【C语言学习笔记】

C语言发展史：

1960 原型A语言->ALGOL语言
1963 CPL语言
1967 BCPL
1970 B语言
1973 C语言

C语言特点：

基础性语言
语法简洁紧凑方便灵活(得益于指针)
运算符数据结构丰富
结构化模块化编程
移植性好执行效率高
允许直接对硬件操作

C语言学习建议：

概念的正确性
动手能力
主动阅读优秀的程序段
大量练习,面试题，编程是技术不是理论

C课程讲解思路：

基本概念
数据类型运算符表达式
输入输出
流程控制
数组
指针
函数
构造类型
动态内存管理
调试工具（gdb、make）和调试技巧
常用库函数

平台介绍：

64位的redhat6，vim（编辑器），gcc（make）

hello.c:"Hello world"

#inlcude <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void){
    printf("hello world!\n");
    exit(0);
}

编译器gcc：

C源文件->预处理->编译->汇编->链接->可执行文件

完整过程

预处理

gcc -E hello.c > hello.i

编译

gcc -S hello.i

汇编

gcc -c hello.s

链接->可执行文件

gcc hello.o -o hello

或者

gcc hello.c -o hello

又或者

make hello

执行

./hello

编辑器vim：

vim配置脚本以及常用快捷方式

一、基本概念

1、以helloworld为例对写程序的思路提出如下要求：

1）头文件正确包含的重要性

在c中，如果没有出现函数原型，就默认函数的返回值是int

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>//malloc存在的头文件
int main()
{
    int *num = (int *)malloc(sizeof(int));//包含头文件后就不需要强制类型装换了
    return 0;
}

2）以函数为单位来进程程序编写

3）声明部分+实现部分

4）return 0；

5）多用空格空行

6）添加注释

1、
//

2、
/*    */

3、
/**
 *
 *
 *
 */

4、在预处理的时候不参与编译
#if 0


#endif

2、算法：解决问题的方法（流程图、NS图、有限状态机FSM）

3、程序：用某种语言实现算法

4、进程：

5、防止写越界、防止内存泄漏、谁打开谁关闭、谁申请谁释放

二、数据类型、运算符和表达式

1、数据类型（基本数据类型）

基本类型
- 数值类型
  - 整型
    - 短整型 short
    - 整型 int
    - 长整型 long
  - 浮点型
    - 单精度型 float
    - 双精度型 double
- 字符类型 char
构造类型
- 数组
- 结构体 struct
- 共用体 union
- 枚举类型 enum
指针类型
空类型 void

1）所占节数

2）存储区别

整型数的存储都是以补码形式来进行存储的
254 -> unsigned int -> 32bit
-254 -> 取绝对值 254  -> 1111 1110 取反 + 1

(254)10 = (1111 1110)2 = (376)8 = (FE)16

254
B11111110(c不认识这个表示)
0376
0xFE

浮点类型存储方式
0.314*10^1
0~32：
    0~22（23位）：记录精度部分
    23~30（8位）：存储指数部分
    31（1位）：符号位

字符类型
存储的是二进制形式（ASCII码表）0~127 前128个都是标准C规定的ASCII码值情况 128~255 是补充进来的
字符   十进制 十六进制
0      048     30
A      065     41
a      097     61

3）不同类型的数据间进行转换（隐式、显式->强制类型转换）

隐式

int i;
float f;
doubel d;
char ch;

ch + i -> i
f -d -> d

(ch + i) - (dloat -double) -> double

4）特殊性：

（1）布尔型bool

逻辑真、逻辑假

#incldue <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>

int main() {
  bool a = false;
  printf("a = %d\n", a);
  exit(0);
}

（2）float类型

浮点型的失真问题

int func(float f) {
  if (f < 0) {
    return -1;
  } else if (fabs(f-0) <= 1e-6) {
    return 0;
  } else {
  return 1;
  }
}

（3）char型是否有符号

c中 char有无符号是未定义行为

（4）不同形式的0值：0、‘0’、“0”、‘\0’

0(整形) '0'(字符常量) "0"(字符串常量) '\0'(字符常量)

