C语言核心概念复习（一）

C语言核心知识（第一部分：关键字、基础语法、数据类型）

一、C语言32个关键字分类

1.1 数据类型关键字（12个）

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// 基本类型
char        // 字符型，1字节
int         // 整型，通常4字节
float       // 单精度浮点，4字节
double      // 双精度浮点，8字节
void        // 空类型

// 类型修饰符
short       // 短整型
long        // 长整型
signed      // 有符号
unsigned    // 无符号

// 构造类型
struct      // 结构体
union       // 共用体
enum        // 枚举

1.2 存储类关键字（5个）

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auto        // 自动变量（默认）
extern      // 外部变量声明
register    // 寄存器变量
static      // 静态变量
typedef     // 类型重定义

1.3 控制语句关键字（12个）

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// 条件语句
if
else
switch
case
default

// 循环语句
for
while
do

// 跳转语句
break
continue
goto
return

1.4 其他关键字（3个）

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const       // 只读常量
volatile    // 易失性变量
sizeof      // 求大小运算符

二、关键字的详细用法

2.1 static关键字（最重要）

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// 1. 静态局部变量 - 生命周期延长
void test() {
    static int count = 0;  // 只初始化一次！
    count++;
    printf("调用次数：%d\n", count);
}
// test()第一次调用输出1，第二次输出2，第三次输出3

特点总结：

只初始化一次，程序运行期间一直存在
存储在静态存储区（不是栈区）
作用域仅限于定义它的函数内部

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// 2. 静态全局变量 - 作用域限制
static int hidden = 100;  // 只能在当前文件访问

// 3. 静态函数 - 作用域限制
static void secret() {    // 只能在当前文件调用
    printf("私有函数\n");
}

2.2 const与volatile

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// const：定义常量
const int MAX = 100;          // 常量
const int* p1 = &a;           // 指向常量的指针（值不可变）
int* const p2 = &a;           // 常量指针（指向不可变）
const int* const p3 = &a;     // 都不可变

// volatile：防止编译器优化
volatile int flag = 0;        // 每次都从内存读取
while(flag == 0) {           // 不会优化成无限循环
    // 等待外部改变flag
}

2.3 extern与register

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// extern：跨文件使用变量
// file1.c
int global = 100;           // 定义全局变量

// file2.c
extern int global;          // 声明外部变量
printf("%d", global);       // 输出100

// register：建议使用寄存器
register int i;             // 快速访问的局部变量
for(register i=0; i<10000; i++) {
    // 频繁使用的循环变量
}

三、基本数据类型

3.1 整数类型

类型	字节	范围（有符号）	范围（无符号）
char	1	-128 ~ 127	0 ~ 255
short	2	-32768 ~ 32767	0 ~ 65535
int	4	-2.1e9 ~ 2.1e9	0 ~ 4.2e9
long	4/8	-2.1e9~9.2e18	0~1.8e19

3.2 浮点类型

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float f = 3.14f;           // 单精度，6-7位有效数字
double d = 3.1415926;      // 双精度，15-16位有效数字
long double ld = 3.14L;    // 扩展精度

3.3 void类型

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// 1. 函数无返回值
void func(void) {
    // 没有返回值
}

// 2. 函数无参数
int get_value(void) {
    return 100;
}

// 3. void指针
void* ptr;                // 通用指针
ptr = &int_var;
ptr = &char_var;

四、运算符与表达式

4.1 算术运算符

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+  -  *  /  %      // 加 减 乘 除 取余
++  --             // 自增 自减

// 注意整数除法
int a = 5 / 2;     // 结果是2，不是2.5
float b = 5.0 / 2; // 结果是2.5

4.2 关系运算符

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>  >=  <  <=      // 大于 大于等于 小于 小于等于
==  !=            // 等于 不等于

4.3 逻辑运算符

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&&  ||  !         // 与 或 非
// 短路特性
if(a>0 && b>0)    // 如果a<=0，b>0不会判断
if(a>0 || b>0)    // 如果a>0，b>0不会判断

4.4 位运算符

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&   |   ^   ~     // 与 或 异或 取反
<<  >>            // 左移 右移

// 示例
unsigned char a = 0b00101100;
unsigned char b = 0b00001111;
a & b = 0b00001100  // 按位与
a | b = 0b00101111  // 按位或
a ^ b = 0b00100011  // 按位异或
~a   = 0b11010011  // 按位取反
a << 2 = 0b10110000 // 左移2位
a >> 2 = 0b00001011 // 右移2位

4.5 赋值运算符

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=   +=   -=   *=   /=   %= 
&=   |=   ^=   <<=   >>=

4.6 其他运算符

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sizeof()     // 求字节大小
(type)       // 强制类型转换
? :          // 三目运算符
&            // 取地址
*            // 解引用
.            // 结构体成员
->           // 结构体指针成员
[]           // 数组下标
()           // 函数调用

