初识 C 语言（一）

一、 第一个 C 程序

下面是一个简单的 C 程序

// 头文件
#include <stdio.h>int main()
{// 打印 "Hello, everyone !"printf("Hello, everyone !\n");return 0;
}

该程序的输出结果如下：

在屏幕上面打印了短语 “Hello, everyone !”。

其实，根据我在代码中的注释，这个程序也很容易理解，接下来逐步分析程序的各个模块。

1. printf() 函数和 stdio.h 头文件

printf() 函数是 C 语言函数库中的标准输出函数，把圆括号中的参数显示在屏幕上。那么上述程序就在屏幕上显示字符串 “Hello, everyone !”（字符串是由双引号括起来的一系列字符，以空字符（‘\0’）结尾，后面的 \n 是转义字符，表示换行）。

如果我们要使用 C 函数库中的函数，就需要包含对应的头文件（就像你要用别人的东西需要别人同意）。而使用 printf() 函数就需要包含 stdio.h 头文件。头文件的包含格式为：#include <头文件名>

2. main() 函数和 return 语句

每一个 C 程序都是从 main() 函数开始的，且每个 C 程序有且只能有一个 main() 函数。就和读文章一样，我们读一篇文章是从第一段第一行开始从左往右读的；而 C 程序就是从 main() 函数的第一条语句开始往下执行的。

main() 函数的格式为：int main()

return 语句一般用在当函数的返回类型不为 void 时，给主调函数返回一个值或者结束函数的执行。而 main() 函数中的 return 0; 语句表示程序正常结束，没有异常。

3. 库函数
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。（设计程序主要就是用函数来实现相应的功能，一些基本的功能库函数中都有相应的标准函数，如：strlen() 函数计算字符串的长度）

二、类型和变量

程序设计过程中，需要存储各种各样的类型，也需要用它们的值进行计算。这些操作一般都通过变量来进行。

1. C 语言中的基本类型

（1）整型

整型用来存储整数。表示的范围从小到大为：short、int、long、long long。

（2）浮点型

浮点型用来存储带小数的值。表示的范围从小到大为：float、double、long double。（精度也是从小到大）

（3）字符型 —— char

字符型用来存储单个字符。如：‘a’、‘b’、‘1’、'\n’等。在 C 语言中用单引号来标识字符。

（4）布尔型 —— bool

布尔型用来存储逻辑真和假。在 C 语言中所有非 0 值为真，0 值为假。该类型主要用在需要判断或者状态表示的地方。

2. 变量的创建和命名规则

（1）创建变量

如下代码：

// 头文件
#include <stdio.h>int main()
{// 创建一个 int 类型的变量并赋初值 10int a = 10;return 0;
}

上述代码创建了一个 int 变量 a，并给其赋初值。在 C 语言中等号（=）被称为赋值运算符，它的作用是把右侧的值赋给左边的变量。由此可见，变量的创建格式为：

类型 变量名;

初值 C 语言并没有规定一定要给，也可以后面通过赋值运算符进行赋值。但是，最好养成赋初值的习惯，因为变量创建的实质是向内存申请一块空间，然后我们通过变量名来访问这块空间。也就是在我们创建之前，这块空间是操作系统在使用，它存放了什么值进去我们并不知道（一般都是垃圾值），所以我们要对变量赋初值，防止使用垃圾值导致程序崩溃。

（2）创建多个变量

也可以一次性创建多个变量，只要中间使用逗号（,）隔开即可。

// 头文件
#include <stdio.h>int main()
{// 创建多个个 int 类型的变量int a, b = 5, c, d = 6;return 0;
}

上述代码创建了 4 个 int 类型的变量，每个变量赋不赋初值都取决于自己，最好养成赋初值的习惯。也可以使用多行来创建变量。

（3）初始化和赋值

初始化其实就是前面说的，在创建变量的同时给其赋个初值。而赋值是在创建完了变量之后，通过赋值运算符对其值进行修改。

（4）变量的命名规则

变量名的实质实际上是用来标识特定数据存储位置的名称。编译器处理该变量时，其实是通过该变量名关联的地址找到该值来进行处理。

变量名只能由数字、字母和下划线组成，且不能由数字开头，区分大小写。不能和 C 语言中的关键字和保留字冲突。

如下代码：

第一行代码出错是因为 char 等类型是 C 语言的关键字，该变量名与关键字冲突。第二行代码是因为变量名 8aa 以数字开头。

（5）变量的使用规则

变量必须在第一次使用之前声明，其实就是要在使用之前创建变量。如：int a = 10; 或 int a; 这两条语句都声明了变量 a，就是告诉编译器，我们需要创建一个 int 类型的变量，让它找一块空间，把这块空间标识为 a。（其实这个一般也不用说，毕竟这个你都没有造这个东西，怎么去使用？）

