2023年信息科学与工程学院学生科协第一次软件培训

运行第一个代码（“Hello World！”）

首先，我们先看以下程序：

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("Hello World!");
    return 0;
}

输出应该是这个样子：

Hello World!

显然，这个程序是可以成功运行的

那么，它为什么能成功运行呢？这就是我们接下来的第一个主题：

初识C语言代码的具体结构

简单来说，一个C程序就是由若干头文件和函数组成。

头文件

以上面的程序为例，下面这一行代码就是头文件。

#include <stdio.h>

你可以认为这就是一条预处理命令, 它的作用是通知C语言编译系统在对C程序进行正式编译之前需做一些预处理工作。有了头文件，你就可以在你写的C语言程序中调用其他文件定义的函数，即可以在该程序中使用其他文件写好的部分内容，列如 $printf$ 和 $scanf$

ppt上已经给出常见的头文件和函数，以及查找相关函数的方法，这里就不过多赘述了

(主)函数

一个程序中，有且仅有一个主函数

主函数的函数名是main，也就是 “主要的” 的意思，主函数就是下面的：

int main()
{
    // DoSomething
    return 0;
}

如果不想在考试中得到一个非常好看的0分的话，主函数这个格式就按照我上面写的这样写就行 （先不谈什么void main()的抽象使用方式和return 0；要不要写，为何要写，如果感兴趣的话可以百度）

好的，主函数说完了，我们来说一下一般的函数。

在C语言程序中，函数的形式应该是这样的：

返回值类型 函数名(参数值) //这里的括号可不是对函数名的解释，这个括号是实打实需要写上的
{
    // DoSomething
    return 返回值;
}

我们一般用$function$这个词代表函数，所以我们下面就定义一个简单的函数：

int fun(int x)
{
    x = x + 1;
    return x;
}

然后我们执行这样的一个语句：

int a = fun(3);

显然，a的赋值是4。

（这里另外提一嘴，如果你要在一个函数中引用另一个函数的东西，请先确保该函数被声明）

比如：

#include <stdio.h>
int slove(int b)
{
    b = 1 + fun(3);
    return b;
}
int fun(int x)
{
    x = x + 1;
    return x;
}
int main()
{
    int a = slove(5);
    printf("%d",a);
    return 0;
}

哦，这个程序好像比较复杂，正好，我们来学习一下C语言语句的运行顺序。

首先执行的是第一句的头文件，这是毋庸置疑的。

然后，先执行主函数中的那句话，

由于a的定义引用到了函数slove，所以我们要执行函数slove，该函数的传入的参数是5（也就是说此时的b = 5）

但是这不是主要的，因为我们的b又在后面被修改了，可以看到，b = 1 + fun(3)

此时，我们要引用fun(3)，可是我们把这段代码在本地编译运行时可以发现这一行报错了！(为什么呢)

我们都知道一般来说C语言都是从上往下运行的，显然，slove前面并没有任何关于fun()函数的定义，所以在这个函数中，slove就没法引用fun函数，导致报错

那我们不妨换个写法：

#include <stdio.h>
int fun(int x)
{
    x = x + 1;
    return x;
}
int slove(int b)
{
    b = 1 + fun(3);
    return b;
}
int main()
{
    int a = slove(5);
    printf("%d",a);
    return 0;
}

此时，我们能够得到如下输出

5

这样通过一个程序我们就完成了C语言的运行顺序以及函数的调用的基本学习

输入与输出

scanf函数

使用格式：

scanf("变量数据类型", &变量名);

作用：

获取若干个数据并赋值于指定的变量

使用：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a, b;
    scanf("%d %d", &a, &b);
    printf("%d", a);
    printf("%d", b);
    return 0;
}

衷心提醒：

不要写成如下的输入方式，否则你会经历很多很多挫折。

scanf("%d,%d", &a, &b);//理论上这是正确的，但是逗号的输入很容易因为中英文的输入法出问题，所以别写
scanf("%d", a); //忘了加取地址符！

printf函数

使用格式：

printf("变量数据类型"， 变量名);

使用：

使用：
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a;
	scanf("%d", &a);
	printf("%d", a);
	return 0;
}

转义字符

转义字符有很多，也是因为直播中讲过，我们只挑两个来解释：

1. \n，意义是换行，例如

printf("1\n2");

那么你的输出应该是:

1
2

2. \0，意义是空字符，同时代表着字符串的结束，列如

printf("1234\0ABC");

你会得到如下的输出：

1234

变量的定义

格式：

变量的数据类型 变量的名称;

int a;

也可以一次定义多个变量

int a, b;

