C语言学习那些容易被我们忽视的知识

本文档来自菜鸟教程C语言学习，本人为了更好的复习C语言，做了一个扫盲笔记，那些我们容易忽略的知识点

一、编译/执行 C程序

#include <stdio.h>int main()
{/* 我的第一个 C 程序 */printf("Hello, World! \n");return 0;
}

1.#include 是一个预处理命令，用来引入头文件

2.<> 表示系统自带库，" "表示用户自定义库

3…h 表示头文件 stdio.h是一个头文件（标准输入输出文件 standard input output）

**注意：**当是 int main() 时，main() 的返回值是 int 类型，所以是 return 0; 现在 C 标准里规定 main() 返回值必须为 int，所以必须写成是 int main()；当是 void main() 时，main() 的返回值是空，所以可以不写或者是 return; 但这是以前的写法了，现在很少用 void main() 了，也不推荐大家这么用。

补充

#include<stdio.h>  /*
这一句话是必须要的格式
stdio 表示系统文件库, 也可以声明其它的
.h  表示头文件,因为这些文件都是放在程序各文件的开头
#include 告诉预处理器将指定头文件的内容插入到预处理器命令的相应位  导入头文件的预编译指令
<> 表示系统自带的库
也可以写成" " 表示用户自定义的库
如果写成" "并且自定义的库里面没有这个文件系统会自动查找自带的库,如果还是没有报错
*/int main() // 程序的入口
{ //程序从这里开始运行
/*
int 表示数字格式,返回一个数字
main()主函数 表示程序的入口  一个程序有且只能有一个main函数的存在
*/
printf("hello C"); //打印一个hello C
return 0; //返回一个整数0,因为它是int类型,所以只能返回整数
}  //程序从这里结束

二、C数据类型

1.格式字符与意义

格式字符	意义
d	以十进制形式输出带符号整数(正数不输出符号)
o	以八进制形式输出无符号整数(不输出前缀0)
x,X	以十六进制形式输出无符号整数(不输出前缀Ox)
u	以十进制形式输出无符号整数
f	以小数形式输出单、双精度实数
e,E	以指数形式输出单、双精度实数
g,G	以%f或%e中较短的输出宽度输出单、双精度实数
c	输出单个字符
s	输出字符串
p	输出指针地址
lu	32位无符号整数
llu	64位无符号整数

2.整型数据存储大小

类型	存储大小	值范围
char	1 字节	-128 到 127 或 0 到 255
unsigned char	1 字节	0 到 255
signed char	1 字节	-128 到 127
int	2 或 4 字节	-32,768 到 32,767 或 -2,147,483,648 到 2,147,483,647
unsigned int	2 或 4 字节	0 到 65,535 或 0 到 4,294,967,295
short	2 字节	-32,768 到 32,767
unsigned short	2 字节	0 到 65,535
long	4 字节	-2,147,483,648 到 2,147,483,647
unsigned long	4 字节	0 到 4,294,967,295

3.浮点型数据存储大小

类型	存储大小	值范围	精度
float	4 字节	1.2E-38 到 3.4E+38	6 位有效位
double	8 字节	2.3E-308 到 1.7E+308	15 位有效位
long double	16 字节	3.4E-4932 到 1.1E+4932	19 位有效位

4.void类型

序号	类型与描述
1	函数返回为空 C 中有各种函数都不返回值，或者您可以说它们返回空。不返回值的函数的返回类型为空。例如 void exit (int status);
2	函数参数为空 C 中有各种函数不接受任何参数。不带参数的函数可以接受一个 void。例如 int rand(void);
3	指针指向 void 类型为 void * 的指针代表对象的地址，而不是类型。例如，内存分配函数 *void malloc( size_t size );** 返回指向 void 的指针，可以转换为任何数据类型。

5.变量的声明有两种情况：

1、一种是需要建立存储空间的。例如：int a 在声明的时候就已经建立了存储空间。
2、另一种是不需要建立存储空间的，通过使用extern关键字声明变量名而不定义它。例如：extern int a 其中变量 a 可以在别的文件中定义的。
除非有extern关键字，否则都是变量的定义。

extern int i; //声明，不是定义
int i; //声明，也是定义

内存寻址补充

(1)内存寻址由大到小，优先分配内存地址比较大的字节给变量，所以说变量越先定义，内存地址就越大。如下面代码，先定义变量 a,再定义变量 b,打印出 a 的地址是 0x7fff5fbff828,b 的值是 0x7fff5fbff824。a 的地址比 b 的地址大 4 字节。

