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【C语言核心基础】基本运算、变量、数组、指针、函数、结构体...
来源:cnblogs  作者:C语言编程学习基地  时间:2021/2/1 12:00:39  对本文有异议

C 语言基础

// 引入头文件。里面包含了重要的 printf。

#include <stdio.h>

// 入口函数。

// 参数一指输入的参数个数,参数二保存了所有参数。

// 返回值为 int 类型,一般 0 代表成功,负数代表失败。

int main(int argc,char* argv[]){

    printf("Hello World!\n");

    return 0;  // 代表执行成功。

}

————————

通过指令的编译与执行:

MAC 下的编译使用 clang,Linux 下的编译使用 gcc。

gcc/clang -g -o Hello xxx.c

    ● -g 是 debug 模式,带有调试信息的。

    ● -o 指明输出文件的名字

    ● xxx.c 源代码

在 MAC 或 Linux 下使用 ./Hello 来执行

集成环境的运行,后台其实也是这个步骤。

 

一、常用基本类型

    short(短整型)、int(整型)、long(长整型)

    float(单精度浮点型,一般情况使用 float。)、double(双精度浮点型,精度高,适用于科学计算等。)

    char(字符)、char*(字符串)

    void(对类型不关心时)

 

二、基本运算

+、-、*、/、%

  1. int main(int argc,char* argv[])
  2. {
  3. int a = 10;
  4. float b = 12.5;
  5. // 打印结果;a+b=22.500000 (float 类型)
  6. printf("a+b=%f\n",a+b);
  7. // 打印结果;... , a*b=125.000000 (float 类型)
  8. printf("a+b=%f\n,a*b=%f\n",a+b,a*b);
  9. char c = 'a';
  10. // 打印结果;c=f(c 为字符 a,c 加数字可以变为另一个字符,c+1=b,c+2=c,...)
  11. printf("c=%c\n",c+5);
  12. // 打印结果;c=102(f 的实际编码的值就是 102)
  13. printf("c=%d\n",c+5);
  14. int d = 10;
  15. int e = d % 6; // 取余
  16.  
  17. int f = d / 6; // 取商
  18. // 打印结果;e=4,f=1
  19. printf("e=%d\n,f=%d\n",e,f);
  20. return 0; // 代表执行成功。
  21. }

 

三、变量与常量

    ● int a = 0; // 变量,可以再赋值。可以不赋值初始值。

变量在计算机中的物理意义,就是一个寄存器。寄存器是临时存储数据的,它的速度非常快。从内存中取一块数据时,首先存储到寄存器,当改变这个值时,刷新的是寄存器,可擦除。这样可以加快程序的执行速度。

    ● const int len = 265; // 常量,不可改变。需要赋值初始值。

在编译程序时,程序中设定了一段静态缓冲区,静态缓冲区是受保护的,通过正常途径是不可修改的。但如果知道内存的具体物理地址,也是可以改变的。

 

四、数组

数组是有序的元素序列(C 语言的数组存放的是同一种类型的元素,索引从 0 开始),C 语言中定义数组需要告诉编译器数组的长度。C 语言中数组的定义; char c[2], int arr[10]

  1. int main(int argc,char* argv[])
  2. {
  3. // int arr[10];
  4. // arr[0] = 1;
  5. // arr[1] = 2;
  6. // printf("%d,%d\n",arr[0],arr[1]);
  7.  
  8. int arr[10] = {1,2,3,};
  9. // 打印结果;1,2,3,0(默认情况下,不赋值的情况下,数组会初始化为 0。)
  10. printf("%d,%d,%d,%d\n",arr[0],arr[1],arr[2],arr[3]);
  11. float f[2] = {1,2};
  12. // 打印结果;1.000000,2.000000
  13. printf("%f,%f\n",f[0],f[1]);
  14. return 0;
  15. }

 

五、结构体

  1. // 它是没有保护的概念的(如 private 等)
  2.  
  3. struct st {
  4. int a; // 成员 a
  5.  
  6. int b; // 成员 b
  7. };
  1. // 结构体可以理解为它是一个类
  2.  
  3. struct st{
  4. int a;
  5. float f;
  6. };
  7. int main(int argc,char* argv[]){
  8. struct st ss;
  9. ss.a = 12;
  10. ss.f = 10.2;
  11. // 打印结果;struct:12, 10.200000
  12. printf("struct:%d, %f\n",ss.a,ss.f);
  13. return 0; // 代表执行成功。
  14. }

 

