基础语法

主函数

一个 C 语言程序有且只有一个主函数，程序运行时系统会自动调用。

如果一个程序没有主函数，则这个程序不具备运行能力。如果一个程序有多个主函数，则编译时会报错。

函数定义格式

• 主函数定义的格式:
  • int 代表函数执行之后会返回一个整数类型的值
  • main 代表这个函数的名字叫做 main
  • () 代表这是一个函数
  • 代表这个程序段的范围
  • return 0; 代表函数执行完之后返回整数 0

int main() {
    // insert code here...
    return 0;
}

info

• C 语言中,每条完整的语句后面都必须以英文分号结尾
• main 函数前面的 int 可以不写或换成 void
• main 函数中的 return 0 可以不写

• 其它函数定义的格式
  • int 代表函数执行之后会返回一个整数类型的值
  • call 代表这个函数的名字叫做 call
  • () 代表这是一个函数
  • 代表这个程序段的范围
  • return 0; 代表函数执行完之后返回整数 0

int call() {
    return 0;
}

info

• 主函数(main)会由系统自动调用, 其它函数需要开发者在 main 函数中手动调用。
  • call 代表找到名称叫做 call 的某个东西
  • () 代表要找到的名称叫 call 的某个东西是一个函数
  • ; 代表调用函数的语句已经编写完成
  • 所以 call();代表找到 call 函数, 并执行 call 函数

int call() {
    return 0;
}
int main() {
    call();
}

注释

注释是代码中不会被解释器执行的文本。用于解释代码，方便阅读。

C 支持//单行注释 和 /* 多行注释 */

// 单行注释
// 以//开头，到这一行末尾
// 任何地方都可以写注释：函数外面、里面，每一条语句后面
// 快捷键:Ctrl+/


/*
// 多行注释可以嵌套单行注释

多行注释不能嵌套多行注释

因为多行注释以/*开头，到最近的一个* /结尾

初学者编写程序可以养成习惯：先写注释再写代码
将自己的思想通过注释先整理出来，在用代码去体现
因为代码仅仅是思想的一种体现形式而已
*/

内置内容

C语言的核心设计理念是小而精，它只提供了一套非常精简的内置功能，将大部分功能都留给库来实现。

关键字

关键字是语言中预先定义的标识符。(在开发工具中会显示特殊颜色。)

我们把它们用作标识符名称会引发错误或导致其功能失效。

数据类型

• 作为程序员, 我们最关心的是内存中的动态数据,因为我们写的程序就是在内存中运行的
• 程序在运行过程中会产生各种各样的临时数据,为了方便数据的运算和操作, C 语言对这些数据进行了分类, 提供了丰富的数据类型
• C 语言中有 4 大类数据类型:基本类型、构造类型、指针类型、空类型

1个二进制位可以存储0或1，称为位(bit)。

8个二进制位就可以存储2^8=256个不同的数值（0~255），称为字节(byte)。

在计算机中以整数形式存储的就是整型。字符型（char）本质上也是小整数（通常对应ASCII码值），所以字符型也属于整型家族，可以进行算术运算。

数据类型使用建议

1. 选择合适的类型：根据数据范围选择最小满足需求的类型
2. 避免溢出：注意数据范围，防止溢出导致的错误结果
3. 浮点数比较：不要直接用==比较浮点数，使用epsilon比较
4. 类型转换：明确类型转换的规则，避免精度丢失
5. 内存对齐：了解结构体内存对齐规则，优化内存使用

常见陷阱

• 整数除法截断：5/2 结果是 2 而不是 2.5
• 无符号整数下溢：unsigned int x = 0; x--; 结果是很大的正数
• 浮点精度问题：0.1 + 0.2 可能不等于 0.3
• 数组越界：访问数组时要检查边界，C语言不会自动检查

标准库

虽然C语言的内置内容少，但它拥有一个庞大且功能强大的标准库 (Standard Library)，这是C语言功能的核心所在。

这个标准库被分成了许多头文件，每个头文件都包含了一组相关的函数、宏和类型定义。

标准库的设计理念是精简(基本功能)、高效（通用功能）和可移植（与操作系统无关的）。

运算符

运算符和关键字一样，可以直接使用。

算术运算符

优先级	名称	符号	说明
3	乘法运算符	*	双目运算符,具有左结合性
3	除法运算符	/	向零取整
3	求余运算符 (模运算符)	%	双目运算符,具有左结合性
4	加法运算符	+	双目运算符,具有左结合性
4	减法运算符	-	双目运算符,具有左结合性

