文章目录
- C语言关键字
- 我们人生中第一个C语言程序
- 变量的定义与声明
- 变量的作用域与生命周期
- 最宽宏大量的关键字 -- auto
- 最快的关键字 -- register（寄存器变量）
- 最名不符实的关键字 -- static
- 基本内置数据类型 -- char、short、int、long、float、double
- 最冤枉的关键字 -- sizeof
- signed、unsigned关键字（整形在内存中的存储）
- 这一节，我们就讲到这里了，下面一直会持续学习的，大家一起加油
- 努力提升自己，永远比仰望别人更有意义
C语言关键字
我们都知道C语言关键字有auto、if、int等等…但是我们知道C语言一共有多少个关键字呢？
一般来说，共有32个关键字（C90或C89标准）；
但是后面C99又新增了5个关键字；但是目前主流的编译器，对C99好多并不支持；
所以，我们默认按照C90标准，即C语言共有32个关键字；
| 关键字 | 说明 |
|---|---|
| auto | 声明自动变量 |
| short | 声明短整型变量或函数 |
| int | 声明整形变量或函数 |
| long | 声明长整型变量或函数 |
| float | 声明单精度浮点数变量或函数 |
| double | 声明双精度浮点数或函数 |
| char | 声明字符型变量或函数 |
| struct | 声明结构体变量或函数 |
| union | 声明共用数据类型 |
| enum | 声明枚举类型 |
| typedef | 用以给数据类型取别名 |
| const | 声明只读变量 |
| unsigned | 声明无符号变量或函数 |
| signed | 声明有符号变量或函数 |
| extern | 声明变量是在其他文件中声明 |
| register | 声明寄存器变量 |
| static | 声明静态变量 |
| volatile | 说明变量在程序执行中可被隐含的改变 |
| void | 声明函数无返回值或无参数，声明无类型指针 |
| if | 条件语句 |
| else | 条件语句与分支语句（与if合用） |
| switch | 用于开关语句 |
| case | 开关语句分支 |
| for | 循环语句 |
| do | 循环语句的循环体 |
| while | 循环语句的循环条件 |
| goto | 无条件跳转语句 |
| continue | 结束当前一层循环，开始下一轮循环 |
| break | 跳出当前循环 |
| default | 开关语句中的“其他”分支 |
| sizeof | 计算数据类型长度 |
| return | 子程序返回语句循环条件（可带参数，也可不带） |
我们人生中第一个C语言程序
//从vs中创建c语言项目
#include <stdio.h>
#include <windows.h>//此头文件仅仅是为了停屏
int main()
{
printf("hello world!\n");
system("pause");//pause停屏，我们可以看到终端
return 0;
}
在windows系统中，我们双击的本质就是运行程序，将程序添加到内存当中
任何程序在运行之前都必须加载到内存当中
注意： 程序在没有加载的时候，是放在硬盘当中的；我们之所以加载到内存当中 -》快；
变量的定义与声明
-
问题1：什么是变量？—在 内存中 开辟特定大小的空间，用来保存数据
-
问题2：如何定义变量：类型 变量名 = 默认值；例如：
int a = 10; double d = 3.14; char c = 'a'; -
问题3：为什么要定义变量？—
计算机的诞生就是为了解决人类计算能力不足的问题；即计算机就是为了计算的。
而计算，就需要数据；
我们计算数据，并不是无时无刻都需要计算；例如：我们吃饭并不是所有饭菜都立刻吃掉的，我们需要碗和盘子，把饭菜放到里面，想吃的时候就吃；
那么，有人就会抬杠：为什么要盘子，不可以直接使用在锅里吃吗？可以，但是 效率低
总之：我们定义变量是为了在我们想用的时候可以立即拿出，不用的时候就放在那就可以了；
- 问题4：变量定义的本质？— 我们现在知道了：程序运行之前，我们需要把数据加载到内存当中，程序计算时，需要使用到变量；那么， 定义变量的本质就是在内存中开辟一片空间，用来保存数据
- 问题5：变量声明的本质？— 我们举个例子：比如你和你的兄弟都喜欢一个女孩子翠花，但是你的胆子大，你就直接和翠花表白，翠花答应你了，这时候，你就可以告诉那个兄弟：翠花现在是我的女朋友，现在你们要保持距离。-》这里，表白就是定义，你和你兄弟说就是声明；声明的本质也就是广而告之
总结： 变量的定义：开辟空间的，定义只能定义一次（你不可能和翠花表白很多次，别人会被你吓跑的）；变量的声明是告之，可以声明很多次；但是在声明的时候，我们就不可以进行赋值操作了（编译器会有可能把这个过程看成是定义过程）
变量的作用域与生命周期
- 作用域：指的是该变量可以被正常访问的代码区域（改变量的有效区域）；这里我们需要知道：全局变量在整个程序运行期间都有效；局部变量只在本代码块内有效（用 {} 括起来的区域，就叫做代码块）