变量的命名规则：

1.可以用小写字母、大写字母、数字和下划线（即‘_’）来命名。

2.名称的第1个字符必须是字符或者下划线，不能是数字。

进一步了解数据类型

整形数据的存储

0	0	0	0	0	0	1	1

在数据的储存时，一个字节由八个二进制组成：$（1Byte=8bit）$

有符号类型(signed)：第一位为符号位，0表示正数，1表示负数，所以范围为$[-128,127]$

无符号类型(unsigned)：没有符号位，范围为$[0,255]$

一个int占有4个字节，即 $4Byte$ ，$32bit$。所以int的范围是

$(-2147483648～2147483647(-2^{31}～2^{31}-1))$

负数的存储

计算机只能做加法，不能做减法，减去一个数，等于加上一个负数。

在计算机中，负数以补码的形式存在

补码：

1. 对原码除符号位以外取反（1变0，0变1）

2. 加一

浮点型数据的存储

这不是必须了解的内容，大家只需要记住两种浮点型数据的精度范围就好了

1. float 的精度是6~7位有效数字
2. double的精度是15~16位有效数字

想了解原理的同学可以点这里浮点数的底层原理和精度损失问题

变量的初始化

有三种初始化变量的方法

1. 在声明变量的同时指定初值

int a = 3, b = 2;
int c = 4;

2. 先声明变量，再赋值

int a, b;
a = 3;
b = 2;

3. 从外部读入数据

int a;
scanf("%d", &a);

在这里我要问，C语言中的单个等于号（也就是赋值）与数学中的等于是相同的含义吗？

显然不是的

int a = 2;
if (a = 1) printf("Yes");
else printf("No");

输出是这样的

Yes

因为if中执行的是赋值，而不是判断，如果你要写判断a 和 1 相等的话，应该这样写

int a = 2;
if(a == 1) printf("Yes");
else printf("No");

这一点大家一定不要记混哦~

变量的转换

赋值运算中的自动类型转换

这一部分在直播和ppt中已经提到过了，我们就简要说几个例子吧

double x;
x = 4.6;
printf("%d", x);

输出应该是

4

不难看出，浮点型小数如果要转化成整数，后面的小数位数会被直接抹掉，不会有任何的四舍五入

强制类型转换

格式：（数据类型）（表达式）

这里的表达式可以为常量，变量或表达式

#include <stdio.h>
int main()
{
    int i, j;
    double f = 4.5;
    i = (int)f;
    j = (int)(f + 2.5);
    printf("%d %d", i, j);
    return 0;
}

输出为：

4 7

算术表达式

算术运算符

运算符	类型	举例	含义
+	一元运算符	+a	a的值
-	一元运算符	-a	a的负值
+	二元运算符	a+b	a与b的和
-	二元运算符	a-b	a与b的差
*	二元运算符	a*b	a与b的积
/	二元运算符	a/b	a除以b的商（整除）
%	二元运算符	a%b	a除以b的余数（取余）

关于/与%更多的细节：

1. 正负问题

   / ：若一个为负数则结果为负数，两个为负数则负负得正

   % ：分子为负则结果为负，分子为正则结果为正，不受分母影响

2. 小数问题

   / ：若两个都是整数，则做整除运算；若有一个浮点数，则做实数除法

   % ：要求两个都必须为整数，否则会报错

int main()
{
    int a = 3, b = 2;
    float c = 3, d = 2;
    printf("%d\n", a / b);
    printf("%f\n", c / d);
    return 0;
}

输出：

1
1.500000

可以看出，第一个作用与两个整数a, b中的 ‘ / ’ 意义应该是整除，而下面作用于c, d 的 ’ / ’ 才是我们熟悉的除法

复合运算符

运算符	实例	等价式
+=	a += b	a = a + b
-=	a -= b	a = a - b
*=	a *= b	a = a * b
/=	a /= b	a = a / b
%=	a %= b	a = a % b

复合运算符的结合方向为自右向左！

这里有两个例子：

int a = 4, b = 5, c = 6;
(1) a *= b -= c + 3
(2) a += b -= c *= 2

答案应该是：

(1) -16
(2) -3

自增、自减运算符

表达式	"等效"表达式	注意
i++	i = i + 1	先使用i，再自增
i–	i = i – 1	先使用i，再自减
++i	i = i + 1	先自增，再使用i
–i	i = i - 1	先自减，再使用i

注意运算符前置与后置的区别！

int i = 1, j = 1;
printf("%d\n", i++);
printf("%d\n", ++j);
printf("%d %d\n", i, j);

