[C++知识库]C语言学习笔记

01、初识C语言

比特C语言学习笔记，资料请到比特主页：https://m.cctalk.com/inst/s9yewhfr，或者B站搜索比特鹏哥，C语言讲的十分好的老师！本笔记主要来自鹏哥的讲义和图片！！，觉得好的话多多到鹏哥的B站视频上点赞、投币、收藏和转发！本笔记主要用于个人学习和复习所用，不可用于商业用途，如有侵权，请告诉我删除！

本人也是重新学习C语言，之前本科的学的，不知道怪老师还是怪自己吧，学的跟米田共一样！现在理解的也不是很清楚，有错误的地方，欢迎评论指正！万分感谢！写在CSDN上也希望能遇到前辈们，多多指导！

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0. 什么是C语言？

C语言是一门面向过程的计算机编程语言，与C++，Java等面向对象的编程语言有所不同。
其编译器主要有Clang、GCC、WIN-TC、SUBLIME、MSVC、Turbo C等。

1. 第一个C语言程序

如果报错scanf:this function may be unsafe.请加上一句：（具体什么原因，当时鹏哥说了，但是没记住！）
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

//#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>  //头文件

int main()
{
    printf("hello bit\n");
    printf("he he\n");
    return 0; }
//解释：
//main函数是程序的入口
//一个工程中main函数有且仅有一个

2. 数据类型

char //字符数据类型
short //短整型
int //整形
long //长整型
long long //更长的整形
float //单精度浮点数
double //双精度浮点数
//C语言有没有字符串类型？ 答案是没有。c语言中没有string类型，string是用char型数组来构造的。

每种数据类型占据的字节大小：

#include <stdio.h>  
int main()
{
		//以下是在win10的vs2017显示的结果
    printf("%d\n", sizeof(char));  // 1
    printf("%d\n", sizeof(short));  // 2
    printf("%d\n", sizeof(int));  // 4
    printf("%d\n", sizeof(long));  // 4
    printf("%d\n", sizeof(long long));  //8
    printf("%d\n", sizeof(float));  //4
    printf("%d\n", sizeof(double));  // 8
    printf("%d\n", sizeof(long double));  //8
    return 0; }

存在这么多的类型，其实是为了更加丰富的表达生活中的各种值。
类型的使用：

char ch = 'w';  //字符型
int weight = 120;  //整型
float salary = 20000.0f;  //单精度浮点型

3. 变量、常量

生活中的有些值是不变的（比如：圆周率，性别，身份证号码，血型等等）
有些值是可变的（比如：年龄，体重，薪资）。
不变的值，C语言中用常量的概念来表示，变得值C语言中用变量来表示。

3.1 定义变量的方法

语法：变量类型 变量名称 = 初始值；

int age = 150;
float weight = 45.5f;
char ch = 'w';

3.2 变量的分类

1）局部变量
2）全局变量

#include <stdio.h>
int global = 2019;//全局变量
int main()
{
    int local = 2018;//局部变量
    //下面定义的global会不会有问题？没有问题
    int global = 2020;//局部变量，当局部变量和全局变量同名时，优先使用局部变量，这个人感觉和搜索路径相关！
    printf("global = %d\n", global);
    return 0; }

3.3 变量的使用

#include <stdio.h>
int main()
{
    int num1 = 0;
    int num2 = 0;
    int sum = 0;
    printf("输入两个操作数:>");
    scanf("%d %d", &num1, &num2);  //int -- %d  float -- %f  double -- %lf  char -- %c
    sum = num1 + num2;
    printf("sum = %d\n", sum);
    return 0; }

这里介绍一下输入，输出语句
scanf()：输入
printf()：输出
int – %d float – %f double – %lf char – %c

//scanf()定义：等以后我看的懂，再回来解释，菜鸟哭泣！
    _Check_return_ _CRT_INSECURE_DEPRECATE(scanf_s)
    _CRT_STDIO_INLINE int __CRTDECL scanf(
        _In_z_ _Scanf_format_string_ char const* const _Format,
        ...)
//printf()定义：
    _Check_return_opt_
    _CRT_STDIO_INLINE int __CRTDECL printf(
        _In_z_ _Printf_format_string_ char const* const _Format,
        ...)

