C语言知识点大总结

正文开始

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。

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https://www.tiobe.com/tiobe-index/

编译器的选择VS 2022

编译和链接

C语言是一⻔ 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。

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VS2022项目中的.c文件

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.c文件的展示

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C语言代码

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。
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注：

  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
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可执行程序

编译器的对比

C语言是一⻔ 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。
那我们常⻅的C语言编译器都有哪些呢？

比如： msvc 、clang、gcc就是一些常⻅的编译器，当然也有一些 集成开发环境如VS2022、
XCode、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、调试器和图形用戶界面等工具。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。

alt text VS2022 alt text XCode alt text CodeBlocks alt text DevC++ alt text Clion

  • 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，对于代码⻛格的养成不好，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）

整体考虑，推荐大家安装 VS2022 的社区版本学习 ，免费，使用方便，工作中常⻅。
VS2022的安装教程：https://www.bilibili.com/video/BV11R4y1s7jz/

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。

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 。

alt text 头文件和源文件在VS中展示 alt text 头文件和源文件在磁盘上

第一个C语言程序

#include <stdio.h>

int main()
{
	printf("hello C\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

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，一些常⻅的错误总结：
  • main被写成了mian
  • 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

printf和库函数

在上面的代码中有一句代码如下：

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。
这里简单的介绍一下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：

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。（后期课程再介绍）
同时我们在使用库函数的时候，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：
#include <stdio.h>

那什么是库函数呢？
为了不再重复实现常⻅的代码，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，后期慢慢来介绍，提前了解可参考链接：https://cplusplus.com/reference/clibrary/

关键字介绍

C语言中有一批保留的名字的符号，比如：int、if、return，这些符号被称为 保留字 或者关键
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：
auto break case char const continue default do double else enum
extern
float for goto if int long register return short signed sizeof
static
struct switch typedef union unsigned void volatile while

注：在C99标准中加入了inline、restrict、_Bool、_Complex、_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）

后期我们讲课的过程中，会慢慢介绍这些常用的关键字的。

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。

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

我们不需要记住所有的ASCII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ASCII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ASCII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：

/**
 * 主函数
 * 
 * 本函数无参数。
 * 
 * @return 返回0，表示程序正常结束。
 */
int main()
{
    // 打印字符Q
    printf("%c\n", 'Q');
    // 打印字符Q的ASCII码值
    printf("%c\n", 81);
    return 0;
}

可打印字符展示：

#include <stdio.h>

/**
 * 主函数
 * 该函数没有参数。
 * 返回值: 总是返回0，表示程序正常结束。
 */
int main()
{
	int i = 0; // 初始化循环变量i为0
	for (i = 32; i <= 127; i++) // 循环遍历ASCII码从32到127的所有字符
	{
		printf("%c ", i); // 打印当前ASCII码对应的字符
		if (i % 16 == 15) // 检查当前字符是否是每行的最后一个字符（每行打印16个字符）
			printf("\n"); // 如果是，则换行
	}
	return 0; // 程序正常结束，返回0
}

运行结果如下
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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：

/**
 * 程序入口主函数
 * 无参数
 * 返回值: 总是返回0，表示程序正常结束
 */
int main()
{
    // 输出字符串"hello C"
    printf("%s\n", "hello C");
    
    // 再次输出字符串"hello c"
    printf("hello c");
    
    return 0; // 程序正常结束，返回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。**
![alt text](./第1讲：C语言常⻅概念/image-15.png)
VS2022的监视窗口观察字符串