• 注意事项
  • 如果参与运算的两个操作数皆为整数, 那么结果也为整数
  • 如果参与运算的两个操作数其中一个是浮点数, 那么结果一定是浮点数
  • 求余运算符, 被除数a % 除数b, a=(a 整除 b) × b + 余数 ，其中(a 整除 b)的结果总是向 0 取整。（四舍五入时也总是向 0 取整）
  • 求余运算符, 参与运算的两个操作数必须都是整数, 不能包含浮点数。且除数不能为 0 (没有意义)

#include <stdio.h>
int main(){
    int a = 10;
    int b = 5;
    // 加法
    int result = a + b;
    printf("%i\n", result); // 15
    // 减法
    result = a - b;
    printf("%i\n", result); // 5
    // 乘法
    result = a * b;
    printf("%i\n", result); // 50
    // 除法
    result = a / b;
    printf("%i\n", result); // 2

    // 算术运算符的结合性和优先级
    // 结合性: 左结合性, 从左至右
    int c = 50;
    result = a + b + c; // 15 + c;  65;
    printf("%i\n", result);

    // 优先级: * / % 大于 + -
    result = a + b * c; // a + 250; 260;
    printf("%i\n", result);

    // 整数除以整数, 结果还是整数
    printf("%i\n", 10 / 3); // 3

    // 参与运算的任何一个数是小数, 结果就是小数
    printf("%f\n", 10 / 3.0); // 3.333333

    // 10 / 3 商等于3, 余1
    int result_2 = 10 % 3;
    printf("%i\n", result_2); // 1

    // 左边小于右边, 那么结果就是左边
    result_2 = 2 % 10;
    printf("%i\n", result_2); // 2

    // 被除数是正数结果就是正数,被除数是负数结果就是负数
    result_2 = 10 % 3;
    printf("%i\n", result_2); // 1
    result_2 = -10 % 3;
    printf("%i\n", result_2); // -1
    result_2 = 10 % -3;
    printf("%i\n", result_2); // 1
}

赋值运算符

优先级	名称	符号	说明
14	赋值运算符	=	双目运算符,具有右结合性
14	除后赋值运算符	/=	双目运算符,具有右结合性
14	乘后赋值运算符 (模运算符)	*=	双目运算符,具有右结合性
14	取模后赋值运算符	%=	双目运算符,具有右结合性
14	加后赋值运算符	+=	双目运算符,具有右结合性
14	减后赋值运算符	-=	双目运算符,具有右结合性

• 简单赋值运算符

#include <stdio.h>
int main(){
    // 简单的赋值运算符 =
    // 会将=右边的值赋值给左边
    int a = 10;
    printf("a = %i\n", a); // 10
}

• 复合赋值运算符

#include <stdio.h>
int main(){
     // 复合赋值运算符 += -= *= /= %=
     // 将变量中的值取出之后进行对应的操作, 操作完毕之后再重新赋值给变量
     int num1 = 10;
     // num1 = num1 + 1; num1 = 10 + 1; num1 = 11;
     num1 += 1;
     printf("num1 = %i\n", num1); // 11
     int num2 = 10;
     // num2 = num2 - 1; num2 = 10 - 1; num2 = 9;
     num2 -= 1;
     printf("num2 = %i\n", num2); // 9
     int num3 = 10;
     // num3 = num3 * 2; num3 = 10 * 2; num3 = 20;
     num3 *= 2;
     printf("num3 = %i\n", num3); // 20
     int num4 = 10;
     // num4 = num4 / 2; num4 = 10 / 2; num4 = 5;
     num4 /= 2;
     printf("num4 = %i\n", num4); // 5
     int num5 = 10;
     // num5 = num5 % 3; num5 = 10 % 3; num5 = 1;
     num5 %= 3;
     printf("num5 = %i\n", num5); // 1
}