3. 类型和变量的大小

我们可以通过 sizeof 运算符来计算 C 语言中类型和变量的大小。该运算符返回一个整数值，单位为字节（byte）。

如下代码：

// 头文件
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>int main()
{// 计算类型的大小printf("%zd\n", sizeof(bool));printf("%zd\n", sizeof(char));printf("%zd\n", sizeof(short));printf("%zd\n", sizeof(int));printf("%zd\n", sizeof(long));printf("%zd\n", sizeof(long long));printf("%zd\n", sizeof(float));printf("%zd\n", sizeof(double));return 0;
}

该程序的运行结果如下：

计算 bool 类型的大小，需要包含头文件 stdbool.h。其中的 %zd 是printf() 函数的一种输出格式，把后面的值按照前面的格式进行输出。而 %zd 对应 sizeof 运算符返回的整型的类型。

三、printf() 函数和 scanf() 函数

printf() 函数和 scanf() 函数分别是 C 语言中的标准输出函数和标准输入函数。

1. printf() 函数的使用

首先，该函数的一般格式为：printf(“…”, 对应数量的值)。这个有点抽象，直接看代码：

// 头文件
// 头文件
#include <stdio.h>int main()
{// printf() 函数的使用printf("I have %d apples.\n", 5);int n = 5;printf("I have %d apples.\n", n);printf("I have 5 apples.\n");return 0;
}

上述代码中，该函数的第一个参数总是一个字符串，若该字符串中包含 % 这种输出格式，那么后面需要有相应的值，可以有一个也可以有多个，且前后一一对应。如果没有包含 % 这种输出格式，那么直接输出该字符串。

该程序的运行结果如下：

2. 各种类型的输出格式

char —— %c
short —— %hd
int   —— %d
long  —— %ld
long long —— %lld
float 和 double —— %f
long double —— %Lf

代码示例：

// 头文件
#include <stdio.h>int main()
{// 各种类型 printf() 的示例char c = 'a';printf("%c\n", c);short a = 1;printf("%hd\n", a);int b = 2;printf("%d\n", b);long c = 3;printf("%ld\n", c);long long d = 4;printf("%lld\n", d);float e = 5.0;printf("%f\n", e);double f = 6.0;printf("%f\n", f);long double g = 7.0;printf("%Lf\n", g);return 0;
}

3. scanf() 函数的使用

scanf() 函数的使用和 printf() 函数类似，不同的是 scanf() 函数后面需要对应变量的地址。即： scanf(“…”, 对应数量的地址）。直接看代码：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS// 头文件
#include <stdio.h>int main()
{// scanf() 函数的演示int a;printf("输入：");scanf("%d", &a);printf("输出：");printf("%d\n", a);return 0;
}

该程序运行之后，光标会停留等待你输入一个数，然后按下 enter 键确认输入完毕。如下：

在上述代码中，& 是取地址符，对变量使用该运算符可以得到该变量的地址。其他类型的 scanf() 函数使用和上述代码类似，只需要修改对应的输入格式和变量名。

4. 各种类型的输入格式

除了 double 类型输入的时候需要使用 %lf 以外，其他的类型的输入格式均和输入格式一致。

四、关键字

C 语言的关键字是具有特定含义、被编程语言保留使用的标识符。C 语言中的变量名不能和关键字冲突，且不能创建新的关键字。

1. C 语言的 32 个关键字下（不需要背，用多了自然就会）

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。

五、字符和 ASCII 编码

在 C 语言中，字符是用单引号括起来的单个字符，如：‘q’，‘@’，‘1’，‘.’ 等。字符的类型是 char，一般占 1 个字节。在 C 语言中，字符实际上是按照 ASCII 码（整数）进行存储的，如：字符 ‘a’ 对应 65，字符 ‘A’ 对应 97，空字符（‘\0’）对应 0 。

