C 学习笔记（二）

编程机制 #

C 具有良好的可移植性，可以在很多操作系统下使用，在 C 程序的编写过程中，源代码一般以文本文件存储在以 .c 为文件拓展名的文件中。

C 的基本机制是 源代码文件 编译为可执行文件（包括可直接运行的机器语言代码）的过程，典型步骤是编译、链接、运行，其中编译器把源代码转换成中间代码，链接器把中间代码和其他代码合并，生成可执行文件，这种策略使得 C 可以方便地对程序进行 模块化 设计。

模块化 的好处是：对于一个项目，可以先独立编译单独的模块，然后再用 链接器 合并已编译的模块，如果需要更改某个模块，不必因此重新编译其他模块。此外 链接器 还将您编写的程序和预编译的库代码进行合并。

Unix C #

C 最开始为 Unix 系统开发而生，下面是 C 在 Unix 下的编译过程

GNU&&LLVM #

GNU 编译器集合也就是 GCC，其中包含 C 的编译器 GCC C，在 UNIX、Linux、Windows 等操作系统下都可以使用，它跟随 C 标准的改动，对新标准的支持比较好。一般地，使用 gcc 命令调用 GCC C 编译器，一些使用 gcc 的系统又使用 cc 作为 gcc 的别名。

LLVM 项目是 cc 的另一个替代品，它使用 Clang 编译器处理 C，Clang 对最新的 C 标准的支持也很好。

对于 gcc 和 clang：

gcc-v # 查看使用的编译器及其版本

gcc [options][filenames] # GCC 最基本的用法：(options 是所需参数、filenames 是文件名）

gcc -std=c99 inform.c # gcc/clang 选择调用不同 C 标调，比如调用 C99 标准
gcc -std=clx inform.c # 调用 C11 之前草案标准
gcc -std=c11 inform.c # 调用 C11 标准

令牌（Tokens） #

令牌是程序的最小元素，令牌的类型有：关键字、标识符、常量、字符串 和 运算符 等

关键字（Keywords） #

关键字是 C 中预定义的保留字，每个保留字均有特定功能或与特定功能与之关联，它们对编译器有特殊意义

C 中共有 32 个关键字

↓	↓	↓	↓
auto	double	int	struct
break	else	long	switch
case	enum	register	typedef
char	extern	return	union
continue	for	signed	void
do	if	static	while
default	goto	sizeof	volatile
const	float	short	unsigned

printf 函数 #

printf() 函数是刚开始使用比较多的一个函数，它负责打印输出信息到屏幕。printf 由单词 print 和 format 组成

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("%i \n", 6);
    return 0;
}
# 输出结果是 6

printf() 可以在输出文本中指定 占位符，上面的 %i 就是一个占位符；占位符在一个半角逗号后面的就是实际替换占位符的值，比如上面用 6 替换 %i，根据替换值的类型，需要用不同的占位符：

%a：浮点数
%A：浮点数
%c：字符
%d：十进制整数
%e：使用科学计数法的浮点数，指数部分的 e 为小写
%E：使用科学计数法的浮点数，指数部分的 E 为大写
%i：整数，基本等同于 %d
%f：小数（包含 float 类型和 double 类型）
%g：6 个有效数字的浮点数。整数部分一旦超过 6 位，就会自动转为科学计数法，指数部分的 e 为小写
%G：等同于 %g，唯一的区别是指数部分的 E 为大写
%hd：十进制 short int 类型
%ho：八进制 short int 类型
%hx：十六进制 short int 类型
%hu：unsigned short int 类型
%ld：十进制 long int 类型
%lo：八进制 long int 类型
%lx：十六进制 long int 类型
%lu：unsigned long int 类型
%lld：十进制 long long int 类型
%llo：八进制 long long int 类型
%llx：十六进制 long long int 类型
%llu：unsigned long long int 类型
%Le：科学计数法表示的 long double 类型浮点数
%Lf：long double 类型浮点数
%n：已输出的字符串数量。该占位符本身不输出，只将值存储在指定变量之中
%o：八进制整数
%p：指针
%s：字符串
%u：无符号整数 unsigned int
%x：十六进制整数
%zd：size_t 类型
%%：输出一个 %

