写注释？

注释是对代码的说明，编译器会忽略注释，也就是说，注释对实际代码没有影响。
注释是给程序员⾃⼰，或者其他程序员看的。
好的注释可以帮我们更好的理解代码，但是也不要过度注释，不要写没必要的注释。
当然不写注释可能会让后期阅读代码的⼈抓狂。
写注释⼀定程度上反应了程序作者的素质，建议⼤家写必要的注释，在未来找⼯作的时候，写代码时留下必要的注释也会给⾯试官留下更好的印象。

13.1 注释的2种形式

C 语⾔的注释有两种表⽰⽅法。

13.1.1 /**/ 的形式

第⼀种⽅法是将注释放在 /*...*/ 之间，内部可以分⾏。

cpp 复制代码 
/* 注释 */
/*
这是⼀⾏注释
*/

这种注释可以插在⾏内。

cpp 复制代码 
int fopen(char* s /* file name */, int mode);

上⾯示例中， /* file name */ ⽤来对函数参数进⾏说明，跟在它后⾯的代码依然会有效执⾏。
这种注释⼀定不能忘记写结束符号 */ ，否则很容易导致错误。

cpp 复制代码 
printf("a "); /* 注释⼀
printf("b ");
printf("c "); /* 注释⼆ */
printf("d ");

上⾯⽰例的原意是，第⼀⾏和第三⾏代码的尾部，有两个注释。
但是，第⼀⾏注释忘记写结束符号，导致注释⼀延续到第三⾏结束。
/**/ 的这个注释也不⽀持嵌套注释
/* 开始注释后，遇到第⼀个 */ 就认为注释结束了。

cpp 复制代码 
/*
printf("a ");
printf("b ");
printf("c "); /* 注释⼆ */
printf("d ");
*/

13.1.2 // 的形式

第⼆种写法是将注释放在双斜杠 // 后⾯，从双斜杠到⾏尾都属于注释。这种注释只能是单⾏，可以
放在⾏⾸，也可以放在⼀⾏语句的结尾。
这是 C99 标准新增的语法。

cpp 复制代码 
// 这是⼀⾏注释
int x = 1; // 这也是注释

不管是哪⼀种注释，都不能放在双引号⾥⾯。
双引号⾥⾯的注释符号，会成为字符串的⼀部分，解释为普通符号，失去注释作⽤。

cpp 复制代码 
printf("// hello /* world */ ");

上⾯⽰例中，双引号⾥⾯的注释符号，都会被视为普通字符，没有注释作⽤。

13.2 注释会被替换

编译时，注释会被替换成⼀个空格
所以 min/* 这⾥是注释 */Value 会变成 min Value ，⽽不是 minValue 。

C 中的空格

只包含空格的行，被称为空白行，可能带有注释，C 编译器会完全忽略它。

在 C 中，空格用于描述空白符、制表符、换行符和注释。空格分隔语句的各个部分，让编译器能识别语句中的某个元素（比如 int）在哪里结束，下一个元素在哪里开始。因此，在下面的语句中：

cpp 复制代码 
int age;

在这里，int 和 age 之间必须至少有一个空格字符（通常是一个空白符），这样编译器才能够区分它们。另一方面，在下面的语句中：

cpp 复制代码 
fruit = apples + oranges;   // 获取水果的总数

fruit 和 =，或者 = 和 apples 之间的空格字符不是必需的，但是为了增强可读性，您可以根据需要适当增加一些空格。

题目练习：

C 语言实例 - 输出 "Hello, World!"

使用 printf() 输出 "Hello, World!"。

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
   // printf() 中字符串需要引号
   printf("Hello, World!");
   return 0;
}
cpp 复制代码 
Hello, World!

C 语言实例 - 输出整数

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
    int number;
 
    // printf() 输出字符串
    printf("输入一个整数: ");  
    
    // scanf() 格式化输入
    scanf("%d", &number);  
    
    // printf() 显示格式化输入
    printf("你输入的整数是: %d", number);
    return 0;
}

输出结果：

cpp 复制代码 
输入一个整数: 45
你输入的整数是: 45

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