3.4 变量的作用域和生命周期

1）作用域：作用域（scope）是程序设计概念，通常来说，一段程序代码中所用到的名字并不总是有效/可用
的。而限定这个名字的可用性的代码范围就是这个名字的作用域。
（1）局部变量的作用域是变量所在的局部范围。比如：{int a = 10;}，{}内就是局部变量a的作用域。
（2）全局变量的作用域是整个工程。比如：int b =100;int main(){};,在main()函数{}之外也不在其他范围内的变量。

2）生命周期:变量的生命周期指的是变量的创建到变量的销毁之间的一个时间段
（1）局部变量的生命周期是：进入作用域生命周期开始，出作用域生命周期结束。比如函数的形参。
（2）全局变量的生命周期是：整个程序的生命周期。程序结束，全局变量生命周期才结束。

3.5 常量

C语言中的常量和变量的定义的形式有所差异。
C语言中的常量分为以下以下几种：
1）字面常量
2）const 修饰的常变量 语法： cont 变量类型
3）#define 定义的标识符常量 语法：#define 常量标识符 常量值
4）枚举常量 语法：enum 枚举常量名 {常量1， 常量2，…}; //这里记得加上分号！常量面前没有常量类型

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
//举例
enum Sex
{
	MALE,
	//MALE=2,  //可指定默认值，后面的值在2的基础上，递增+1
	FEMALE,
	SECRET
};  //这里要加上分号;
//括号中的MALE,FEMALE,SECRET是枚举常量


int main()
{
	//字面常量演示
	3.14;//字面常量
	1000;//字面常量

	//const 修饰的常变量
	const float pai = 3.14f; //这里的pai是const修饰的 常变量
	//pai = 5.14;//是不能直接修改的！vs2017会提示表达式必须是可修改的左值

	//#define的标识符常量 演示
	#define MAX 100  //这里没有分号”;“
	printf("max = %d\n", MAX);  // 100

	//枚举常量演示
	printf("%d\n", MALE);  // 0
	printf("%d\n", FEMALE);  // 1
	printf("%d\n", SECRET);  // 2
	//注：枚举常量的默认是从0开始，依次向下递增1的
	return 0;
}

注（常变量）：
上面例子上的 pai 被称为 const 修饰的常变量， const 修饰的常变量在C语言中只是在语法层面限制了变量 pai 不能直接被改变，但是 pai 本质上还是一个变量的，所以叫常变量。

4. 字符串+转义字符+注释

4.1 字符串

"hello bit.\n"

这种由双引号（Double Quote）引起来的一串字符称为字符串字面值（String Literal），或者简称字符串。
注：字符串的结束标志是一个 \0 的转义字符。在计算字符串长度的时候 \0 是结束标志，不算作字符串内容。

#include <stdio.h>
//下面代码，打印结果是什么？为什么？（突出'\0'的重要性）
int main()
{
	char arr1[] = "bit";  
	char arr2[] = { 'b', 'i', 't' };
	char arr3[] = { 'b', 'i', 't', '\0' };  
	printf("%s\n", arr1);  //bit  默认包含了'\0'
	printf("%d\n", sizeof(arr1)/sizeof(char)); //4, 但是在计算长度的时候是包括的！！！
	printf("%s\n", arr2);  //bit烫烫烫烫蘠it 随机值
	//printf("%d\n", sizeof(arr2) / sizeof(char));
	printf("%s\n", arr3);  //bit 显示写出'\0'
	printf("%d\n", sizeof(arr3) / sizeof(char));  // 4  