标识符（Identifiers） #

C 中 标识符 用于命名变量、函数、数组等，可以由用户定义这些标识符，由字母、数字和 下划线 组成

标识符命名规则

必须以字母或者下划线开头
只能使用字母、数字和下划线，不允许使用其他特殊字符、标点符号
不能包含空格
不能是 C 的关键字（Keywords）
最长为 31 个字符

常量（Constant） #

常量是固定值，就像是常规的变量，在定义后不能进行修改并且在程序执行期间不会改变。这些固定的值，又叫做 字面量

常量可以是任何 基本数据类型，比如：

整数常量
浮点常量
字符常量
字符串字面值
枚举常量

下面是常量的数据类型的一些实例

整数常量 #

整数常量 可以是八进制、十进制、十六进制的常量

指定基数：前缀0x/0X 表示十六进制，前缀 0 表示八进制，十进制一般不带前缀

后缀是 U 和 L 的组合：U 是无符号整数（unsigned），L 是长整数（long）U 和 L 可以是大写/小写的任意顺序，比如：

85         /* 十进制 */
0213       /* 八进制 */
0x4b       /* 十六进制 */
30         /* 整数 */
30u        /* 无符号整数 */
30l        /* 长整数 */
30ul       /* 无符号长整数 */
212        /* 合法的 */
215u       /* 合法的 */
0xFeeL     /* 合法的 */
078        /* 非法的：8 不是八进制的数字 */
032UU      /* 非法的：不能重复后缀 */

浮点变量 #

浮点常量 由整数部分、小数点、小数部分和指数部分组成，使用小数或者指数形式来表示

小数形式表示：必须包含小数点、指数或者同时包含两者；
指数形式表示：必须包含整数部分、小数部分，或同时包含两者，带符号的指数使用 e 或者 E 引入，比如：

3.14159       /* 合法的 */
314159E-5L    /* 合法的 */
510E          /* 非法的：不完整的指数 */
210f          /* 非法的：没有小数或指数 */
.e55          /* 非法的：缺少整数或分数 */

字符常量 #

字符常量 使用 '' 包起来，比如： s 可存储在 char 类型的简单变量中，字符常量可以是一个普通字符（如 s ）、一个转义序列（如 \n ）或者一个通用字符（如 \u02C0 ）

在 C 中，一些特定的字符前面有反斜杠 \\ 时，它们就会变成有特殊含义的 转义序列 (Escape Sequence），转义序列用于代表难以表示或无法输入的字符，像 t 代表 Tab 键，\b 代表 Backspace 键

转义序列	含义
\	`\` 字符
\'	`'` 字符
\"	`"` 字符
?	`?` 字符
\a	警报铃声
\b	退格键
\f	换页符
\n	换行符
\r	回车
\t	水平制表符
\v	垂直制表符
\ooo	一到三位的八进制数
\xhh . . .	一个或多个数字的十六进制数

字符串常量 #

字符串字面值或常量是括在双引号 "" 中的，一个字符串包含类似于字符常量的字符：普通的字符、转义序列和通用的字符

可以使用空格做分隔符，把一个很长的字符串常量进行分行，并不影响编译程序识别

# 第一种
"hello,world"
# 第二种    
"hello,\
dear"
# 第三种
"hello, " "w" "orld"

定义常量 #

在 C 中，有两种简单的定义常量的方式（ #define 和 const 关键字），定义常量时经常以 大写英文字母 形式

下面是两个实例：

使用 #define 预处理

#include <stdio.h>

#define LENGTH 10   
#define WIDTH  5
#define NEWLINE '\n'

int main()
{

   int area;  
  
   area = LENGTH * WIDTH;
   printf("value of area : %d", area);
   printf("%c", NEWLINE);

   return 0;
}

使用 const 关键字

#include <stdio.h>

int main()
{
   const int  LENGTH = 10;
   const int  WIDTH  = 5;
   const char NEWLINE = '\n';
   int area;  
   
   area = LENGTH * WIDTH;
   printf("value of area : %d", area);
   printf("%c", NEWLINE);

   return 0;
}

两个例子的结果一样

value of area : 50

字符串（String） #

字符串是以 null 空字符 \\0 结尾的一维字符数组，此空字符表示字符串已结束，字符串始终用双引号 "" 引起来，C 编译器会在初始化数组时，自动把 \0 放在字符串的末尾，比如：

char greeting[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};