• 结合性和优先级

#include <stdio.h>
int main(){
    int number = 10;
    // 赋值运算符优先级是14, 普通运算符优先级是3和4, 所以先计算普通运算符
    // 普通运算符中乘法优先级是3, 加法是4, 所以先计算乘法
    // number += 1 + 25; number += 26; number = number + 26; number = 36;
    number += 1 + 5 * 5;
    printf("number = %i\n", number); // 36
}

自增自减运算符

• 在程序设计中,经常遇到“i=i+1”和“i=i-1”这两种极为常用的操作。
• C 语言为这种操作提供了两个更为简洁的运算符,即++和--

优先级	名称	符号	说明
2	自增运算符(在后)	i++	单目运算符,具有左结合性
2	自增运算符(在前)	++i	单目运算符,具有右结合性
2	自减运算符(在后)	i--	单目运算符,具有左结合性
2	自减运算符(在前)	--i	单目运算符,具有右结合性

• 自增
  • 如果只有单个变量, 无论++写在前面还是后面都会对变量做+1 操作

#include <stdio.h>
int main(){
    int number = 10;
    number++;
    printf("number = %i\n", number); // 11
    ++number;
    printf("number = %i\n", number); // 12
}

• 如果出现在一个表达式中, 那么++写在前面和后面就会有所区别
  • 前缀表达式:++x, --x;其中 x 表示变量名,先完成变量的自增自减 1 运算,再用 x 的值作为表达式的值;即“先变后用”,也就是变量的值先变,再用变量的值参与运算
  • 后缀表达式:x++, x--;先用 x 的当前值作为表达式的值,再进行自增自减 1 运算。即“先用后变”,也就是先用变量的值参与运算,变量的值再进行自增自减变化

#include <stdio.h>
int main(){
    int number = 10;
    // ++在后, 先参与表达式运算, 再自增
    // 表达式运算时为: 3 + 10;
    int result = 3 + number++;
    printf("result = %i\n", result); // 13
    printf("number = %i\n", number); // 11
}

#include <stdio.h>
int main(){
    int number = 10;
    // ++在前, 先自增, 再参与表达式运算
    // 表达式运算时为: 3 + 11;
    int result = 3 + ++number;
    printf("result = %i\n", result); // 14
    printf("number = %i\n", number); // 11
}

• 自减

#include <stdio.h>
int main(){
    int number = 10;
    // --在后, 先参与表达式运算, 再自减
    // 表达式运算时为: 10 + 3;
    int result = number-- + 3;
    printf("result = %i\n", result); // 13
    printf("number = %i\n", number); // 9
}

#include <stdio.h>
int main(){
    int number = 10;
    // --在前, 先自减, 再参与表达式运算
    // 表达式运算时为: 9 + 3;
    int result = --number + 3;
    printf("result = %i\n", result); // 12
    printf("number = %i\n", number); // 9
}

• 注意点:
  • 自增、自减运算只能用于单个变量,只要是标准类型的变量,不管是整型、实型,还是字符型变量等,但不能用于表达式或常量
    • 错误用法: ++(a+b); 5++;
  • 企业开发中尽量让++ -- 单独出现, 尽量不要和其它运算符混合在一起

int i = 10;
int b = i++; // 不推荐
或者
int b = ++i; // 不推荐
或者
int a = 10;
int b = ++a + a++;  // 不推荐

• 请用如下代码替代

int i = 10;
int b = i; // 推荐
i++;
或者;
i++;
int b = i; // 推荐
或者
int a = 10;
++a;
int b = a + a; // 推荐
a++;

• C 语言标准没有明确的规定，同一个表达式中同一个变量自增或自减后如何运算, 不同编译器得到结果也不同, 在企业开发中千万不要这样写

    int a = 1;
    // 下列代码利用Qt运行时6, 利用Xcode运行是5
    // 但是无论如何, 最终a的值都是3
   //  在C语言中这种代码没有意义, 不用深究也不要这样写
   // 特点: 参与运算的是同一个变量, 参与运算时都做了自增自减操作, 并且在同一个表达式中
    int b = ++a + ++a;
    printf("b = %i\n", b);

sizeof 运算符

• sizeof 可以用来计算一个变量或常量、数据类型所占的内存字节数

  • 标准格式: sizeof(常量 or 变量);