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
int g_x = 100;//全局变量
int main()
{
int x = 10;
if (x)
{
int y = 20;//局部变量
//y只能在代码块内有效，而全局变量g_x在哪里都有效
printf("局部变量 y = %d, 全局变量 g_x = %d\n", y, g_x);
}
//printf("局部变量 y = %d\n", y);//错误，局部变量只在本代码块内有效
system("pause");
return 0;
}
- 生命周期：指的是改变量从定义到被释放的时间范围；全局变量：定义完成之后，程序运行的整个生命周期内，改变量一直有效；局部变量：进入代码块，形成局部变量，退出代码块，释放局部变量，生命周期结束；
- 作用域 VS 生命周期：例如：爱迪生对世界的贡献很大，爱迪生的生命周期就是从出生到死亡，而他并不是一直对世界作出贡献，他做出贡献的时间才是作用域
最宽宏大量的关键字 – auto
在c语言中，auto的用法很少且比较鸡肋，用处不大；但是在 C++ 中给auto赋予了很多的用处（配合STL）；但是在C语言里面我们就暂且不说C++的知识了；
auto这个关键字一般是用来 修饰局部变量的 ，默认情况下都是auto修饰的（局部变量、自动变量、临时变量我们统称为局部变量）
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
int main()
{
for (auto i = 1; i < 10; i++)
{
printf("i = %d\n", i);
if (1)
{
auto j = 0;//局部变量，这一个代码块结束之后，j又被赋值成0
printf("before: j = %d\n", j);
j += 1;
printf("after: j = %d\n", j);//j是0/1循环的
}
}
system("pause");
return 0;
}
注意：这里面的auto都是可以省略的，在C语言中我们可以忽略这个关键字
最快的关键字 – register（寄存器变量）
我们学习过计组的话，就会知道计算机的系统结构；其中，CPU主要负责计算相关的硬件单元，但是为了方便计算，（解决CPU与内存之间速度差异的问题）一般第一步需要把数据从内存中读取到CPU中，也就是需要CPU具有一定的存储能力；注意：CPU可能并不是需要计算当前读入到里面的数据，只是为了提前存储好，想用就可以用了，不然的话，速度太慢了；
我们来看一下CPU存储金字塔：
距离CPU越近的存储硬件，速度越快
- 问题1：什么是寄存器？ – 如果我们学过计组的话，就会很清楚的明白，但是如果我们还没有学的时候，我们只需知道CPU内部集成了一组存储硬件，这组硬件叫做寄存器即可
- 问题2：寄存器存在的本质？ – 提高计算机的运行效率，就不需要从内存中读取数据了
- 问题3：什么样的变量适合使用寄存器变量呢？
- 局部的（全局变量会导致CPU寄存器被长时间占用）
- 不会被写入的（写入需要回内存，后续还要读取检测的话，register就没有意义了）
- 高频率读取的（提高效率）
- 寄存器数量有限，不可以大量使用register关键字
注意：除了以上的内容，还有就是：register修饰的变量不可以取地址（地址是内存相关的概念）
demo：
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
int main()
{
register int a = 10;
printf("&a = %p\n", &a);//报错 -- C2103 寄存器变量上的“& ”
system("pause");
return 0;
}
最名不符实的关键字 – static
在讲这个关键字之间，我们之前应该了解到，我们自己在写C语言项目的时候，项目会非常大且复杂，我们一般都是会写很多了源文件（.c文件）和一个头文件（.h）；我们把所有用到的函数、变量、头文件、#define、struct、typedef等等都会放到 .h（头文件） 文件中，这样可以大大减少项目的维护成本；这里面又会牵扯到头文件重复包含的问题，我们先给一个解决方案，后面还会细讲
#pragma once
我们先提一下extern这个关键字，当我们想跨源文件来使用某个变量或函数的时候，就必须使用到这个关键字例如：extern int g_val;函数可以直接在头文件声明，不需要使用 extern，但是最好也带上extern void show();
总结：变量声明必须带上extern，函数声明建议带上extern（变量不可以跨文件访问，而函数可以跨文件访问）
static的作用
- 修饰全局变量的时候，该全局变量只能在本文件内被使用，不可跨文件访问，也就是更改变量的作用域
- 修饰函数的时候，该函数只能在本文件内被使用，不可跨文件访问，也就是更改变量的作用域
- 修饰局部变量的时候，会更改局部变量的生命周期（不是作用域）
demo：
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
void fun1()
{
int i = 0;
i++;