也可以写成下面的：（数组初始化规则）

char greeting[] = "Hello";

上面的字符串在内存中可以如下图所示：

C 中操作字符串的函数：

函数	目的
`strcpy(s1, s2);`	复制字符串 s2 到字符串 s1
`strcat(s1, s2);`	连接字符串 s2 到字符串 s1 的末尾
`strlen(s1);`	返回字符串 s1 的长度
`strcmp(s1, s2);`	s1 和 s2 相同，返回 0；s1<s2 返回小于 0；s1>s2 返回大于 0
`strchr(s1, ch);`	返回一个指针，指向字符串 s1 中字符 ch 第一次出现的位置
`strstr(s1, s2);`	返回一个指针，指向字符串 s1 中字符串 s2 第一次出现的位置

比如：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main ()
{
   char str1[12] = "Hello";
   char str2[12] = "World";
   char str3[12];
   int  len ;
 
   /* 复制 str1 到 str3 */
   strcpy(str3, str1);
   printf("strcpy( str3, str1):%s\n", str3 );
 
   /* 连接 str1 和 str2 */
   strcat( str1, str2);
   printf("strcat( str1, str2):%s\n", str1 );
 
   /* 连接后，str1 的总长度 */
   len = strlen(str1);
   printf("strlen(str1):%d\n", len );
 
   return 0;
}

则会有

strcpy( str3, str1 ):Hello
strcat( str1, str2 ):HelloWorld
strlen( str1 ):10

运算符（Operators） #

运算符 是一种告诉编译器执行特定数学或逻辑操作的符号，C 中提供了以下类型的运算符：

算数运算符
关系运算符
逻辑运算符
位运算符
赋值运算符
杂项运算符

算数运算符 #

给定变量 A 和 B，在 C 中常用的算数运算符罗列如下：

运算符	描述	结果
`+`	两操作数相加	`A+B`
`-`	前一个操作数减去后一个操作数	`A-B`
`*`	两操作数相乘	`A*B`
`/`	两操作数相除（分子/分母）	`A/B`
`%`	取模，整除后的余数	`A/B` 后的余数
`++`	自增运算符，整数值 `+1`	`A+1` 或 `B+1`
`--`	自减运算符，整数值 `-1`	`A-1` 或 `B-1`

特别地，对于 a++和++a，相同点都是给 a 的值+1，不同点是 a++ 是先赋值再+1，而 ++a 则是先 +1 再赋值

#include <stdio.h>
int main()
{
	int c;
	int a = 10;
	c = a++;
    
	printf( "先赋值后运算：\n" );
	printf( "Line 1 - c 的值是 %d\n", c );
	printf( "Line 2 - a 的值是 %d\n", a );
    
	a = 10;
	c = a--;
    
	printf( "Line 3 - c 的值是 %d\n", c );
	printf( "Line 4 - a 的值是 %d\n", a );
	printf( "先运算后赋值：\n" );
    
	a = 10;
	c = ++a;
    
	printf( "Line 5 - c 的值是 %d\n", c );
	printf( "Line 6 - a 的值是 %d\n", a );
    
	a = 10;
	c = --a;
    
	printf( "Line 7 - c 的值是 %d\n", c );
	printf( "Line 8 - a 的值是 %d\n", a );
}

则会有：

先赋值后运算：
Line 1 - c 的值是 10
Line 2 - a 的值是 11
Line 3 - c 的值是 10
Line 4 - a 的值是 9
先运算后赋值：
Line 5 - c 的值是 11
Line 6 - a 的值是 11
Line 7 - c 的值是 9
Line 8 - a 的值是 9

关系运算符 #

给定变量 A 和 B，在 C 中常见的关系运算符有：

运算符	描述	实例
`==`	检查两个操作数是否相等，相等则条件为真	`A==B`
`!=`	检查两个操作数是否相等，不相等则条件为真	`A!=B`
`>`	检查左操作数是否大于右操作数，是则条件为真	`A>B`
`<`	检查左操作数是否小于右操作数，是则条件为真	`A<B`
`>=`	检查左操作数是否大于或等于右操作数，是则条件为真	`A>=B`
`<=`	检查左操作数是否小于或等于右操作数，是则条件为真	`A<=B`

