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C语言入门学习知识点整理:附带码源(包含注释)、在线编译工具等
一、C语言的起源
C语言最初是由Dennis Ritchie于1972年在贝尔实验室开发的,旨在为UNIX操作系统提供底层的编程接口。C语言源自于B语言,后来又发展出了C++、Java、Python等众多编程语言。由于其开源和跨平台的特性,C语言成为了计算机科学领域最广泛使用的编程语言之一。
二、C语言的语法结构C语言的语法结构可以分为预处理器指令、库函数、变量、数据类型、运算符、控制语句和函数等七个方面。
1.预处理器指令
预处理器指令是指在编译之前对源代码进行处理的指令,通常以“#”开头,如#include、#define等。预处理器指令可以用来引入头文件、定义常量等。
2.库函数
库函数是指由编译器提供的函数库,包含了各种常用的函数,如printf、scanf等。使用库函数可以减少编写代码的量,提高编写代码的效率。
3.变量
变量是指在程序中用来存储数据的容器,可以是整型、浮点型、字符型、指针型等多种类型。变量需要先声明后使用,在声明时需要指定变量的类型和名称。
4.数据类型
C语言的数据类型可以分为基本数据类型和派生数据类型两类。基本数据类型包括整型、浮点型、字符型和布尔型等,派生数据类型包括数组、结构体、共用体和指针等。不同的数据类型在内存中所占用的字节数也不同。
5.运算符
C语言的运算符包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符等多种类型。运算符的作用是对变量进行计算和比较,常用的运算符包括+、-、*、/等。
6.控制语句
C语言的控制语句包括条件语句、循环语句和跳转语句等,用于控制程序的执行流程。常用的控制语句包括if、while、for等。
7.函数
函数是C语言中最基本的程序单元,可以实现特定的功能,提高代码的复用性。函数需要先定义后调用,在定义函数时需要指定函数名称、参数和返回值类型等。
三、C语言的数据类型C语言的数据类型可以分为基本数据类型和派生数据类型两类。
1.基本数据类型
C语言的基本数据类型包括整型、浮点型、字符型和布尔型等。
(1)整型:C语言中的整型分为有符号整型和无符号整型两种。有符号整型包括char、short、int和long等,分别占1、2、4和4个字节。无符号整型包括unsigned char、unsigned short、unsigned int和unsigned long等,分别占1、2、4和4个字节。整型的取值范围和字节数根据不同的编译器有所不同。
(2)浮点型:C语言中的浮点型分为float、double和long double三种,分别占4、8和16个字节。浮点型用于存储小数,具有更高的精度和更大的取值范围。
(3)字符型:C语言中的字符型用于存储字符,占1个字节。字符型变量可以用单引号括起来表示,如'c'表示字符c。
(4)布尔型:C语言中的布尔型用于存储逻辑值,包括true和false两种取值。布尔型变量通常用于条件判断和逻辑运算中。
2.派生数据类型
C语言的派生数据类型包括数组、结构体、共用体和指针等。
(1)数组:C语言中的数组是一种有序的数据集合,可以存储相同类型的数据。数组需要指定元素类型和元素个数,在定义数组时需要使用中括号[]指定元素个数。
(2)结构体:C语言中的结构体可以将多个不同类型的变量组合成一个整体。结构体需要先定义后使用,在定义时需要指定结构体的名称和成员变量的类型和名称等。
(3)共用体:C语言中的共用体是一种特殊的结构体,所有成员变量共享同一块内存空间。共用体可以实现多种数据类型的共享和互换。
(4)指针:C语言中的指针是一种特殊的变量,可以存储其他变量的地址。指针变量需要指定指向的变量类型,在使用时需要使用取地址符&和解引用符*。
四、C语言的函数C语言的函数是程序中最基本的代码单元,可以实现特定的功能并提高代码的复用性。函数需要先定义后调用,在定义函数时需要指定函数名称、参数和返回值类型等。
C语言中的函数可以分为库函数和用户自定义函数两种。库函数是由编译器提供的函数库,包含了
众多常用的函数,例如数学库函数、字符串处理函数等。用户自定义函数是由程序员自行编写的函数,根据实际需求定义相应的参数和返回值类型。
C语言的函数定义一般遵循以下格式:
返回值类型 函数名称(参数列表) { 函数体 return 返回值; }
其中,返回值类型指定函数返回值的数据类型,函数名称是函数的标识符,参数列表包含了函数的参数类型和名称,函数体是具体的实现代码,return语句用于返回函数的结果。
C语言中的函数调用需要使用函数名称和实际参数来调用函数,例如:
int add(int a, int b); int main() { int result = add(2, 3); printf("%d", result); return 0; }
在上面的例子中,add函数是一个用户自定义函数,用于实现两个整数相加的功能。在main函数中调用了add函数,并将结果赋值给result变量,最终输出结果为5。
五、C语言的控制语句C语言的控制语句用于实现程序的流程控制和逻辑判断,主要包括选择语句和循环语句两种。
1.选择语句