(2)变量地址的获取方式：& 变量名。

(3)输出地址的方式：%p。

#include <stdio.h>  int main()
{  int a;  int b;  printf("a的地址是%p\nb的地址是%p\n",&a,&b);  return 0;  }

(4)一个变量一定要先初始化才可以使用，因为 c 语言中默认一个没有初始化的变量值是一个不可知的很大值。如下面所示，a 没有初始化，打印出 a 的值是 1606422582。

#include <stdio.h>  int main()
{  int a;  printf("a的值是%d\n",a);  return 0;  }

Ethan,zhouyanchun16@163.com 的说明

第一点和第四点有些小伙伴运行结果可能有差异：

环境说明:

OS：Ubuntu 16.10
gcc：6.2.0

实际执行结果发现，内存寻址由小到大,越先定义的值，内存地址越小。变量如果没有初始化，默认输出为 0。

全局变量和局部变量在内存中的区别

全局变量保存在内存的全局存储区中，占用静态的存储单元；局部变量保存在栈中，只有在所在函数被调用时才动态地为变量分配存储单元。

C语言经过编译之后将内存分为以下几个区域：

（1）栈（stack）：由编译器进行管理，自动分配和释放，存放函数调用过程中的各种参数、局部变量、返回值以及函数返回地址。操作方式类似数据结构中的栈。
（2）堆（heap）：用于程序动态申请分配和释放空间。C语言中的malloc和free，C++中的new和delete均是在堆中进行的。正常情况下，程序员申请的空间在使用结束后应该释放，若程序员没有释放空间，则程序结束时系统自动回收。注意：这里的“堆”并不是数据结构中的“堆”。
（3）全局（静态）存储区：分为DATA段和BSS段。DATA段（全局初始化区）存放初始化的全局变量和静态变量；BSS段（全局未初始化区）存放未初始化的全局变量和静态变量。程序运行结束时自动释放。其中BBS段在程序执行之前会被系统自动清0，所以未初始化的全局变量和静态变量在程序执行之前已经为0。
（4）文字常量区：存放常量字符串。程序结束后由系统释放。
（5）程序代码区：存放程序的二进制代码。

显然，C语言中的全局变量和局部变量在内存中是有区别的。C语言中的全局变量包括外部变量和静态变量，均是保存在全局存储区中，占用永久性的存储单元；局部变量，即自动变量，保存在栈中，只有在所在函数被调用时才由系统动态在栈中分配临时性的存储单元。

有兴趣的读者可以运行下面的程序，分析一下运行结果。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int k1 = 1;
int k2;
static int k3 = 2;
static int k4;
int main( )
{  staticint m1=2, m2;inti=1;char*p;charstr[10] = "hello";char*q = "hello";p= (char *)malloc( 100 );free(p);printf("栈区-变量地址  i：%p\n", &i);printf("                p：%p\n", &p);printf("              str：%p\n", str);printf("                q：%p\n", &q);printf("堆区地址-动态申请：%p\n", p);printf("全局外部有初值 k1：%p\n", &k1);printf("    外部无初值 k2：%p\n", &k2);printf("静态外部有初值 k3：%p\n", &k3);printf("    外静无初值 k4：%p\n", &k4);printf("  内静态有初值 m1：%p\n", &m1);printf("  内静态无初值 m2：%p\n", &m2);printf("文字常量地址    ：%p, %s\n",q, q);printf("程序区地址      ：%p\n",&main);return0;
}

全局变量、静态全局变量、局部变量、静态局部变量

按存储区域分：全局变量、静态全局变量和静态局部变量都存放在内存的全局数据区，局部变量存放在内存的栈区

按作用域分：

1、全局变量在整个工程文件内都有效；

2、静态全局变量只在定义它的文件内有效；

3、静态局部变量只在定义它的函数内有效，且程序仅分配一次内存，函数返回后，该变量不会消失；局部变量在定义它的函数内有效，但是函数返回后失效。
4、全局变量和静态变量如果没有手工初始化，则由编译器初始化为0。局部变量的值不可知。