• sizeof 的几种形式

  • sizeof( 变量\常量 );
    • sizeof(10);
    • char c = 'a'; sizeof(c);
  • sizeof 变量\常量;
    • sizeof 10;
    • char c = 'a'; sizeof c;
  • sizeof( 数据类型);
    • sizeof(float);
    • 如果是数据类型不能省略括号

• sizeof 面试题:

  • sizeof()和+=、*=一样是一个复合运算符, 由 sizeof 和()两个部分组成, 但是代表的是一个整体
  • 所以 sizeof 不是一个函数, 是一个运算符, 该运算符的优先级是 2

#include <stdio.h>
int main(){
    int a = 10;
    double b = 3.14;
    // 由于sizeof的优先级比+号高, 所以会先计算sizeof(a);
    // a是int类型, 所以占4个字节得到结果4
    // 然后再利用计算结果和b相加, 4 + 3.14 = 7.14
    double res = sizeof a+b;
    printf("res = %lf\n", res); // 7.14
}

逗号运算符

• 在 C 语言中逗号“,”也是一种运算符,称为逗号运算符。 其功能是把多个表达式连接起来组成一个表达式,称为逗号表达式
• 逗号运算符会从左至右依次取出每个表达式的值, 最后整个逗号表达式的值等于最后一个表达式的值
• 格式: 表达式1，表达式2，… …，表达式n;

• 例如: int result = a+1,b=3*4;

#include <stdio.h>
int main(){
    int a = 10, b = 20, c;
    // ()优先级高于逗号运算符和赋值运算符, 所以先计算()中的内容
    // c = (11, 21);
    // ()中是一个逗号表达式, 结果是最后一个表达式的值, 所以计算结果为21
    // 将逗号表达式的结果赋值给c, 所以c的结果是21
    c = (a + 1, b + 1);
    printf("c = %i\n", c); // 21
}

关系运算符

• 为什么要学习关系运算符

• 默认情况下，我们在程序中写的每一句正确代码都会被执行。但很多时候，我们想在某个条件成立的情况下才执行某一段代码
• 这种情况的话可以使用条件语句来完成，但是学习条件语句之前，我们先来看一些更基础的知识：如何判断一个条件是否成立

• C 语言中的真假性

• 在 C 语言中，条件成立称为“真”，条件不成立称为“假”，因此，判断条件是否成立，就是判断条件的“真假”
• 怎么判断真假呢？C 语言规定，任何数值都有真假性，任何非 0 值都为“真”，只有 0 才为“假”。也就是说，108、-18、4.5、-10.5 等都是“真”，0 则是“假”

• 关系运算符的运算结果只有 2 种：如果条件成立，结果就为 1，也就是“真”；如果条件不成立，结果就为 0，也就是“假”

优先级	名称	符号	说明
6	大于运算符	>	双目运算符,具有左结合性
6	小于运算符	<	双目运算符,具有左结合性
6	大于等于运算符	>=	双目运算符,具有左结合性
6	小于等于运算符	<=	双目运算符,具有左结合性
7	等于运算符	==	双目运算符,具有左结合性
7	不等于运算符	!=	双目运算符,具有左结合性

#include <stdio.h>
int main(){
    int result = 10 > 5;
    printf("result = %i\n", result); // 1
    result = 5 < 10;
    printf("result = %i\n", result); // 1
    result = 5 > 10;
    printf("result = %i\n", result); // 0
    result = 10 >= 10;
    printf("result = %i\n", result); // 1
    result = 10 <= 10;
    printf("result = %i\n", result); // 1
    result = 10 == 10;
    printf("result = %i\n", result); // 1
    result = 10 != 9;
    printf("result = %i\n", result); // 1
}

• 优先级和结合性

#include <stdio.h>
int main(){
    // == 优先级 小于 >, 所以先计算>
    // result = 10 == 1; result = 0;
    int result = 10 == 5 > 3;
    printf("result = %i\n", result); // 0
}

#include <stdio.h>
int main(){
    // == 和 != 优先级一样, 所以按照结合性
    // 关系运算符是左结合性, 所以从左至右计算
    // result = 0 != 3; result = 1;
    int result = 10 == 5 != 3;
    printf("result = %i\n", result); // 1
}