六、枚举类型

枚举可以认为它是一个有限制的整型。一般情况下的使用,是在有一定数值范围的,比如某个属性的取值只能为 1、2、3。

  1. enum em {
  2. red_color = 0, // 值为 0,如果值为 1
  3. green_color, // 值为 1,则值为 2
  4. black_color // 值为 2,则值为 3
  5. };
  1. enum em {
  2. red_color = 5,
  3. green_color,
  4. black_color = 10,
  5. yellow_color
  6. };
  7. int main(int argc,char* argv[]){
  8. enum em ee;
  9. ee = green_color;
  10. // 打印结果;enum:6
  11. printf("enum:%d\n",ee);
  12. ee = yellow_color;
  13. // 打印结果;enum:11
  14. printf("enum:%d\n",ee);
  15. return 0; // 代表执行成功。
  16. }

 

七、指针

指针就是存放内存地址的变量。地址空间内的存的值,在 C 语言中,它除了可以存放普通的数值,还可以存放另一个内存的地址,这个值就是指针,通过这个值就可以访问到其它地址,然后就可以取出这个地址所存放的数据。所以,这个值可以有多重含义,具体跟业务逻辑相关。

1、指针的作用:

    ● 提升执行效率。

一般情况下,将字符串传入函数中,函数对字符串进行操作时,它是一个拷贝的过程,函数将字符串拷贝到自己的函数空间存放起来。多次的拷贝会对整个 CPU 造成巨大的浪费。而指针,只需要向函数传递这个字符串所在的地址,函数通过指针访问字符串。

    ● 更强的控制力。

因为它具有访问地址的能力。像计算机的硬件实际到操作系统层都会有一个对应的映射地址,通过这个地址,C 语言就能访问到硬件设备,并进行控制。C 语言是更底层的语言,它可以访问设备。

2、指针的操作:

    ● 对指针本身的操作。

实际就是对地址的操作。比如,当获取某个空间的指针后,可以对这个指针进行加减乘除的操作,对其加一,就指向了下一个空间。

    ● 对所指向的内容操作。

指针指向某一个内存地址时,可以获取其内容,可以对这个内容进行加减乘除的操作。

3、指针的定义与使用:

    ● type* var:type 指类型,比如 int、void 等。

而 * 代表这个变量是一个指针,可以靠近类型 type 写,表示这种类型的指针,关注指针是什么类型的,也可以靠近变量 var 写,表示这个变量是一个指针,而对类型不关注。这两种写法对编译器是没有区别的,但在编写代码时,最好统一风格。

    ● *var:表示获取指针所指向的内容

4、堆内存的分配与释放:

    ● 分配内存:void* mem = malloc(size);

    ● 释放内存:free(mem);

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h> // malloc() 需要的头文件
  3.  
  4. int main(int argc,char* argv[]){
  5. // malloc() 一般返回的是 void* 类型。
  6. // malloc() 在 <stdlib.h> 头文件中。
  7.  
  8. char* p = (char*)malloc(10); // 分配十个字符的空间
  9.  
  10. *p = 'a'; // 第一个字符的位置
  11.  
  12. *(p+1) = 'b'; // 第二个字符的位置
  13. // 将内存分配的地址告诉 printf,
  14. // printf 将 p 地址所指向的空间的内容以字符串的形式打印出来。
  15. printf("%s\n",p); // 打印结果;ab
  16. // 将 p 所指向的空间释放掉
  17. // 系统管理层将内存又还给了堆空间
  18.  
  19. free(p);
  20. *p = 'd';
  21. // 即使把空间释放掉,但因为仍然掌握此空间的位置,知道 p 的指向。
  22. // 所以即使被释放掉了,还是可以对其操作。
  23. printf("%s\n",p); // 打印结果;db
  24. // 所以为了不让再访问这个地址,要将其指向 NULL,设置为无效地址。
  25. p = NULL;
  26. // *p = 'e'; // crash
  27.  
  28. return 0;
  29. }

 

八、常见的内存空间

● 栈空间:栈的机制,后进先出。最大的特点是,在 C 语言中写的函数,在函数内所分配的所有变量都是在栈空间分配的,当从函数退出时,从栈空间分配的资源会被自动释放。

分配的资源是有限的,默认每个函数栈空间的大小是 8兆。

● 堆空间:需要明确的使用 malloc() 函数来分配资源,使用完内存后,要通过 free() 函数将资源释放回堆空间,这样别人使用时还能从堆空间分配资源。

分配的资源几乎可以认为是无限的,适合需要大空间的时候。

● 内存映射:像一些动态库一般都是将它直接导入内存映射区,也是一段专门的空间。

比如将某个文件直接映射到内存中,文件的内容与内存形成映射关系,当改变内存中的值时,会直接在系统内部自动更新到文件中。

● Linux 内存地址的划分:4G 32 位系统


 