5、静态局部变量与全局变量共享全局数据区，但静态局部变量只在定义它的函数中可见。静态局部变量与局部变量在存储位置上不同，使得其存在的时限也不同，导致对这两者操作的运行结果也不同。

三、常量

1.整型常量

整数常量可以是十进制、八进制或十六进制的常量。前缀指定基数：0x 或 0X 表示十六进制，0 表示八进制，不带前缀则默认表示十进制。

整数常量也可以带一个后缀，后缀是 U 和 L 的组合，U 表示无符号整数（unsigned），L 表示长整数（long）。后缀可以是大写，也可以是小写，U 和 L 的顺序任意。

下面列举几个整数常量的实例：

212         /* 合法的 */
215u        /* 合法的 */
0xFeeL      /* 合法的 */
078         /* 非法的：8 不是八进制的数字 */
032UU       /* 非法的：不能重复后缀 */

以下是各种类型的整数常量的实例：

85         /* 十进制 */
0213       /* 八进制 */
0x4b       /* 十六进制 */
30         /* 整数 */
30u        /* 无符号整数 */
30l        /* 长整数 */
30ul       /* 无符号长整数 */

2.浮点型常量

浮点常量由整数部分、小数点、小数部分和指数部分组成。您可以使用小数形式或者指数形式来表示浮点常量。

当使用小数形式表示时，必须包含整数部分、小数部分，或同时包含两者。当使用指数形式表示时，必须包含小数点、指数，或同时包含两者。带符号的指数是用 e 或 E 引入的。

下面列举几个浮点常量的实例：

3.14159       /* 合法的 */
314159E-5L    /* 合法的 */
510E          /* 非法的：不完整的指数 */
210f          /* 非法的：没有小数或指数 */
.e55          /* 非法的：缺少整数或分数 */

3.字符常量

字符常量是括在单引号中，例如，‘x’ 可以存储在 char 类型的简单变量中。

字符常量可以是一个普通的字符（例如 ‘x’）、一个转义序列（例如 ‘\t’），或一个通用的字符（例如 ‘\u02C0’）。

在 C 中，有一些特定的字符，当它们前面有反斜杠时，它们就具有特殊的含义，被用来表示如换行符（\n）或制表符（\t）等。下表列出了一些这样的转义序列码：

转义序列	含义
\	\ 字符
’	’ 字符
"	" 字符
?	? 字符
\a	警报铃声
\b	退格键
\f	换页符
\n	换行符
\r	回车
\t	水平制表符
\v	垂直制表符
\ooo	一到三位的八进制数
\xhh . . .	一个或多个数字的十六进制数

4.字符串常量

字符串字面值或常量是括在双引号 “” 中的。一个字符串包含类似于字符常量的字符：普通的字符、转义序列和通用的字符。

您可以使用空格做分隔符，把一个很长的字符串常量进行分行。

下面的实例显示了一些字符串常量。下面这三种形式所显示的字符串是相同的。

"hello, dear""hello, \dear""hello, " "d" "ear"

5.定义常量

在 C 中，有两种简单的定义常量的方式：

使用 #define 预处理器。
使用 const 关键字。

#define 预处理器

下面是使用 #define 预处理器定义常量的形式：

#define identifier value

const 关键字

您可以使用 const 前缀声明指定类型的常量，如下所示：

const type variable = value;

注意：#define 是宏定义，它不能定义常量，但宏定义可以实现在字面意义上和其它定义常量相同的功能，本质的区别就在于 #define 不为宏名分配内存，而 const 也不为常量分配内存，怎么回事呢，其实 const 并不是去定义一个常量，而是去改变一个变量的存储类，把该变量所占的内存变为只读！

const 定义的是变量不是常量，只是这个变量的值不允许改变是常变量！带有类型。编译运行的时候起作用存在类型检查。

define 定义的是不带类型的常数，只进行简单的字符替换。在预编译的时候起作用，不存在类型检查。

两者的区别

(1) 编译器处理方式不同

#define 宏是在预处理阶段展开。
const 常量是编译运行阶段使用。

(2) 类型和安全检查不同

#define 宏没有类型，不做任何类型检查，仅仅是展开。
const 常量有具体的类型，在编译阶段会执行类型检查。

(3) 存储方式不同

#define宏仅仅是展开，有多少地方使用，就展开多少次，不会分配内存。（宏定义不分配内存，变量定义分配内存。）
const常量会在内存中分配(可以是堆中也可以是栈中)。