• 练习: 计算 result 的结果

int result1 = 3 > 4 + 7
int result2 = (3>4) + 7
int result3 = 5 != 4 + 2 * 7 > 3 == 10

• 注意点:
  • 无论是 float 还是 double 都有精度问题, 所以一定要避免利用==判断浮点数是否相等

#include <stdio.h>
int main(){
    float a = 0.1;
    float b = a * 10 + 0.00000000001;
    double c = 1.0 + + 0.00000000001;
    printf("b = %f\n", b);
    printf("c = %f\n", c);
    int result = b == c;
    printf("result = %i\n", result); // 0
}

逻辑运算符

优先级	名称	符号	说明
2	逻辑非运算符	!	单目运算符,具有右结合性
11	逻辑与运算符	&&	双目运算符,具有左结合性
12	逻辑或运算符	||	双目运算符,具有左结合性

• 逻辑非

• 格式: ! 条件A;

• 运算结果: 真变假,假变真

• 运算过程:

  • 先判断条件 A 是否成立，如果添加 A 成立, 那么结果就为 0，即“假”；

  • 如果条件 A 不成立，结果就为 1，即“真”

  • 使用注意:

  • 可以多次连续使用逻辑非运算符
  • !!!0;相当于(!(!(!0)));最终结果为 1

#include <stdio.h>
int main(){
    // ()优先级高, 先计算()里面的内容
    // 10==10为真, 所以result = !(1);
    // !代表真变假, 假变真,所以结果是假0
    int result = !(10 == 10);
    printf("result = %i\n", result); // 0
}

• 逻辑与

  • 格式: 条件A && 条件B;

  • 运算结果:一假则假

  • 运算过程:

  • 总是先判断"条件 A"是否成立

  • 如果"条件 A"成立，接着再判断"条件 B"是否成立, 如果"条件 B"也成立，结果就为 1，即“真”

  • 如果"条件 A"成立，"条件 B"不成立，结果就为 0，即“假”

  • 如果"条件 A"不成立，不会再去判断"条件 B"是否成立, 因为逻辑与只要一个不为真结果都不为真

  • 使用注意:

  • "条件 A"为假, "条件 B"不会被执行

#include <stdio.h>
int main(){
    //               真     &&    真
    int result = (10 == 10) && (5 != 1);
    printf("result = %i\n", result); // 1
    //          假     &&    真
    result = (10 == 9) && (5 != 1);
    printf("result = %i\n", result); // 0
    //          真     &&    假
    result = (10 == 10) && (5 != 5);
    printf("result = %i\n", result); // 0
    //          假     &&    假
    result = (10 == 9) && (5 != 5);
    printf("result = %i\n", result); // 0
}

#include <stdio.h>
int main(){
    int a = 10;
    int b = 20;
    // 逻辑与, 前面为假, 不会继续执行后面
    int result = (a == 9) && (++b);
    printf("result = %i\n", result); // 1
    printf("b = %i\n", b); // 20
}

• 逻辑或

  • 格式: 条件A || 条件B;

  • 运算结果:一真则真

  • 运算过程:

  • 总是先判断"条件 A"是否成立

  • 如果"条件 A"不成立，接着再判断"条件 B"是否成立, 如果"条件 B"成立，结果就为 1，即“真”

  • 如果"条件 A"不成立，"条件 B"也不成立成立, 结果就为 0，即“假”

  • 如果"条件 A"成立, 不会再去判断"条件 B"是否成立, 因为逻辑或只要一个为真结果都为真

  • 使用注意:

  • "条件 A"为真, "条件 B"不会被执行

#include <stdio.h>
int main(){
    //               真     ||    真
    int result = (10 == 10) || (5 != 1);
    printf("result = %i\n", result); // 1
    //          假     ||    真
    result = (10 == 9) || (5 != 1);
    printf("result = %i\n", result); // 1
    //          真     ||    假
    result = (10 == 10) || (5 != 5);
    printf("result = %i\n", result); // 1
    //          假     ||    假
    result = (10 == 9) || (5 != 5);
    printf("result = %i\n", result); // 0
}

