C 语言:20250708笔记

内容提要

• C语言概述

• 数据类型

• 常量

• 变量

C语言概述

计算机基础

计算机的组成

计算机组成

• 计算机：能进行计算以及逻辑处理的设备

• 硬件：组成计算机的物理部件。（内存条、CPU、硬盘..）

  开发中对于硬件的认知：

  硬件包括电子设备、单片机、集成电路和嵌入式系统。

• 软件：计算机中运行的程序和数据。

  开发中对于软件的认知：

  软件分为系统软件（OS）、应用软件和编程工具（编译器）

计算机的六大部件

• 中央处理器（CPU）：控制 + 计算

• 内存：临时存储运行时的数据。

• 输入设备：向计算机输入数据（键盘、鼠标、扫码枪）

• 输出设备：将计算机数据进行输出（显示器、打印机）

• 外存储器：永久存储数据（硬盘）

• 网络：数据传输与通信

计算机的工作原理

• 存储程序：程序和数据存储在内存中

• 程序控制：CPU按指令顺序执行

计算机的语法

• 机器语言：二进制代码，直接控制硬件

• 汇编语言：助记符形式，需要汇编器翻译

• 高级语言：C/C++，Java，Python，PHP，C#，GO

C语言简史与特点

C语言的起源

• 其前身是B语言；

• B语言是美国贝尔实验室的 Ken Thompson（肯·汤普森）于1969年开发出来的，并且用B语言编写了初版的UNIX系统

• 1972年美国贝尔实验室的Dennis Ritchie（丹尼斯·M·里奇）在B语言基础上开发的C语言.C语言提供了丰富的数据类型和标识符，使得程序的编写变得非常高效和方便。

• 1973年初，C语言的主体完成。汤普森和里奇迫不及待地开始用它完全重写了UNIX。

C语言的标准

为了C语言健康发展下去，很多有识之士及美国国家标准协会（ANSI）于1982年成立了一个委员会以确定C语言的标准。

• 1989 ANSI 发布了第一个完整的C语言标准，即C89。不过人们习惯性的称为 “ANSI C”

• 1990年ISO(国际标准化组织一字不改的采纳了 C89，官方给出的名称为 ISO C90) 。

• 1999年，C语言标准经过了一次修正和完善后，ISO发布了新版的C语言标准，简称” C99”。

• 2018年6月份发布的 “C18”GNU C 标准 (标准C的扩展) ，进一步增强了语言的稳定性和功能性。

• 在2011年12月8日，ISO又正式发布了新的标准，称为ISO/IEC9899:2011，简称为“C11”。

• “C23”是最新的标准，预计将进一步扩展C语言的功能和性能。

• 应用于Linux 系统，当然Linux也支持标准C，因为标准C是跨平台的。

嵌入式开发就是针对Linux系统的开发，而Linux系统是使用C语言开发的，所以从事嵌入式开发要使用C语言。

C语言特点

• 简洁高效，支持底层硬件操作

• 可移植性强，适合结构化编程

• 生成代码质量高，执行速度快

C语言程序的开发过程（掌握）

开发的三个步骤

①编辑：编写源代码（.c文件，程序员完成）

②编译：将源代码文件转化为可执行的文件（编译器完成）

③运行：执行程序（操作系统加载）

C语言程序的编译过程

注意：本章节只是做一个简单的讲解，后续在深入！

上面提到的编译，实际上是分为了四个步骤：

1.预处理：处理宏和头文件以及注释等

2.编译：生成汇编代码

3.汇编：转换为机器码/二进制代码

4.链接：合并库文件和目标文件（二进制代码）

• 测试代码：

   // 头文件包含  预处理的时候，会将stdio.h中的代码全部拷贝到当前文件
   #include 
   ​
   // 宏定义
   #define R 2
   #define PI 3.14
   ​
   int main()
   {
       printf("hello world!\n");
       
       // 计算圆的面积
       double area = PI * R * R; // 宏展开，double area = 3.14 * 2 * 2
       
       printf("%f\n", area);
   }

  编译的命令

  编译步骤	命令	文件类型	说明
  预处理	gcc -E *.c -o *.i	*.c → *.i	生成的是C代码（文本）
  编译	gcc -S *.c -o *.s	*.i → *.s	生成的是汇编代码（文本）
  汇编	gcc -c *.c -o *.o	*.s → *.o	生成的是二进制代码（文本）
  链接	gcc *.c -o *		生成的是二进制代码

  C语言的基本结构

  一个简单的C语言程序

  功能：要求在控制台输出“hello world!”