(4) const 可以节省空间，避免不必要的内存分配。例如：

#define NUM 3.14159 //常量宏
const doulbe Num = 3.14159; //此时并未将Pi放入ROM中 ......
double i = Num; //此时为Pi分配内存，以后不再分配！
double I= NUM; //编译期间进行宏替换，分配内存
double j = Num; //没有内存分配
double J = NUM; //再进行宏替换，又一次分配内存！

const 定义常量从汇编的角度来看，只是给出了对应的内存地址，而不是象 #define 一样给出的是立即数，所以，const 定义的常量在程序运行过程中只有一份拷贝（因为是全局的只读变量，存在静态区），而 #define 定义的常量在内存中有若干个拷贝。

(5) 提高了效率。编译器通常不为普通const常量分配存储空间，而是将它们保存在符号表中，这使得它成为一个编译期间的常量，没有了存储与读内存的操作，使得它的效率也很高。

(6) 宏替换只作替换，不做计算，不做表达式求解;

宏预编译时就替换了，程序运行时，并不分配内存。

四、存储类

存储类定义 C 程序中变量/函数的范围（可见性）和生命周期。这些说明符放置在它们所修饰的类型之前。下面列出 C 程序中可用的存储类：

auto
register
static
extern

1.auto 存储类

auto 存储类是所有局部变量默认的存储类。

{int mount;auto int month;
}

上面的实例定义了两个带有相同存储类的变量，auto 只能用在函数内，即 auto 只能修饰局部变量。

2.register 存储类

register 存储类用于定义存储在寄存器中而不是 RAM 中的局部变量。这意味着变量的最大尺寸等于寄存器的大小（通常是一个字），且不能对它应用一元的 ‘&’ 运算符（因为它没有内存位置）。

{register int  miles;
}

寄存器只用于需要快速访问的变量，比如计数器。还应注意的是，定义 ‘register’ 并不意味着变量将被存储在寄存器中，它意味着变量可能存储在寄存器中，这取决于硬件和实现的限制。

3.static 存储类

static 存储类指示编译器在程序的生命周期内保持局部变量的存在，而不需要在每次它进入和离开作用域时进行创建和销毁。因此，使用 static 修饰局部变量可以在函数调用之间保持局部变量的值。

static 修饰符也可以应用于全局变量。当 static 修饰全局变量时，会使变量的作用域限制在声明它的文件内。

全局声明的一个 static 变量或方法可以被任何函数或方法调用，只要这些方法出现在跟 static 变量或方法同一个文件中。

以下实例演示了 static 修饰全局变量和局部变量的应用：

实例

#include <stdio.h> /* 函数声明 / void func1(void); static int count=10; / 全局变量 - static 是默认的 / int main() { while (count–) { func1(); } return 0; } void func1(void) { / ‘thingy’ 是 ‘func1’ 的局部变量 - 只初始化一次 * 每次调用函数 ‘func1’ ‘thingy’ 值不会被重置。 */ static int thingy=5; thingy++; printf(" thingy 为 %d ， count 为 %d\n", thingy, count); }

实例中 count 作为全局变量可以在函数内使用，thingy 使用 static 修饰后，不会在每次调用时重置。

可能您现在还无法理解这个实例，因为我已经使用了函数和全局变量，这两个概念目前为止还没进行讲解。即使您现在不能完全理解，也没有关系，后续的章节我们会详细讲解。当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

 thingy 为 6 ， count 为 9thingy 为 7 ， count 为 8thingy 为 8 ， count 为 7thingy 为 9 ， count 为 6thingy 为 10 ， count 为 5thingy 为 11 ， count 为 4thingy 为 12 ， count 为 3thingy 为 13 ， count 为 2thingy 为 14 ， count 为 1thingy 为 15 ， count 为 0

4.extern 存储类

extern 存储类用于提供一个全局变量的引用，全局变量对所有的程序文件都是可见的。当您使用 extern 时，对于无法初始化的变量，会把变量名指向一个之前定义过的存储位置。

