【C语言核心基础】基本运算、变量、数组、指针、函数、结构体...

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! ");

    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

+、-、*、/、%

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

{

    int a = 10;

    float b = 12.5;

    // 打印结果；a+b=22.500000 （float 类型）

    printf("a+b=%f
",a+b);

    // 打印结果；... , a*b=125.000000 （float 类型）

    printf("a+b=%f
,a*b=%f
",a+b,a*b);

    char c = 'a';

    // 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，...）

    printf("c=%c
",c+5);

    // 打印结果；c=102（f 的实际编码的值就是 102）

    printf("c=%d
",c+5);

    int d = 10;

    int e = d % 6; // 取余

    int f = d / 6; // 取商

    // 打印结果；e=4,f=1

    printf("e=%d
,f=%d
",e,f);

    return 0;  // 代表执行成功。

}

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]

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

{

//    int arr[10];

//    arr[0] = 1;

//    arr[1] = 2;

//    printf("%d,%d
",arr[0],arr[1]);

    int arr[10] = {1,2,3,};

    // 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。）

    printf("%d,%d,%d,%d
",arr[0],arr[1],arr[2],arr[3]);

    float f[2] = {1,2};

    // 打印结果；1.000000,2.000000

    printf("%f,%f
",f[0],f[1]);

    return 0;

}

五、结构体

// 它是没有保护的概念的(如 private 等)

struct st {

    int a; // 成员 a

    int b; // 成员 b

};

// 结构体可以理解为它是一个类

struct st{

    int a;

    float f;

};

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

    struct st ss;

    ss.a = 12;

    ss.f = 10.2;

    // 打印结果；struct:12, 10.200000

    printf("struct:%d, %f
",ss.a,ss.f);

    return 0;  // 代表执行成功。

}

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。

enum em {

    red_color = 0,  // 值为 0，如果值为 1

    green_color,    // 值为 1，则值为 2

    black_color    // 值为 2，则值为 3

};

enum em {

    red_color = 5,

    green_color,

    black_color = 10,

    yellow_color

};

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

    enum em ee;

 

    ee = green_color;

    // 打印结果；enum:6

    printf("enum:%d
",ee);

    ee = yellow_color;

    // 打印结果；enum:11

    printf("enum:%d
",ee);

    return 0;  // 代表执行成功。

}

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);

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h> // malloc() 需要的头文件

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

    // malloc() 一般返回的是 void* 类型。

    // malloc() 在 <stdlib.h> 头文件中。

    char* p = (char*)malloc(10); // 分配十个字符的空间

    *p = 'a';      // 第一个字符的位置

    *(p+1) = 'b';  // 第二个字符的位置

    // 将内存分配的地址告诉 printf，

    // 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。

    printf("%s
",p); // 打印结果；ab

    // 将 p 所指向的空间释放掉

    // 系统管理层将内存又还给了堆空间

    free(p);

    *p = 'd';

    // 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。

    // 所以即使被释放掉了，还是可以对其操作。

    printf("%s
",p); // 打印结果；db

    // 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。

    p = NULL;

//    *p = 'e';  // crash

    return 0;

}

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... "); // 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]);

————————

int func(int x); // 声明一个函数

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。

f = func;  // 将 func 函数的首地址赋值给指针 f。然后调用 f 即可。

————————

#include <stdio.h>

int func(int a){

    printf("a=%d
",a);

    return 0;

}

int func1(int b){

    printf("b=%d
",b+5);

    return 0;

}

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

    int (*f)(int);

    // 在 C++ 中这就是多态。

    // 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。

    f=func;

    f(2);

    f=func1;

    f(3);

    // 打印结果；a=2 b=8

    return 0;

}

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*);

#include <stdio.h>

void createfile(char* filename){

    // open/create file

    FILE* file = fopen(filename,"w");

    if (!file) {

        printf("Failed to create file (%s)
",filename);

        return;

    }

    // 向创建好的文件内写入内容。

    // 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

    size_t len = fwrite("aaaaa", 1, 5, file);

    if (len !=5) {

        // size_t 使用的打印为 %zu。

        printf("Failed to write file,(%zu)",len);

        fclose(file);

        return;

    }

    printf("Successed to write file
");

    fclose(file);

    printf("Successed to create file
");

}

void read_data(char* filename){

    FILE* file = fopen(filename,"r");

    if (!file) {

        printf("Failed to create file (%s)
",filename);

        return;

    }

    // 定义为 1k 大小，并初始化为 0。

    char buffer[1024] = {0,};

    // 参数：读出的数据存放位置，长度，读多少，从哪读。

    size_t len = fread(buffer, 1, 10, file);

    if (len <= 0) {

        printf("Failed to read file!
");

        fclose(file);

        return;

    }

    printf("read_data:%s
",buffer);

    fclose(file);

    return;

}

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

    // create file

//    createfile("/Users/jianghouren/Downloads/1.txt");

    // read file

    read_data("/Users/jianghouren/Downloads/1.txt");

    return 0;

}

 

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