1. ASCII 码表

上述图片中的 dec 是十进制，oct 是八进制，hex 是十六进制。上面的 ASCII 码不需要全部记住，只需要记住几个关键的就行。

（1）数字字符、小写字母字符和大写字母字符都是连续的。所以，只需要记住字符 ‘0’ 对应 48，字符 ‘A’ 对应 65，字符 ‘a’ 对应 97 即可。
（2）空字符 ‘\0’ 对应 0

2. 字符的输入和输出

字符的输入和输出分别使用函数 scanf() 和 函数 printf()，格式均为 %c。

代码演示：

// 创建字符变量
char ch = 0;
// 输入
scanf("%c", &ch);
// 输出
printf("%c", ch);

也可以使用该字符对应的数字进行打印，如：

六、字符串和空字符（‘\0’）

在 C 语言中，字符串是用双引号括起来的一系列字符，且以空字符结尾。空字符是字符串结束的标志。如：“hello, world”。实际上末尾还有一个空字符。

1. 字符串的存储

在 C 语言中，使用字符数组来存储字符串。

代码演示：

// 使用字符数组存储字符串
char str1[20] = "abcdef";
char str2[20] = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', '\0' };
char str3[20] = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'};

上述代码中，第一条和第二条语句是初始化字符串的两种方式。而第三条语句是初始化字符数组而不是字符串，因为末尾没有空字符。而第一条语句编译器会在末尾自动添加空字符。

2. 字符串的输入和输出

字符串的输入和输出分别使用函数 scanf() 和函数 printf()，格式为 %s。

代码演示：

首先，把输入的字符存储到 str 数组中，然后再通过 str 打印。这里因为 str 本身就是该数组首元素的地址，所以不需要加取地址符（&）。这里只要记住，数组名是数组首元素的地址就可以了。

3. 字符串输入的注意事项

（1）使用 scanf() 函数进行输入时，会跳过前面的空白直到读取第一个非空白字符，且再次遇到空白结束输入。（空白指空格、制表符和换行符）

代码演示：

（2）输入的时候要提前思考一下输入字符串的最大字符数，然后创建适当大小的字符数组，如果输入的字符数超过了字符数组的最大容量，将会产生数据覆盖相邻内存区域、程序崩溃等现象。

代码演示：

七、转义字符

转义字符是 C 语言中一种特殊的字符表示方法，用于表示一些无法直接输入或具有特殊含义的字符。如：‘\0’，'\n’等。其中，反斜杠（\）是转义字符的标志。

• \? ：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。

两个特殊的转义字符：
• \ddd ：ddd表⽰1~3个⼋进制的数字
• \xdd ：dd表⽰2个⼗六进制数字。

上述两个转义字符分别把八进制和十六进制转换为十进制，然后找到对应 ASCII 码的字符。如：字符 ‘A’ 的 ASCII 值为 65，所以也可以写成 ‘\101’ 和 ‘\x41’。

代码演示：

八、语句和分类

函数是 C 语言程序设计的模块，而函数又由一条条语句组成。C 语言的语句主要分为以下五类：
（1）空语句
（2）表达式语句
（3）函数调用语句
（4）复合语句
（5）控制语句

1. 空语句
空语句就是一个分号。

// 空语句
;

2. 表达式语句
表达式语句就是表达式后面加上个分号。

int a = 10, b = 20;
// 表达式语句
a = b + 1;

3. 函数调用语句
函数调用的时候加上分号就是函数调用语句。我们使用 printf() 和 scanf() 函数时，就是函数调用语句。

// 函数调用语句
printf("Hello, world\n");

4. 复合语句
复合语句其实就是代码块，包含在花括号中的一条或者多条语句。主要用在 if 判断语句或者 while 循环语句中。

// 代码块
{
int a = 0;
int b = 0;
a = b + 10;
}

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：dowhile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。

九、注释

注释是程序员对代码的说明，主要是让程序员自己和他人读代码时更容易理解。而编译器编译代码时会忽略注释（删除）。C 语言有两种注释方式：

（1）/* … */
这种方式能一次性注释多行，如下代码：

但是，该方式不能嵌套注释，因为 /* 会和离它最近的 */ 配对，如下代码：

（2）// …
该注释方式是从 C++ 引入的，这种注释方式只能注释一行，如下代码：