（5）数据类型与后续代码中所使用的输入输出要相匹配（防止自相矛盾）

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

int main() {
  unsigned int a;//无符号
  a = 1 << 31;
  printf("%ud", a);//无符号
}

2、常量与变量

1）常量：在程序执行过程中值不会发生变化的量

分类：整型常量、实型常量、字符常量、字符串常量、标识常量

整形常量： 1 、52、752
实型常量： 2.2 、3.14、1.9999
字符常量（由单引号引起来的单个的字符或转义字符）： 'a'、'X'、'\t' 、'\n'、 '\0' 、'\015'(8进制)、 '\x7f' （16进制）、'\018'(错误的表示，八进制不会出现8！！)
字符串常量（由双引号引起来的一个或多个字符组成的序列）： ""（空串：尾0）、 "a" 、"abXYZ"、 "abc\n\021\018"(a b c \n \021 \0 1 8)
标识常量：#define 宏名宏体，处理在程序的预处理阶段，占编译时间，优点：一改全改，缺点：不检查语法，只是单纯的宏体与宏名之间的替换

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

#define PI 3.1415926
#define ADD 2+3
// 正确写法
//#define ADD (2+3)
int main() {
  printf("%f\n", PI);
  printf("%d\n", ADD * ADD);
}

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

#define MAX(a,b) ({typeof(a) A=a,B=b; ((A) > (B) ? (A) : (B));})

int main() {
  int a = 3, b = 5;
  printf("%d\n",MAX(a++, b++));
  printf("%d\n",MAX(a++, b++));
}

在程序的预处理阶段，占编译时间，不占运行时间(没有函数调用的消耗)，但不检查语法(比较危险)

2）变量：用来保存一些特定内容，并且在程序执行过程中值随时会发生变化的量

定义：[存储类型] 数据类型标识符 = 值

TYPE NAME = VALUE；

标识符：由字母，数字，下划线组成且不能以数字开头的一个标识序列。写标识符尽量做到见名生义。

数据类型：基本的数据类型+构造类型

值：注意匹配

存储类型：auto、 static、 register、 extern（说明型）

auto：默认，自动分配空间，自动回收空间

register ：(建议型)寄存器类型,只能定义局部变量,不能定义全局变量，大小有限制，只能定义32位大小的数据类型,比如double就不可以。因为寄存器没有地址,所以一个register类型的变量无法打印出地址查看或使用

static：静态型，自动初始化为0值或空值，并且static变量的值有继承性。另外常用来修饰一个变量或者函数(防止当前函数对外扩展)

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

void func() {
  static int x = 1;
  x++;
  printf("%d\n", x);
}

int main() {
  func();
  func();
  func();
}

2
3
4

extern：说明型，意味着不能改变被说明的量的值或类型 可以用来扩展外部变量的作用域

main.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#include "proj.h"

int i = 10;

int main()
{
    printf("[%s]:i = %d\n",__FUNCTION__,i);
    func();
    exit(0);
}

proj.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#include "proj.h"


void func(void)
{

    printf("[%s]:i = %d\n",__FUNCTION__,i);

    exit(0);

}

proj.h

#ifndef PROJ_H__
#define PROJ_H__

extern int i;
void func(void);

#endif

变量的生命周期和作用范围

（1）全局变量和局部变量

（2）局部变量和局部变量

（3）参考图片

3、运算符和表达式

表达式与语句的区别

表达式 i = 1   i= j*2
语句   i = 1； i= j*2;

运算符部分：

1）每个运算符所需要的参与运算的操作数个数

2）结合性

3）优先级

4）运算符的特殊用法

如：%：必须是整数

=（赋值）与==（比较）

逻辑运算符的短路特性（&& :前面为假，||：前面为真，后面都不需要计算了）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
  int a = 1, b = 2, c = 3, d = 4;
  int m = 1, n = 1;
  
  (m = a > b) && (n = c > d);
  
  printf("m = %d\n n = %d\n", m, n); // m : 0 n : 1
}

5）位运算的重要意义

| 按位或
& 按位与
^ 按位异或：相同为0，不同为1
~ 按位取反

应用

将操作数中的第n位置1 其他位不变 num = num | 1 << n;

将操作数中的第n位置0 其他位不变 num = num & ~(1<<n);

测试第n位: if(num & (1<<n))

求字节数：sizeof

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
  printf("%lu, %lu, %lu, %lu, %lu, %lu, %lu\n",
         sizeof(int),sizeof(short), sizeof(long),
         sizeof(double), sizeof(float), sizeof(char), sizeof(void*));
}

4, 2, 8, 8, 4, 1, 8

自增、自减

运算符在前，先进行计算，再取变量值使用

变量在前，先取变量值使用，再进行计算

int i = 1, j = 2, value;
value = i++ + ++j

三、输入、输出

input &output ->I/O（标准IO，文件IO）

1、格式化输入输出函数：scanf，printf

int printf(const char *format, ...);
format:"%[修饰符] 格式字符"

2、字符输入输出函数：getchar，putchar

3、字符串输入输出函数：gets(!)，puts