printf("no static: i = %d\n", i);//输出10个1
}
void fun2()
{
static i = 0;
i++;
printf("has static: i = %d\n", i);//输出1-10；更改了i的生命周期
}
int main()
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
//fun1();
fun2();
}
system("pause");
return 0;
}
总结：static修饰局部变量，变量的生命周期会变成全局周期（作用域不变）
补充一下C语言寻址空间的知识
基本内置数据类型 – char、short、int、long、float、double
基本数据类型有以下几种：
我们这里先讲解基本的内置类型:
这里，我们只需要搞懂一个问题：为什么语言要有好多种数据类型，直接将内存整体使用不好吗？
在任何时候，都不是只有我们当前的程序在运行，还有其他很多种程序在运行，你把这块内存占用了，其他的程序并不知道你正在使用这块内存，他不知道是不是可以使用；还有，你把这块内存全用了，你的程序并不是无时无刻都在使用，当不需要使用的时候，你就是在浪费这块内存了；
做月饼的例子：月饼的外表有各种各样的，我们只需要使用不同的模子就可以制造出各种各样的月饼了；
所以，C语言中，为什么有那么多的类型，就是为了满足不同的场景
比如：我们想计算我们的工资的时候，4个字节的int就足够了，没有必要开大
那么，我们这里就需要知道，这些类型到底在内存中占用多少内存大小呢？
注意：上面的单位都是字节
最冤枉的关键字 – sizeof
我们为什么称sizeof为最冤枉的关键字？就是因为常年别人都把他误认为是函数，这是错误的，sizeof是C语言中的关键字
我们只需要记住sizeof是计算类型或变量在内存中占多大空间的就可以了，上面我们已经计算过了，至于sizeof与指针的内容，我们会在后面指针的部分讲到；
注意1：
int a = 10;
printf("%d\n", sizeof(a));//对
printf("%d\n", sizeof a);//对
printf("%d\n", sizeof(int));//对
printf("%d\n", sizeof int);//错误
注意2：sizeof后面的括号里是不允许有其他操作的，就算写也不起效果
int a = 10;
printf("%d\n", sizeof(a++));
printf("%d\n", a);//a还是10
signed、unsigned关键字（整形在内存中的存储）
浮点数（float、double）都是有符号的，浮点数没有unsigned
我们需要先理解原码、反码、补码的概念：
- 计算机中的有符号数有三种表示方法，原码、反码、补码
- 三种表示方法均有符号位与数值位，符号位都是用0表示正，1表示负，位数值位的表示各不相同
- 正数与无符号数（unsigned）的原码、反码、补码都相同
- 负数原码：直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制就可以了
- 负数反码：将原码的符号位不变，其他为按位去反就可以了
- 负数补码：反码+1就得到补码
- 对于整形来说：数据存放内存中其他存放的是补码（后面会讲）
我们知道，一个变量的创建是现在内存中开辟空间的，空间的大小是由类型决定的
那么，数据开辟好了空间，在内存中到底是怎样存储的呢？
我们在定义类型的时候，默认前面省略了 signed
我们现在来看个问题？unsigned int b = -10;这个写法是否正确呢？
答案？这样写是没有问题的，是正确的的；整形在存储的时候，是不关心内容的
我们来看下面这个例子：
我们a虽然是有符号的整形，但是我们取出来的时候，按照有符号的整形打印他就是-10，而我们把它当成无符号的整形取出来的时候，就是那个值了；同理b；所以我们发现：我们定义变量，给他类型，只是给他开辟了特定的空间，到底存放什么内容我们不用管，但是取出来的时候，我们就必须看他是什么类型，或者你按照什么类型给他取出来的
下面还有几个小的知识点，我们来看看吧~
- 我们知道了原码怎么转向补码的，但是我们怎么反过来把补码转成原码呢？
- 二进制快速转化口诀：
到这里，我们已经知道了我们的数据是存放到内存里面，按照补码形式进行存储的，那么我们来看一下到底是怎样存的呢？
我们以int a = 10;来看一下
我们发现在vs中，我们的变量最后在内存中是这样存储的，我们来分析一下？
10的补码是：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
在计算中存储的是十六进制：0x00 00 00 0A
为什么我们在内存中看到的是反过来的呢？0x0a 00 00 00
这里我们需要了解大小端的概念：我们定义好变量后，会开辟一片空间，将变量的二进制补码写入到内存中，那么我们如何写进去呢？是从前往后写，还是从后往前写呢？这里没有特定的要求，不管我们怎么放，只要使用同等的条件去取就可以了？由此，产生了两种不同的厂商，分为大端和小端，目前比较流行的是小端。
对于大小端这件事，对于每个人是无法达到一致的，每个人都有每个人的看法，我们都没有足够的理由说服对方；