这里的四个输出应该分别为：

1
2
2 2

“等效”并不代表真的完全相同！

位运算符

现有：

A:00000101 B:00001011

其他运算符

逻辑运算符

基本知识：

​ C语言中，0为假, 1为真

变量的逻辑含义：

​ bool变量 0假 1真 只有这两种取值

​ 其他变量 0假 其余均为真

关系运算符

关系运算符	含义
==	两个等号，当左右两边相等的时候为真，不等的时候为假
！=	不等号,当左右两边相等的时候为假，不等的时候为真
>	大于号
<	小于号
>=	大于等于号
<=	小于等于号

实例：

int main()
{
    int a = 1, b = 2;
    printf("%d\n", a == a);
    printf("%d\n", a != b);
    printf("%d\n", a >= b);
    return 0;
}

输出：

1
1
0

逻辑运算符

逻辑与的写法是&&，而位运算中的与写法是&

逻辑或的写法是||，而位运算中的或写法是|

运算符之间的优先级

多个逻辑表达式

例：

int main()
{
    int a = 1, b = 2;
    printf("%d\n", a || b ++ );
    printf("%d\n%d\n", a, b);
}

输出：

1
1
2

条件控制

if 语句

if 是最常见的条件分支语句

语法：

if (表达式1) {
    语句组1;
}

if 语句是最常见的条件分支语句

表达式1是一个逻辑表达式，它的值可能是非0(真)或0(假)

当表达式1为真时，会执行下面的语句组1，否则不会执行。

if-else 语句

if (表达式1) {
    语句组1;
} else {
    语句组2;
}

else 常常搭配 if 出现

当表达式1为真时，只会执行下面的语句组1

当表达式1为假时，不会执行语句组1，并且会进入执行语句组2

多个 if-else 形成的多条件分支

if (表达式1) {
    语句组1;
} else if (表达式2) {
    语句组2;
} else if (表达式3) {
    语句组3;
} else {
    语句组4;
}

当表达式1为真时，只会执行语句组1，当表达式1为假时，会判断一下表达式2的真假值，当表达式2为真时，只会执行语句组2，否则接着判断表达式3的真假值，当表达式3为真时，只会执行语句组3，否则执行语句组4。

switch-case语句

switch (表达式) {
    case 常量1: 语句1; break;
    case 常量2: 语句2; break;
    case 常量3: 语句3; break;
    default: 语句n; break;  // 结尾的 break; 可以省略
}

switch 语句是根据表达式的值来进行选择，看一看执行哪条语句

常量几和表达式相等就从语句几开始执行，直到语句中出现break才会中断

都没有的话就执行语句n。

例：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int day = 0;
    scanf("%d", &day);
    switch (day) {
        case 1: printf("星期一\n");
        case 2: printf("星期二\n");
        case 3: printf("星期三\n");
        case 4: printf("星期四\n"); break;
        case 5: printf("星期五\n");
        case 6: printf("星期六\n");
        case 7: printf("星期天\n");
        default: break;
    }
    return 0;
}

输入1：

5

输出1：

星期五
星期六
星期天

输入2：

1

输出2：

星期一
星期二
星期三
星期四

循环控制

while 语句

语法：

while (condition) {
    // DoSomething
}

while 语句执行流程图：

例：
使用 while 语句打印 0 ~ 9

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 0;
    while (a < 10) {
        printf("%d ", a);
        ++a;
    }
}

输出：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

do-while 语句

语法：

do {
    // DoSomething
} while (condition);

do-while 语句执行流程图：

例：
使用 do-while 循环打印 0 ~ 9

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 0;
    do {
        printf("%d ", a);
        ++a;
    } while (a < 10);
}

输出：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

for 语句

语法：

for (init; condition; increment) {
    // DoSomething
}

for 语句执行流程图：

例：
使用 for 循环打印 0 ~ 9

#include <stdio.h>

int main()
{
    // 考试时最好还是不要用 init 语句定义变量，将变量定义在 for 语句之前。
    for (int a = 0; a < 10; ++a) {
        printf("%d ", a);
    }
}

输出：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

init, condition, increment 语句都可以不写，不写 condition 则默认为真。(但是一般肯定还是要写的)

如果你想实现无限循环，可以这么写：

for (;;) {/* DoSomething */}

循环的嵌套

循环结构是可以嵌套的，比如下面的代码，外层是一层for循环，在循环中的每一次操作都会执行一次while循环。

例：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int i, j;
    for (i = 1; i <= 5; ++i) {
        j = 1;
        while (j <= i) {
            printf("*");
            ++j;
        }
        printf("\n");
    }
}

输出：

*
**
***
****
*****