#include <stdio.h>
int main(){
    int a = 10;
    int b = 20;
    // 逻辑或, 前面为真, 不会继续执行后面
    int result = (a == 10) || (++b);
    printf("result = %i\n", result); // 1
    printf("b = %i\n", b); // 20
}

位运算符

• 程序中的所有数据在计算机内存中都是以二进制的形式储存的。
• 位运算就是直接对整数在内存中的二进制位进行操作
• C 语言提供了 6 个位操作运算符, 这些运算符只能用于整型操作数

符号	名称	运算结果
&	按位与	同 1 为 1
|	按位或	有 1 为 1
^	按位异或	不同为 1
~	按位取反	0 变 1,1 变 0
<<	按位左移	乘以 2 的 n 次方
>>	按位右移	除以 2 的 n 次方

---

• 按位与:
  • 只有对应的两个二进位均为 1 时，结果位才为 1，否则为 0
  • 规律: 二进制中，与 1 相&就保持原位，与 0 相&就为 0

9&5 = 1

 1001
&0101
------
 0001

---

• 按位或:
  • 只要对应的二个二进位有一个为 1 时，结果位就为 1，否则为 0

9|5 = 13

 1001
|0101
------
 1101

---

• 按位异或
  • 当对应的二进位相异（不相同）时，结果为 1，否则为 0
  • 规律:
    • 相同整数相的结果是 0。比如 55=0
    • 多个整数相^的结果跟顺序无关。例如: 567=576
    • 同一个数异或另外一个数两次, 结果还是那个数。例如: 577 = 5

9^5 = 12

 1001
^0101
------
 1100

---

• 按位取反
  • 各二进位进行取反（0 变 1，1 变 0）

~9 =-10
0000 0000 0000 0000 0000 1001 // 取反前
1111 1111 1111 1111 1111 0110 // 取反后

// 根据负数补码得出结果
1111 1111 1111 1111 1111 0110 // 补码
1111 1111 1111 1111 1111 0101 // 反码
1000 0000 0000 0000 0000 1010 // 源码 == -10

三目运算符

• 三目运算符，它需要 3 个数据或表达式构成条件表达式
• 格式: 表达式1？表达式2(结果A)：表达式3(结果B)

• 示例: 考试及格 ? 及格 : 不及格;

• 求值规则:

• 如果"表达式 1"为真，三目运算符的运算结果为"表达式 2"的值(结果 A)，否则为"表达式 3"的值(结果 B)

示例:
    int a = 10;
    int b = 20;
    int max = (a > b) ? a : b;
    printf("max = %d", max);
    输出结果: 20
等价于:
    int a = 10;
    int b = 20;
    int max = 0;
    if(a>b){
      max=a;
    }else {
       max=b;
    }
    printf("max = %d", max);

• 注意点

• 条件运算符的运算优先级低于关系运算符和算术运算符,但高于赋值符
• 条件运算符?和:是一个整体,不能分开使用

#include <stdio.h>
int main(){
    int a = 10;
    int b = 5;
    // 先计算 a > b
    // 然后再根据计算结果判定返回a还是b
    // 相当于int max= (a>b) ? a : b;
    int max= a>b ? a : b;
    printf("max = %i\n", max); // 10
}

#include <stdio.h>
int main(){
    int a = 10;
    int b = 5;
    int c = 20;
    int d = 10;
    // 结合性是从右至左, 所以会先计算:后面的内容
    // int res = a>b?a:(c>d?c:d);
    // int res = a>b?a:(20>10?20:10);
    // int res = a>b?a:(20);
    // 然后再计算最终的结果
    // int res = 10>5?10:(20);
    // int res = 10;
    int res = a>b?a:c>d?c:d;
    printf("res = %i\n", res);
}

运算符的优先级和结合性

• 早在小学的数学课本中,我们就学习过"从左往右,先乘除后加减,有括号的先算括号里面的", 这句话就蕴含了优先级和结合性的问题
• C 语言中,运算符的运算优先级共分为 15 级。1 级最高,15 级最低

• 在 C 语言表达式中,不同优先级的运算符, 运算次序按照由高到低执行
• 在 C 语言表达式中,相同优先级的运算符, 运算次序按照结合性规定的方向执行