	return 0;
}

4.2 转义字符

加入我们要在屏幕上打印一个目录： c:\code\test.c
我们该如何写代码？

#include <stdio.h>
int main()
{
 printf("c:\code\test.c\n");
    return 0; }

实际上程序运行的结果是这样的：

这里就不得不提一下转义字符了。转义字符顾名思义就是转变意思。
下面看一些转义字符。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <stdio.h>
int main()
{
	//问题1：在屏幕上打印一个单引号'，怎么做？
	//问题2：在屏幕上打印一个字符串，字符串的内容是一个双引号“，怎么做？
	printf("%c\n", '\'');  //注意：单引号''括起来的对应%c,双引号括起来的对应%s
	printf("%s\n", "\'"); 
	printf("%s\n", "\"");
	printf("%c\n", '\"');
	return 0;
}

//程序输出什么？
#include <stdio.h>
int main()
{
	//strlen()求字符串长度
	printf("%d\n", strlen("abcdef"));  // 6
	// \62被解析成一个转义字符
	printf("%d\n", strlen("c:\test\628\test.c"));  //14 = 11 + 3个转义字符
	
	printf("%c\n", '\62');  //2  ???

	return 0;
}

5. 注释

1） 代码中有不需要的代码可以直接删除，也可以注释掉
2）代码中有些代码比较难懂，可以加一下注释文字
//注释单行
/* 注释代码块 */

#include <stdio.h>
int Add(int x, int y) {
	return x + y;
}
/*C语言风格注释
int Sub(int x, int y)
{
    return x-y;
}
*/
int main()
{
	//C++注释风格
	//int a = 10;
	//调用Add函数，完成加法
	printf("%d\n", Add(1, 2));
	return 0;
}

6. 选择语句

如果你好好学习，校招时拿一个好offer，走上人生巅峰。
如果你不学习，毕业等于失业，回家卖红薯。
这就是选择！

#include <stdio.h>
int main()
{
    int coding = 0;
    printf("你会去敲代码吗？（选择1 or 0）:>");
    scanf("%d", &coding);
    if(coding == 1)
   {
       prinf("坚持，你会有好offer\n");
   }
    else
   {
       printf("放弃，回家卖红薯\n");
   }
    return 0; }

7. 循环语句

有些事必须一直做，比如我日复一日的讲课，比如大家，日复一日的学习。
还比如：
C语言的循环结构有：
1）while语句-讲解
while(结束条件) //满足结束条件，就跳出循环体
{
循环体；
}

2）for语句（后期讲解）
3）do…while (后期讲解)
要想成为大牛！要敲20000行有效代码，干完这个就去干数据结构！！！奥力给！！！

//while循环的实例
#include <stdio.h>
int main()
{
	printf("加入比特\n");
	int line = 0;
	while (line <= 20000)
	{
		line++;
		printf("我要继续努力敲代码\n");
	}
	if (line > 20000)
		printf("好offer\n");
	return 0;
}

8. 函数

#include <stdio.h>
int main()
{
    int num1 = 0;
   int num2 = 0;
    int sum = 0;
    printf("输入两个操作数:>");
    scanf("%d %d", &num1, &num2);
    sum = num1 + num2;
    printf("sum = %d\n", sum);
    return 0; }

上述代码，写成函数如下：
函数的特点就是简化代码，代码复用。
函数语法：
函数返回值类型 函数名（函数形参）
{
函数体
}

#include <stdio.h>
int Add(int x, int y) {
   int z = x+y;
   return z; }
int main()
{
    int num1 = 0;
   int num2 = 0;
    int sum = 0;
    printf("输入两个操作数:>");
    scanf("%d %d", &num1, &num2);
    sum = Add(num1, num2);
    printf("sum = %d\n", sum);
    return 0; }

9. 数组

要存储1-10的数字，怎么存储？
C语言中给了数组的定义：一组相同类型元素的集合

9.1 数组定义

语法：数组元素类型 数组名[数组长度] = {元素1， 元素2， …};

int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};//定义一个整形数组，最多放10个元素

9.2 数组的下标

C语言规定：数组的每个元素都有一个下标，下标是从0开始的。
数组可以通过下标来访问的。比如：

int arr[10] = {0};
//如果数组10个元素，下标的范围是0-9

9.3 数组的使用

利用循环for遍历数组

#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 0;
 int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
 for(i=0; i<10; i++)
 {
       printf("%d ", arr[i]);
 }
 printf("\n");
    return 0; 
}

