介紹

C語言是一門面向過程闷祥、抽象化的通用程序設(shè)計語言，廣泛應(yīng)用于底層開發(fā)。C語言能以簡易的方式編譯账忘、處理低級存儲器芋肠。C語言是僅產(chǎn)生少量的機器語言以及不需要任何運行環(huán)境支持便能運行的高效率程序設(shè)計語言拨脉。

1972 年逊移，為了移植與開發(fā) UNIX 操作系統(tǒng)严蓖，丹尼斯·里奇在貝爾電話實驗室設(shè)計開發(fā)了 C 語言逻翁。

hello,world

第一個C語言程序：hello,World

// stdio.h 是一個頭文件 (標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出頭文件) , #include 是一個預(yù)處理命令饥努，用來引入頭文件
#include <stdio.h>
// 所有的 C 語言程序都需要包含 main() 函數(shù)。 代碼從 main() 函數(shù)開始執(zhí)行八回。
int main()
{
    // printf() 用于格式化輸出到屏幕酷愧。
    printf("hello,world!\n");
    // return 0; 語句用于表示退出程序。
    return 0;
}

一. C語言編譯過程

C代碼編譯成可執(zhí)行程序經(jīng)過4步：

1. 預(yù)處理：宏定義展開缠诅、頭文件展開溶浴、條件編譯等，同時將代碼中的注釋刪除管引，這里并不會檢查語法
2. 編譯：檢查語法士败，將預(yù)處理后文件編譯生成匯編文件
3. 匯編：將匯編文件生成目標(biāo)文件(二進(jìn)制文件)
4. 鏈接：C語言寫的程序是需要依賴各種庫的，所以編譯之后還需要把庫鏈接到最終的可執(zhí)行程序中去

gcc編譯過程

1) 分步編譯

• 預(yù)處理：gcc -E hello.c -o hello.i
• 編 譯：gcc -S hello.i -o hello.s
• 匯 編：gcc -c hello.s -o hello.o
• 鏈 接：gcc hello.o -o hello_elf

2) 一步編譯

• gcc hello.c -o demo（會經(jīng)過：預(yù)處理谅将、編譯、匯編重慢、鏈接的過程)

二. 數(shù)據(jù)類型

數(shù)據(jù)類型的作用：編譯器預(yù)算對象（變量）分配的內(nèi)存空間大小饥臂。

image.png

常量：

• 在程序運行過程中，其值不能被改變的量
• 常量一般出現(xiàn)在表達(dá)式或賦值語句中

變量：

• 在程序運行過程中似踱，其值可以改變
• 變量在使用前必須先定義擅笔，定義變量前必須有相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型

標(biāo)識符命名規(guī)則：

• 標(biāo)識符不能是關(guān)鍵字
• 標(biāo)識符只能由字母、數(shù)字屯援、下劃線組成
• 第一個字符必須為字母或下劃線
• 標(biāo)識符中字母區(qū)分大小寫

計算機內(nèi)存數(shù)值存儲方式

原碼
一個數(shù)的原碼(原始的二進(jìn)制碼)有如下特點：

• 最高位做為符號位猛们，0表示正,為1表示負(fù)
• 其它數(shù)值部分就是數(shù)值本身絕對值的二進(jìn)制數(shù)
• 負(fù)數(shù)的原碼是在其絕對值的基礎(chǔ)上，最高位變?yōu)?

下面數(shù)值以1字節(jié)的大小描述:

反碼

• 對于正數(shù)狞洋，反碼與原碼相同
• 對于負(fù)數(shù)弯淘，符號位不變，其它部分取反(1變0,0變1)

補碼
在計算機系統(tǒng)中吉懊，數(shù)值一律用補碼來存儲庐橙。

• 對于正數(shù)假勿，原碼、反碼态鳖、補碼相同
• 對于負(fù)數(shù)转培，其補碼為它的反碼加1
• 補碼符號位不動，其他位求反浆竭，最后整個數(shù)加1浸须，得到原碼

在計算機系統(tǒng)中，數(shù)值一律用補碼來存儲邦泄，主要原因是：

• 統(tǒng)一了零的編碼
• 將符號位和其它位統(tǒng)一處理
• 將減法運算轉(zhuǎn)變?yōu)榧臃ㄟ\算
• 兩個用補碼表示的數(shù)相加時删窒，如果最高位(符號位)有進(jìn)位，則進(jìn)位被舍棄

sizeof關(guān)鍵字

• sizeof不是函數(shù)顺囊，所以不需要包含任何頭文件肌索，它的功能是計算一個數(shù)據(jù)類型的大小，單位為字節(jié)
• sizeof的返回值為size_t
• size_t類型在32位操作系統(tǒng)下是unsigned int特碳，是一個無符號的整數(shù)

int a;
int b = sizeof(a);//sizeof得到指定值占用內(nèi)存的大小诚亚，單位：字節(jié)
printf("b = %d\n", b);

三. 運算符與表達(dá)式

常用運算符分類

算術(shù)運算符

賦值運算符

比較運算符

邏輯運算符

類型轉(zhuǎn)換

數(shù)據(jù)有不同的類型缺谴，不同類型數(shù)據(jù)之間進(jìn)行混合運算時必然涉及到類型的轉(zhuǎn)換問題但惶。
轉(zhuǎn)換的方法有兩種：

• 自動轉(zhuǎn)換(隱式轉(zhuǎn)換)：遵循一定的規(guī)則,由編譯系統(tǒng)自動完成。
• 強制類型轉(zhuǎn)換：把表達(dá)式的運算結(jié)果強制轉(zhuǎn)換成所需的數(shù)據(jù)類型湿蛔。