当您有多个文件且定义了一个可以在其他文件中使用的全局变量或函数时，可以在其他文件中使用 extern 来得到已定义的变量或函数的引用。可以这么理解，extern 是用来在另一个文件中声明一个全局变量或函数。

extern 修饰符通常用于当有两个或多个文件共享相同的全局变量或函数的时候，如下所示：

第一个文件：main.c

实例

#include <stdio.h>
int count ;
extern void write_extern();
int main() {
count = 5;
write_extern();
}

第二个文件：support.c

实例

#include <stdio.h>  extern int count;
void write_extern(void) {
printf("count is %d\n", count);
}

在这里，第二个文件中的 extern 关键字用于声明已经在第一个文件 main.c 中定义的 count。现在，编译这两个文件，如下所示：

 $ gcc main.c support.c

这会产生 a.out 可执行程序，当程序被执行时，它会产生下列结果：

count is 5

五、运算符

1.位运算符

下表显示了 C 语言支持的位运算符。假设变量 A 的值为 60，变量 B 的值为 13，则：

运算符	描述	实例
&	按位与操作，按二进制位进行"与"运算。运算规则：`0&0=0; 0&1=0; 1&0=0; 1&1=1;`	(A & B) 将得到 12，即为 0000 1100
\|	按位或运算符，按二进制位进行"或"运算。运算规则：`0\|0=0; 0\|1=1; 1\|0=1; 1\|1=1;`	(A \| B) 将得到 61，即为 0011 1101
^	异或运算符，按二进制位进行"异或"运算。运算规则：`0^0=0; 0^1=1; 1^0=1; 1^1=0;`	(A ^ B) 将得到 49，即为 0011 0001
~	取反运算符，按二进制位进行"取反"运算。运算规则：`~1=-2; ~0=-1;`	(~A ) 将得到 -61，即为 1100 0011，一个有符号二进制数的补码形式。
<<	二进制左移运算符。将一个运算对象的各二进制位全部左移若干位（左边的二进制位丢弃，右边补0）。	A << 2 将得到 240，即为 1111 0000
>>	二进制右移运算符。将一个数的各二进制位全部右移若干位，正数左补0，负数左补1，右边丢弃。	A >> 2 将得到 15，即为 0000 1111

2.运算符优先级

下表将按运算符优先级从高到低列出各个运算符，具有较高优先级的运算符出现在表格的上面，具有较低优先级的运算符出现在表格的下面。在表达式中，较高优先级的运算符会优先被计算。

类别	运算符	结合性
后缀	() [] -> . ++ - -	从左到右
一元	+ - ! ~ ++ - - (type)* & sizeof	从右到左
乘除	* / %	从左到右
加减	+ -	从左到右
移位	<< >>	从左到右
关系	< <= > >=	从左到右
相等	== !=	从左到右
位与 AND	&	从左到右
位异或 XOR	^	从左到右
位或 OR	\|	从左到右
逻辑与 AND	&&	从左到右
逻辑或 OR	\|\|	从左到右
条件	?:	从右到左
赋值	= += -= *= /= %=>>= <<= &= ^= \|=	从右到左
逗号	,	从左到右

六、函数

在程序中，局部变量和全局变量的名称可以相同，但是在函数内，如果两个名字相同，会使用局部变量值，全局变量不会被使用。下面是一个实例：

在程序中，局部变量和全局变量的

实例

#include <stdio.h>/* 全局变量声明 */
int g = 20;int main ()
{/* 局部变量声明 */int g = 10;printf ("value of g = %d\n",  g);return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

value of g = 10

七、enum（枚举）

八、函数指针

函数指针是指向函数的指针变量。

通常我们说的指针变量是指向一个整型、字符型或数组等变量，而函数指针是指向函数。

函数指针可以像一般函数一样，用于调用函数、传递参数。

函数指针变量的声明：

typedef int (*fun_ptr)(int,int); // 声明一个指向同样参数、返回值的函数指针类型

实例

以下实例声明了函数指针变量 p，指向函数 max：

#include <stdio.h>int max(int x, int y)
{return x > y ? x : y;
}int main(void)
{/* p 是函数指针 */int (* p)(int, int) = & max; // &可以省略int a, b, c, d;printf("请输入三个数字:");scanf("%d %d %d", & a, & b, & c);/* 与直接调用函数等价，d = max(max(a, b), c) */d = p(p(a, b), c); printf("最大的数字是: %d\n", d);return 0;
}

编译执行，输出结果如下：

请输入三个数字:1 2 3
最大的数字是: 3