10. 操作符

简单介绍
1）算术操作符

+ - * / %  //加 减 乘 除 取余

2）移位操作符

>> <<   //右移操作符号  左移操作符号

3）位操作符

& ^ |  //按位与  按位取反 按位或

4）赋值操作符

=  +=  -=  *=  /=  &= ^=  |=    >>=   <<=

5）单目操作符

!          // 逻辑反操作
-          // 负值
+          // 正值
&          // 取地址
sizeof     // 操作数的类型长度（以字节为单位）
~          // 对一个数的二进制按位取反
--         // 前置、后置--
++         // 前置、后置++
*          // 间接访问操作符(解引用操作符) (类型)       强制类型转换

6）关系操作符

>
>=
<
<=
!=    // 用于测试“不相等”
==    // 用于测试“相等

7）逻辑操作符

&&     // 逻辑与
||     // 逻辑或

8）条件操作符

exp1 ? exp2 : exp3   //三目运算符 exp1成立，取exp2，否则取exp3

9）逗号运算符

exp1, exp2, exp3, ....

10）下标引用、函数调用和结构成员

[] () . ->  //->针对结构体指针

11. 常见关键字

定义变量名时不能占用这些关键字。

auto  break   case  char  const   continue  default  do   double else  enum   
extern float  for   goto  if   int   long  register    return   short  signed
sizeof   static struct  switch  typedef union  unsigned   void  volatile  while

注：关键字，先介绍下面几个，后期遇到讲解。

11.1 关键字 typedef

typedef 顾名思义是类型定义，这里应该理解为类型重命名。比如：

//将unsigned int 重命名为uint_32, 所以uint_32也是一个类型名
typedef unsigned int uint_32;
int main()
{
    //观察num1和num2,这两个变量的类型是一样的
    unsigned int num1 = 0;
    uint_32 num2 = 0;
    return 0; }

11.2 关键字static

在C语言中：
static是用来修饰变量和函数的

1. 修饰局部变量-称为静态局部变量
2. 修饰全局变量-称为静态全局变量
3. 修饰函数-称为静态函数

11.2.1 修饰局部变量

对比代码1和代码2的效果理解static修饰局部变量的意义。

//代码1
#include <stdio.h>
void test()
{
    int i = 0;
    i++;
    printf("%d ", i);  //每次函数执行结束，i值都会被释放掉
}
int main()
{
 int i = 0;
    for(i=0; i<10; i++)
   {
        test(); //每次有打印1
   }
    return 0; }

//代码2
#include <stdio.h>
void test()
{
    //static修饰局部变量
    static int i = 0;  //test()执行结束后,保留i值
    i++;
    printf("%d ", i);
}
int main()
{
 int i = 0;
    for(i=0; i<10; i++)
   {
        test(); //每次有打印1到10
   }
    return 0; }

结论：static修饰局部变量改变了变量的生命周期，让静态局部变量出了作用域依然存在，到程序结束，生命周期才结束。

11.2.2 修饰全局变量

代码1正常，代码2在编译的时候会出现连接性错误。

//代码1
//add.c
int g_val = 2018;
//test.c
int main()
{
    printf("%d\n", g_val);
    return 0; }

//代码2
//add.c   static 全局变量
static int g_val = 2018;
//test.c
int main()
{
    printf("%d\n", g_val);
    return 0; }

结论：一个全局变量被static修饰，使得这个全局变量只能在本源文件内使用，不能在其他源文件内使用。

11.2.3 修饰函数

代码1正常，代码2在编译的时候会出现连接性错误，和修饰全局变量一样。

//代码1
//add.c
int Add(int x, int y) {
    return x+y; }
//test.c
int main()
{
    printf("%d\n", Add(2, 3));
    return 0; }