五、控制语句

5.1 条件语句

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// if-else
if(score >= 90) {
    grade = 'A';
} else if(score >= 80) {
    grade = 'B';
} else {
    grade = 'C';
}

// switch-case
switch(level) {
    case 1:
        printf("初级\n");
        break;
    case 2:
        printf("中级\n");
        break;
    case 3:
        printf("高级\n");
        break;
    default:
        printf("未知等级\n");
}

5.2 循环语句

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// for循环
for(int i=0; i<10; i++) {
    printf("%d ", i);
}

// while循环
int i = 0;
while(i < 10) {
    printf("%d ", i);
    i++;
}

// do-while循环
int i = 0;
do {
    printf("%d ", i);
    i++;
} while(i < 10);

5.3 跳转语句

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// break - 跳出循环或switch
for(int i=0; i<10; i++) {
    if(i == 5) break;
    printf("%d ", i);  // 输出0 1 2 3 4
}

// continue - 跳过本次循环
for(int i=0; i<10; i++) {
    if(i == 5) continue;
    printf("%d ", i);  // 输出0 1 2 3 4 6 7 8 9
}

// goto - 跳转到标签
if(error) {
    goto cleanup;
}
// ... 正常代码
cleanup:
    free(resource);
    return;

六、输入输出函数

6.1 标准输入输出

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#include <stdio.h>

// 输出函数
printf("格式字符串", 参数);     // 格式化输出
puts("字符串");                // 输出字符串并换行
putchar('A');                  // 输出单个字符

// 输入函数
scanf("格式", &变量);          // 格式化输入
gets(字符串);                  // 读取一行（不安全）
getchar();                     // 读取单个字符

// 格式说明符
%d    // 十进制整数
%f    // 浮点数
%c    // 字符
%s    // 字符串
%p    // 指针
%x    // 十六进制
%o    // 八进制

6.2 示例

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int age;
float score;
char name[20];

printf("请输入姓名、年龄、成绩：");
scanf("%s %d %f", name, &age, &score);

printf("姓名：%s\n", name);
printf("年龄：%d\n", age);
printf("成绩：%.2f\n", score);

七、预处理指令

7.1 文件包含

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#include <stdio.h>     // 系统头文件
#include "myheader.h"  // 用户头文件

7.2 宏定义

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// 对象宏
#define PI 3.1415926
#define MAX 100

// 函数宏
#define SQUARE(x) ((x)*(x))
#define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))

// 多行宏
#define SWAP(a,b) do { \
    typeof(a) temp = a; \
    a = b; \
    b = temp; \
} while(0)

7.3 条件编译

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#ifdef DEBUG
    printf("调试模式\n");
#endif

#ifndef HEADER_H
#define HEADER_H
// 头文件内容
#endif

#if VERSION > 2
    // 版本2以上的代码
#elif VERSION == 2
    // 版本2的代码
#else
    // 旧版本代码
#endif

7.4 其他指令

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#undef PI              // 取消宏定义
#pragma once           // 防止头文件重复包含
#line 100 "newfile.c"  // 修改行号和文件名
#error "编译错误"      // 产生编译错误
#pragma message("信息") // 编译时显示信息

八、类型定义typedef

8.1 基本用法

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// 为现有类型创建别名
typedef int INT32;
typedef unsigned char BYTE;
typedef float FLOAT32;

// 使用
INT32 a = 100;
BYTE b = 0xFF;
FLOAT32 c = 3.14f;

8.2 复杂类型定义

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// 数组类型
typedef int INT_ARRAY[10];
INT_ARRAY arr;  // 等价于 int arr[10];

// 函数指针类型
typedef int (*COMPARE_FUNC)(int, int);
COMPARE_FUNC cmp = compare;

// 结构体类型
typedef struct {
    int x;
    int y;
} POINT;

POINT p1, p2;  // 直接使用，不需要struct关键字

九、类型转换

9.1 隐式类型转换

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// 自动转换规则：低精度→高精度
char → short → int → long → float → double

int a = 10;
float b = 3.14;
float c = a + b;  // a自动转换为float

// 整数提升
char c1 = 100, c2 = 100;
int result = c1 * c2;  // char提升为int

9.2 显式类型转换

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// C风格
int a = 10;
float b = (float)a / 3;  // 强制转换

// 注意指针转换
int *p = (int*)malloc(sizeof(int));
void *vp = (void*)p;

// 浮点转整数
float f = 3.8;
int i = (int)f;      // i=3，直接截断

9.3 类型转换注意事项

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// 1. 有符号与无符号混合
int a = -1;
unsigned int b = 100;
if(a > b) {  // a被转换为无符号，结果很大
    printf("这会发生！\n");
}

// 2. 浮点精度丢失
float f = 0.1;
if(f == 0.1) {  // 0.1默认是double，比较会出问题
    printf("这不会发生！\n");
}

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// 正确做法
if(fabs(f - 0.1) < 0.00001) {
    printf("浮点数相等\n");
}