对于数据的存与取，我们除了要看上面我们学的看数据类型，这里还要加一个看是使用大端存储，还是小端存储不管哪种存储方式，我们只要使用同等条件去取，都可以！
我们怎么判别我们电脑使用大端还是小端呢？（2015年百度一道笔试题）
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
int check_sys()
{
int i = 1;
return (*(char*)&i);
}
int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret == 1) printf("小端\n");
else printf("大端\n");
system("pause");
return 0;
}
上面输出的结果是小端；我们来解释一下return (*(char*)&i);这一段代码：我们知道 i 放到内存中的十六进制数是：0x01 00 00 00；我们只需要看 i 的第一个字节内容，如果是1就是小端，如果是0就是大端；那么我们怎么才可以拿到 i 的第一个字节呢？char* 的指针正好就是访问一个字节的地址，我们完整的代码就是：
int i = 1;
char* p = (char*)&i;
if(*p == 1) printf("小端\n");
else printf("大端\n");
为什么变量采用的都是补码来进行存储？
- 在计算机系统中，数值一律采用补码来表示和存储。原因在于：使用补码，可以将符号位和数值位统一处理；同时，加法和减法也可以统一处理（CPU只有加法器）。此外，补码和原码的相互转换，其运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路。
整形取值范围（很重要）
简单为例，我们就以 signed char 为例，其它的和这类似！
那么为什么 1000 0000 就表示成-128呢？我们来看看char c = -128;在内存中表示多少
我们可以发现char类型是可以存放-128这个数据的，而128就不可以，这是为什么呢？
我们可以总结一下各种数据类型的取值范围：
- char: [-2 ^ 7, 2 ^ 7 - 1]
- short: [-2 ^ 15, 2 ^ 15 - 1]
- int: [-2 ^ 31, 2 ^ 31 - 1]
好了，到这里我们整形数据存储的知识就学的就差不多了，我们来做几个题目检验一下成果吧！
例题一：
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
int main()
{
char a[1000];
for (int i = 0; i < 1000; i++) a[i] = -1 - i;
printf("%d\n", strlen(a));
system("pause");
return 0;
}
第一点：我们首先要知道 strlen 这个库函数是计算字符串长度的，遇到 ‘\0’ 截至，并且 ‘\0’ 不计算在长度内；'\0’对应的ASCII码值就是0。例如：char a[5] = {3, ‘h’, 5, 0, ‘e’}；则 strlen(a)的答案就是3，只计算0前面的字符串长度，且0不包括在内。
第二点：我们需要知道当变量取值范围超过最大值时，之后的值该是多少？
因此，这道题的答案就是255！
例题二：
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
int main()
{
int i = -20;
unsigned int j = 10;
printf("%d\n", i + j);
system("pause");
return 0;
}
例题三：
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
int main()
{
unsigned int i;
for (i = 9; i >= 0; i--) printf("%u\n", i);
system("pause");
return 0;
}
这个题我们要注意：i是个无符号整形变量，打印的时候，会依次打印9 、8、7、6、5…0，当打印到0的时候，i 再减1，就相当于 i + （-1）；也就是：
这个数按照 unsigned int 来打印的话就是 2 ^ 32 - 1 那么大
其实变量的取值范围就是按照之前我给大家画的那个圆来记，以 signed char 来说：
当变量取到头的时候，会再循环一圈，以此类推…
还有我们在定义unsigned类型的时候，最后最好加个 u，就像定义 float类型在后面加个 f一样，例如：unsigned int u = 10u;
还有一点，大家在这里的时候，记得与整形提升不要搞混淆
c前面的 c + 1会把char类型的变量整形提升到 int 型，再进行加法运算
整形提升：在表达式计算时，各种整形首先要提升为 int 类型；表达式的整形运算要在CPU的相应器件内进行，CPU运算器的操作数的字节长度一般是 int 类型的字节长度
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