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()**计算字符串⻓度的时候，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。

```c
#include <stdio.h>

/**
 * 主函数
 * 该函数无参数，无返回值。主要功能是演示字符数组和字符串的输出。
 */
int main()
{
    // 定义并初始化一个字符数组arr1，包含字符 'a', 'b', 'c'
    char arr1[] = { 'a', 'b', 'c' };
    // 定义并初始化一个字符数组arr2，内容为字符串"abc"
    char arr2[] = "abc";
    
    // 输出字符数组arr1，实际上由于末尾没有'\0'，输出会直到遇到'\0'或内存的边界
    printf("%s\n", arr1);
    // 输出字符数组arr2，这是一个标准字符串，会正确输出到'\0'为止
    printf("%s\n", arr2);
    
    return 0; // 程序正常结束
}

这样的代码，我调试的时候，观察一下arr1和arr2的内容：
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arr1和arr2中内容的对比

运行结果：
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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\
作为技术标志，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？

/**
 * 主函数
 * 
 * 本函数无参数。
 * 本函数返回一个整数，表示程序执行的结果。
 */
int main()
{
    // 定义并初始化一个包含字符 'a', 'b', 'c' 和空字符的字符数组
	char arr1[] = { 'a', 'b', 'c', '\0' };
    // 定义并初始化一个包含字符串 "abc" 的字符数组
	char arr2[] = "abc";
    // 打印 arr1 数组中的字符串
	printf("%s\n", arr1);
    // 打印 arr2 数组中的字符串
	printf("%s\n", arr2);
    // 打印 字符串字面量 "abc\0def"，其中的 '\0' 作为字符串结束符
	printf("%s\n", "abc\0def");
	return 0; // 程序执行成功，返回 0
}

运行结果:
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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。

转义字符

也许在前面的代码中你看到 \n,\0很纳闷是啥。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：

/**
 * 主函数
 * 
 * 本函数无参数。
 * 
 * @return 返回0，表示程序正常结束。
 */
#include <stdio.h>
int main()
{
    // 打印字符串"abcndef"
    printf("abcndef");
    return 0 ;
}

运行结果:
alt text

如果我们修改一下代码，在n的前面加上*,变成如下代码：

/**
 * 主函数
 * 
 * 本函数无参数。
 * 本函数返回一个整数，固定为0，表示程序正常结束。
 */
#include <stdio.h>
int main()
{
    // 打印字符串"abc"后跟一个换行符，接着打印"def"
    printf("abc\ndef");
    return 0 ; // 程序正常结束，返回0
}

输出的结果：
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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，通常是下一个4/8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：ddd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。如：\x30表示字符^0
    \ 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ASCII码值是0.

代码演示：

// 主函数
int main()
{
    // 打印单引号
    printf("%c\n", '\'');
    // 打印双引号
    printf("%s\n", "\"");
    // 打印路径
    printf("c:\\test\\code\\test.c\n");
    // 发出警报声
    printf("\a");
    // 打印字符'X'
    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'X'
    // 打印字符'0'
    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码值的字符是'0'
    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

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

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。

#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。

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：

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

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。

#include <stdio.h>

/**
 * 函数：Add
 * 功能：对两个整数进行相加并返回结果。
 * 参数：
 *   - x: 整数，要相加的第一个数。
 *   - y: 整数，要相加的第二个数。
 * 返回值：两个整数的和。
 */
int Add(int x, int y)
{
 return x + y;
}

// 主函数
int main()
{
    // 打印"hehe"
    printf("hehe\n");
    
    // 调用Add函数，并将结果赋给ret
    int ret = Add(2, 3);
    
    return 0;
}

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。

#include <stdio.h>

/**
 * 打印数组元素
 * @param arr 整型数组，待打印的数组
 * @param sz 数组大小，表示arr数组中元素的个数
 */
void print(int arr[], int sz) 
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++) // 遍历数组，打印每个元素
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
}

int main()
{
	int i = 0;
	int arr[10] = { 0 }; // 初始化一个长度为10的数组，初始值全为0
	for (i = 0; i < 10; i++) // 填充数组，倒序从10到1
	{
		arr[i] = 10 - i;
		printf("%d\n", arr[i]); // 打印每个填充后的元素
	}
	return 0;
}

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。

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。

注释的 2 种形式

C语言的注释有两种表示方法。

/**/的形式

第一种方法是将注释放在 /…/之间，内部可以分行。

/* 注释 */
/*
这是一行注释
*/

这种注释可以插在行内。

1 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。

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。

/*
printf("a ");
printf("b ");
printf("c "); /* 注释二 */
printf("d ");
*/

//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。

// 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。

1 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。

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。

课堂板书:

https://gitee.com/bitpg/class114training-camp-phase-5/blob/master/2024-03-28-%E6%9D%BF%E4%B9%A6.png

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课堂代码:

https://gitee.com/bitpg/class114training-camp-phase-5/blob/master/test_3_28/test_3_28/test.c

https://gitee.com/bitpg/class114training-camp-phase-5/blob/master/test_3_28/test_3_28/add.c

完