C语言中的选择语句包括if语句和switch语句两种。if语句用于根据条件选择不同的执行路径,语法格式如下:
if (condition) { statement; }
其中,condition为条件表达式,如果条件成立则执行statement中的语句。switch语句用于根据变量值选择不同的执行路径,语法格式如下:
switch (expression) { case constant1: statement1; break; case constant2: statement2; break; default: statement3; break; }
其中,expression为变量或表达式,根据其值选择执行不同的case语句。如果没有匹配的case语句,则执行default语句。
2.循环语句
C语言中的循环语句包括for语句、while语句和do-while语句三种。for语句用于重复执行一段代码,语法格式如下:
for (initialization; condition; update) { statement; }
其中,initialization为初始化语句,condition为循环条件,update为更新语句,statement为执行的语句。while语句和do-while语句也用于重复执行一段代码,其语法格式分别如下:
/*实例1 while循环*/ while (condition) { statement; } /*实例2 do-while循环*/ do { statement; } while (condition);
其中,while语句在循环之前先进行条件判断,而do-while语句先执行一次循环体再进行条件判断。
六、C语言的文件操作C语言中的文件操作用于对磁盘文件进行读写操作,主要包括打开文件、关闭文件、读写文件等操作。文件操作需要使用标准库中的文件操作函数,例如fopen、fclose、fread、fwrite等函数。打开文件的函数fopen的语法格式为:
FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
其中,filename为文件名,mode为打开文件的模式,可以是"r"、"w"、"a"等模式。打开文件成功后,fopen函数将返回一个文件指针,该指针可以用于后续文件操作。
关闭文件的函数fclose的语法格式为:
int fclose(FILE *stream);
其中,stream为文件指针,fclose函数用于关闭指定的文件。
读写文件的函数包括fread、fwrite、fscanf、fprintf等函数。这些函数的具体使用方法可以参考相应的函数说明。
七、C语言的预处理器C语言的预处理器用于在编译之前对源代码进行处理,主要包括宏定义、文件包含、条件编译等功能。
宏定义是预处理器中最常用的功能之一,可以使用#define关键字定义一个宏,例如:
#define PI 3.1415926
该宏定义将会在编译之前被预处理器替换为3.1415926。
文件包含可以使用#include关键字将其他文件包含到当前源文件中,例如:
#include "header.h"
条件编译可以使用#if、#ifdef、#ifndef、elif等关键字实现,例如:
#ifdef DEBUG printf("Debug mode.\n"); #endif
该代码段只有在DEBUG宏定义时才会被编译。
八、C语言的指针C语言的指针是一种非常重要的概念,可以用于动态内存分配、函数传参、数组访问等场景。
指针实际上就是一个变量,存储着一个内存地址。可以使用&运算符获取变量的地址,例如:
int a = 10; int *p = &a;
该代码段中,p是一个指向a变量的指针。
指针的访问可以使用*运算符实现,例如:
int b = *p;
该代码段中,b的值等于a的值。
动态内存分配可以使用malloc函数实现,例如:
int *p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10);
该代码段中,malloc函数分配了一块大小为10个int类型的内存空间,并返回一个指向该空间的指针。
函数传参可以使用指针作为参数,例如:
void swap(int *a, int *b) { int temp = *a; *a = *b; *b = temp; }
该代码段中,swap函数使用指针作为参数,可以交换两个变量的值。
数组访问也可以使用指针实现,例如:
int a[10] = {1, 2, 3, 4, 5}; int *p = a; printf("%d", *p);
该代码段中,p指向a数组的第一个元素,*p等于a[0]的值。
九、总结C语言是一门广泛应用于系统编程、嵌入式开发、科学计算等领域的编程语言,具有高效、灵活、可移植等特点。C语言的基础概念包括变量、数据类型、运算符、流程控制、函数、文件操作、预处理器、指针等,熟练掌握这些概念对于学好C语言非常重要。
在学习C语言时,可以通过阅读相关书籍、视频教程、实践编程等方式提高自己的编程水平。同时也要注意规范编程风格,避免出现一些常见的错误,例如数组越界、内存泄漏、空指针访问等。
总的来说,C语言是一门非常重要的编程语言,在计算机科学领域发挥着巨大的作用。掌握好C语言的基础概念,可以为以后的学习和工作奠定良好的基础。