比如：

#include <stdio.h>

int main(){
    int a = 21;
    int b = 10;
    int c;

    if( a == b ){
        printf("Line 1 - a 等于 b\n");
    }else{
        printf("Line 1 - a 不等于 b\n");
    }

    if( a < b){
        printf("Line 2 - a 小于 b\n");
    }else{
        printf("Line 2 - a 不小于 b\n");
    }

    if( a > b ){
        printf("Line 3 - a 小大于 b\n");
    }else{
        printf("Line 3 - a 小大于 b\n");
    }

    // 改变 a 和 b 的值

    a = 5;
    b = 20;

    if( a <= b){
        printf("Line 4 - a 小于等于 b\n");
    }

    if( b >= a){
        printf("Line 5 - b 大于或等于 b\n")
    }
}

输出结果

Line 1 - a 不等于 b
Line 2 - a 不小于 b
Line 3 - a 大于 b
Line 4 - a 小于或等于 b
Line 5 - b 大于或等于 b

逻辑运算符 #

给定变量A和B，在 C 中常见的逻辑运算符有：

运算符	描述	实例
`&&`	逻辑与运算符	`A&&B`
`\|\|`	逻辑或运算符	`A\|\|B`
`!`	逻辑非运算符	`!(A&&B)`

位运算符 #

所谓 位运算，就是对一个比特（Bit）位进行操作。比特（Bit）是一个电子元器件，8 个比特构成一个字节（Byte），它已经是粒度最小的可操作单元了，C 中提供了 6 种位运算符：

运算符	说明
`&`	按位与运算
`\|`	按位或运算
`^`	按位异或运算
`~`	取反运算
`<<`	左移运算
`>>`	右移运算

赋值运算符 #

给定变量 A、B 和 C，在 C 语言中支持的赋值运算符：

运算符	描述	例子
`=`	简单赋值运算符	`C=A+B` 即把 `A+B` 的值赋给 `C`
`+=`	加且赋值运算符	`C+=A` 即 `C=C+A`
`-=`	减且赋值运算符	`C-=A` 即 `C=C-A`
`*=`	乘且赋值运算符	`C=A` 即 `C=CA`
`/=`	除且赋值运算符	`C/=A` 即 `C=C/A`
`%=`	求模且赋值运算符	`C%=A` 即 `C=C%A`
`<<=`	左移且赋值运算符	`C<<=2` 即 `C=C<<2`
`>>=`	右移且赋值运算符	`C>>=2` 即 `C=C>>2`
`&=`	按位与且赋值运算符	`C&=2` 即 `C=C&2`
`^=`	按位异或且赋值运算符	`C^=2` 即 `C=C^2`
`\|=`	按位或且赋值运算符	`C\|=2` 即 `C=C\|2`

杂项运算符 #

运算符	描述	例子
`sizeof()`	返回变量的大小	`sizeof(a)` 返回 `4`，其中 `a` 是整数
`&`	返回变量的地址	`&a;` 返回变量 `a` 在内存中的实际地址
`*`	指向一个变量	`*a;` 指向一个变量（指针）
`?:`	条件表达式	如果条件为真 `?` 则值为 `X` `:` 否则值为 `Y`

运算符优先级 #

类别	运算符	结合性
后缀	`() [] -> . ++ - -`	从左到右
一元	`+ - ! ~ ++ - - (type)* & sizeof`	从右到左
乘除	`* / %`	从左到右
加减	`+ -`	从左到右
移位	`<< >>`	从左到右
关系	`< <= > >=`	从左到右
相等	`== !=`	从左到右
位与 AND	`&`	从左到右
位异或 XOR	`^`	从左到右
位或 OR	`\|`	从左到右
逻辑与 AND	`&&`	从左到右
逻辑或 OR	`\|\|`	从左到右
条件	`?:`	从右到左
赋值	`= += -= *= /= %=>>= <<= &= ^= \|=`	从右到左
逗号	`,`	从左到右