0 ~ 0x08048000:这段是受保护空间,我们的进程是不能访问的。

code:存放的是进程所要执行的代码段。

堆空间的增长是从下向上,栈空间是从上向下,每次分配空间是向下走的。堆空间与栈空间这样的划分是为了减少冲突。

共享库,或者叫内存映射区,当想通过内存改变文件时,就可以将文件映射到 mmap 这段空间中。

● 内存泄漏:

    ? 不断的向系统申请内存。

    ? 申请的内存不用,也不释放。

● 野指针:占用别人的内存称为野指针。

 

九、条件判断与循环

比较运算:

>、<、>=、<=、==、!=

if/else 语句:

if( a> b){ ? ... }else{ ? ... }

for 语句:

for(int i =0; i<100; i++){ ? ... }

while 语句:

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>  // usleep() 需要的头文件

int main(int argc,char* argv[]){

    while (1) {  // 死循环

        printf("while...\n"); // 一秒钟打印一次

        usleep(1000000); // 微秒

    }

    return 0;

}

 

十、函数

C 语言中的命名一般以 Linux 的风格,单词与单词用下划线连接,单词一般都是缩写。

// void 返回类型

// func 函数名称

// int a 形参

void func(int a){

    ... // 函数不能太大,一般不超过 50 行。

}

● 函数指针:指向函数的指针变量。通过 C 语言的函数指针可以实现 C++ 中的多态,就是定义的函数指针既可以指向 a 函数,也可以指向 b 函数,对外层来说,只需要调用这个函数指针就可以了。(多态就是指一个函数可以有不同的含义)

● 函数指针的格式:返回值类型 (*指针变量名) ([形参列表]);

————————

  1. int func(int x); // 声明一个函数
  2.  
  3. int (*f)(int x); // 声明一个函数指针。返回类型和形参必须与指定的函数一致。
  4. f = func; // 将 func 函数的首地址赋值给指针 f。然后调用 f 即可。
  5. ————————
  6. #include <stdio.h>
  7.  
  8. int func(int a){
  9. printf("a=%d\n",a);
  10. return 0;
  11. }
  12. int func1(int b){
  13. printf("b=%d\n",b+5);
  14. return 0;
  15. }
  16. int main(int argc,char* argv[]){
  17. int (*f)(int);
  18. // 在 C++ 中这就是多态。
  19. // 对上层来讲,调用的都是 f 这个函数指针,但在底层返回的是不同的结果。
  20. f=func;
  21. f(2);
  22. f=func1;
  23. f(3);
  24. // 打印结果;a=2 b=8
  25.  
  26. return 0;
  27. }

 

十一、文件操作

    ● 文件类型:FILE* file; (FILE* 在 Linux 下叫指针,在 Windows 下叫句柄。)

    ● 打开文件:FILE* fopen(path,mode);

    ● 关闭文件:fclose(FILE*);

  1. #include <stdio.h>
  2.  
  3. void createfile(char* filename){
  4. // open/create file
  5. FILE* file = fopen(filename,"w");
  6. if (!file) {
  7. printf("Failed to create file (%s)\n",filename);
  8. return;
  9. }
  10. // 向创建好的文件内写入内容。
  11. // 参数一指写入的字符串,参数二指字符串中的每一项多大,参数三指一共有几项,参数四指写到哪个文件
  12. size_t len = fwrite("aaaaa", 1, 5, file);
  13. if (len !=5) {
  14. // size_t 使用的打印为 %zu。
  15. printf("Failed to write file,(%zu)",len);
  16. fclose(file);
  17. return;
  18. }
  19. printf("Successed to write file\n");
  20. fclose(file);
  21. printf("Successed to create file\n");
  22. }
  23. void read_data(char* filename){
  24. FILE* file = fopen(filename,"r");
  25. if (!file) {
  26. printf("Failed to create file (%s)\n",filename);
  27. return;
  28. }
  29. // 定义为 1k 大小,并初始化为 0。
  30.  
  31. char buffer[1024] = {0,};
  32. // 参数:读出的数据存放位置,长度,读多少,从哪读。
  33. size_t len = fread(buffer, 1, 10, file);
  34. if (len <= 0) {
  35. printf("Failed to read file!\n");
  36. fclose(file);
  37. return;
  38. }
  39. printf("read_data:%s\n",buffer);
  40. fclose(file);
  41. return;
  42. }
  43. int main(int argc,char* argv[]){
  44. // create file
  45. // createfile("/Users/jianghouren/Downloads/1.txt");
  46. // read file
  47. read_data("/Users/jianghouren/Downloads/1.txt");
  48. return 0;
  49. }

 

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