  代码：

   #include 
   ​
   // 主函数：一个.c文件只能有一个main函数，这个函数是程序的入口
   int main()
   {
       // 向控制台输出hello world!
       printf("hello world!\n");
   ​
       return 0;
   }

   ​

  

  程序结构分析：

  • 注释：解释代码逻辑，写给程序员自己看，预处理阶段会被删除。

  • 预处理指令：程序中包含的某一文件内容（#include ）

  • 主函数：main函数是程序唯一的入口，一个文件中最多有1个，这个函数不能被其他函数调用，这是一个自动执行的函数，系统是通过这个函数的指针进行访问的。

  • 关于函数：

    • 函数头：（函数首部或者函数说明）

      说明函数类型，函数头由函数名和形参列表构成。

    • 函数体：

      包括变量说明和语句执行部分。

  • 函数调用语句：比如：printf()

  C语言编程规范要求

  C语言在编程的时候，需要遵循如下规范：

  • 常用的缩进格式（一般缩进2~4个字符，推荐缩进4个字符，我们Vim配置的是缩进4个字符，也就是一个Tab键）

  • 要有足够的注释（添加必要的注释，使代码更好理解）

  • 要有合适的空行（一般预处理指令和函数之间，函数和函数之间，全局变量和函数之间...，加空行提高代码可读性，使代码结构清晰）

    #include 
     #include 
     ​
     #define PI 3.14
     #define R 2
     ​
     int fun()
     {
         printf("A\n");
     }
     ​
     int main(int argc,char *argv[])
     {
         printf("hello world!\n");
         fun();
         
         return 0;
     }

     ​

  • {}对齐（C和C++{和}都需要独占一行，千万不要受Java影响）

    Java

     int fun() {
         ...
     }
    C/C++
    
     int fun()
     {
         ...
     }

  • 函数体内采用分层缩进和模块化的书写方式。

     int fun()
     {
         if(..)
         {
             for(..)
             {
                 printf("hello\n");
             }
         }
         
         if(..)
         {
             for(..)
             {
                 printf("hello\n");
             }
         }
     }

  • 不把多条语句写在程序的同一行上（最好的区分是，不要在同一行连续出现多个;，for循环(;;)除外）

    int main()
     {
         // 错误写法（不影响编译，但是影响阅读体验）
         printf("hello"); printf("hello"); printf("hello");
         
         // 错误写法（不影响编译，但是影响阅读体验）
         int a = 10; int b = 20;
         
         // 正确写法
         for (;;)
         {
             ...
         }
     }

  • 标识符命名要见名知意。

    int main()
     {
         // 创建3个变量，用来存储年龄、身高、体重
         
         // 错误演示（不影响编译，但是影响阅读体验）
         int a = 21;
         int b = 168;
         int c = 190;
         
         // 正确演示
         int age = 21;
         int height = 168;
         int weight = 190;
     }

  C语言程序的设计特点

  C语言程序在设计的时候，需要注意以下细节：

  • C程序有一个或多个函数组成，但有且仅有一个main函数；这个函数是程序的入口函数，可以置于任意位置，建议放在所有函数的最下面。

  • 程序中可以有预处理指令（#include、#define），预处理指令通常放在程序的最前面。

  • 每个语句以分号结尾：（注意：预处理,函数头,函数、分支语句、while和for语句后面不能添加分号，否则会报错）

  • 函数体由一对{}括起来，函数的{}不能省略。

  • 包含在/*..*/内，或者//..后面的文本为注释内容，在预处理阶段删除。

  • 一行可以写多个语句，一个语句可以写在多行上。

     int main()
     {
         // 一行可以写多个语句
         int a, b, c;
     ​
         // 一个语句写在多行上
         while(1)
         {
             ...
         }
     }

     // 格式化笔记中的代码：shift + tab

    C语言中的注释

    在C语言中，注释一般分为两类：单行注释和多行注释

    注释的作用：给代码添加解释说明性文字，提升代码的可读性，注释本身不参与编译，在预处理阶段会被删除。我们同时也可以使用注释屏蔽掉暂时不需要的代码。

    单行注释

    说明：单行注释使用双斜杠//..表示。我们一般用于变量、常量、函数调用语句等。

    语法：

     // 需要注释的内容

    范例： 

    // 预处理指令，引入系统的标准输入输出库
     #include 
     ​
     int main()
     {
         // 向控制台打印输出 hello world!
         printf("hell world!\n");
         
         return 0;
     }

    多行注释

    说明：多行注释使用双斜杠星花/*..*/表示。它可以占用一行，也可以占用多行，但不能嵌套。我们一般用于函数，文件头说明等。

    语法：

    /* 要注释的内容 */
     ​
     /*
        要注释
        的内容
     */
    范例：
    
     /*
        主函数
      */
     int main()
     {
         ...
     }

    注意：由多行注释衍生出一种更为细致的注释，我们称之为文档注释

    范例：

     /**
      * 主函数
      * @author 开发者
      * @param  参数1 说明
      * @param  参数2 说明
      * @return 返回值
      */
     int main()
     {
         ...
     }