//代码2
//add.c   static 修饰函数
static int Add(int x, int y) {
    return c+y; }
//test.c
int main()
{
    printf("%d\n", Add(2, 3));
    return 0; }

结论：一个函数被static修饰，使得这个函数只能在本源文件内使用，不能在其他源文件内使用。
（剩余关键字后续课程中陆续会讲解。）

12. #define 定义常量和宏

注意 #define 后面没有分号;
#define 常量名 常量值
#define 宏名 宏表达式

//define定义标识符常量
#define MAX 1000
//define定义宏
#define ADD(x, y) ((x)+(y))   //注意x,y要用括号括起来
#include <stdio.h>
int main()
{
	int sum = ADD(2, 3);
	printf("sum = %d\n", sum);

	sum = 10 * ADD(2, 3);
	printf("sum = %d\n", sum);

	return 0;
}

13. 指针

13.1 内存

内存是电脑上特别重要的存储器，计算机中程序的运行都是在内存中进行的 。
所以为了有效的使用内存，就把内存划分成一个个小的内存单元，每个内存单元的大小是1个字节。
为了能够有效的访问到内存的每个单元，就给内存单元进行了编号，这些编号被称为该内存单元的地址。
变量是创建在内存中的（在内存中分配空间的)，每个内存单元都有地址，所以变量也是有地址的。取出变量地址如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
 int num = 10;
 &num;//取出num的地址
    //注：这里num的4个字节，每个字节都有地址，取出的是第一个字节的地址（较小的地址）
 printf("%p\n", &num);//打印地址，%p是以地址的形式打印
 return 0; }

那地址如何存储，需要定义指针变量。

int num = 10;
int *p;  //p为一个整形指针变量
p = #

指针的使用实例：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int num = 10;
	printf("%d\n", num);  // 10

	int *p = &num;
	*p = 20;
	printf("%d\n", *p);  // 20
	printf("%d\n", num);  // 20

	return 0;
}

以整形指针举例，可以推广到其他类型，如：

#include <stdio.h>
int main()
{
 char ch = 'w';  
 char* pc = &ch;  // 用ch的地址给指针变量pc初始化,即pc存的是变量ch的地址
 *pc = 'q';  //pc指向的（ch）地址上的值改为‘q’
 printf("%c\n", ch);  // q
    return 0; 
}

13.2 指针变量的大小

#include <stdio.h>
//指针变量的大小取决于地址的大小,即无论何种类型的指针都取决于地址的大小
//32位平台下地址是32个bit位（即4个字节）
//64位平台下地址是64个bit位（即8个字节）
int main()
{
    printf("%d\n", sizeof(char *));
    printf("%d\n", sizeof(short *));
    printf("%d\n", sizeof(int *));
    printf("%d\n", sizeof(double *));
    return 0; }

结论：指针大小在32位平台是4个字节，64位平台是8个字节。

14. 结构体

结构体是C语言中特别重要的知识点，结构体使得C语言有能力描述复杂类型。
比如描述学生，学生包含： 名字+年龄+性别+学号 这几项信息。
这里只能使用结构体来描述了。例如：
语法：struct 结构体类型名
{
成员变量类型1 成员变量1；
成员变量类型2 成员变量2；
}
个人感觉像类，但是只包含类的属性，没有方法。

struct Stu
{
    char name[20];//名字
    int age;      //年龄
    char sex[5];  //性别
    char id[15]； //学号
};

结构体的初始化和点操作符 . -> ：

//打印结构体信息
struct Stu s = {"张三"， 20， "男"， "20180101"};
//.为结构成员访问操作符  用于结构体变量访问成员
printf("name = %s age = %d sex = %s id = %s\n", s.name, s.age, s.sex, s.id);
//->操作符  用于结构体指针变量访问成员变量
struct Stu *ps = &s;
printf("name = %s age = %d sex = %s id = %s\n", ps->name, ps->age, ps->sex, ps- >id);

（缺少了联合体union的内容！）
初始C语言到此结束！