類型轉(zhuǎn)換的原則：占用內(nèi)存字節(jié)數(shù)少(值域小)的類型膀曾，向占用內(nèi)存字節(jié)數(shù)多(值域大)的類型轉(zhuǎn)換，以保證精度不降低阳啥。

image.png

隱式轉(zhuǎn)換

int num = 5;
printf("s1=%d\n", num / 2);
printf("s2=%lf\n", num / 2.0);

強制轉(zhuǎn)換

float x = 0;
int i = 0;
x = 3.6f;

i = x;          //x為實型, i為整型添谊，直接賦值會有警告
i = (int)x;     //使用強制類型轉(zhuǎn)換

printf("x=%f, i=%d\n", x, i);

四.程序流程結(jié)構(gòu)

C語言支持最基本的三種程序運行結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)察迟、循環(huán)結(jié)構(gòu)斩狱。

• 順序結(jié)構(gòu)：程序按順序執(zhí)行耳高，不發(fā)生跳轉(zhuǎn)。
• 選擇結(jié)構(gòu)：依據(jù)是否滿足條件所踊，有選擇的執(zhí)行相應(yīng)功能泌枪。
• 循環(huán)結(jié)構(gòu)：依據(jù)條件是否滿足，循環(huán)多次執(zhí)行某段代碼秕岛。

選擇結(jié)構(gòu)

1. if…else語句

image.png

int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    if (a > b)
    {
        printf("%d\n", a);
    }
    else
    {
        printf("%d\n", b);
    }
    return 0;
}

2. 三目運算符

int a = 10;
int b = 20;
int c;
c = ( a > b ? a : b );

3. switch語句

int main()
{
    char c;
    c = getchar();
    switch (c) //參數(shù)只能是整型變量
    {
    case '1':
        printf("OK\n");
        break;//switch遇到break就中斷了
    case '2':
        printf("not OK\n");
        break;
    default://如果上面的條件都不滿足碌燕，那么執(zhí)行default
        printf("are u ok?\n");
    }
    return 0;
}

循環(huán)結(jié)構(gòu)

1. while語句

image.png

int main()
{
    int a = 20;
    while (a > 10)
    {
        scanf("%d", &a);
        printf("a = %d\n", a);
    }
    return 0;
}

2. do…while語句

image.png

int main()
{
    int a = 1;
    do
    {
        a++;
        printf("a = %d\n", a);
    } while (a < 10);
    return 0;
}

3. for語句

int main()
{
    int I;
    int sum = 0;
    for (i = 0; i <= 100; I++)
    {
        sum += I;

    }
    printf("sum = %d\n", sum);
    return 0;
}

跳轉(zhuǎn)語句break、continue瓣蛀、goto

1. break語句

• 當(dāng)它出現(xiàn)在switch條件語句中時陆蟆，作用是終止某個case并跳出switch結(jié)構(gòu)。
• 當(dāng)它出現(xiàn)在循環(huán)語句中惋增，作用是跳出當(dāng)前內(nèi)循環(huán)語句叠殷，執(zhí)行后面的代碼。
• 當(dāng)它出現(xiàn)在嵌套循環(huán)語句中诈皿，跳出最近的內(nèi)循環(huán)語句林束，執(zhí)行后面的代碼。

int main()
{
    int i = 0;
    while (1)
    {
        I++;
        printf("i = %d\n", i);

        if (i == 10)
        {
            break; //跳出while循環(huán)
        }
    }
    int flag = 0;
    int m = 0;
    int n = 0;
    for (m = 0; m < 10; m++)
    {
        for (n = 0; n < 10; n++)
        {
            if (n == 5)
            {
                flag = 1;
                break; //跳出for (n = 0; n < 10; n++)
            }
        }
        if (flag == 1)
        {
            break; //跳出for (m = 0; m < 10; m++)
        }
    }
    return 0;
}

2. continue語句
在循環(huán)語句中稽亏，如果希望立即終止本次循環(huán)壶冒，并執(zhí)行下一次循環(huán)，此時就需要使用continue語句

int main()
{
    int sum = 0;           //定義變量sum
    for (int i = 1; i <= 100; I++)
    {
        if (i % 2 == 0)   //如果i是一個偶數(shù)截歉，執(zhí)行if語句中的代碼
        {
            continue;      //結(jié)束本次循環(huán)
        }
        sum += i;          //實現(xiàn)sum和I的累加
    }
    printf("sum = %d\n", sum);
    return 0;
}

goto語句(無條件跳轉(zhuǎn)胖腾，盡量少用)

int main()
{
    goto End; //無條件跳轉(zhuǎn)到End的標(biāo)識
    printf("aaaaaaaaa\n");

   End:
    printf("bbbbbbbb\n");
    return 0;
}

五.數(shù)組和字符串

1. 數(shù)組

在程序設(shè)計中，為了方便處理數(shù)據(jù)把具有相同類型的若干變量按有序形式組織起來——稱為數(shù)組瘪松。

數(shù)組就是在內(nèi)存中連續(xù)的相同類型的變量空間咸作。同一個數(shù)組所有的成員都是相同的數(shù)據(jù)類型，同時所有的成員在內(nèi)存中的地址是連續(xù)的宵睦。

image.png

數(shù)組屬于構(gòu)造數(shù)據(jù)類型：

• 一個數(shù)組可以分解為多個數(shù)組元素：這些數(shù)組元素可以是基本數(shù)據(jù)類型或構(gòu)造類型记罚。
• 按數(shù)組元素類型的不同，數(shù)組可分為：數(shù)值數(shù)組壳嚎、字符數(shù)組桐智、指針數(shù)組、結(jié)構(gòu)數(shù)組等類別烟馅。

1.1 一維數(shù)組

數(shù)組的初始化
在定義數(shù)組的同時進(jìn)行賦值说庭，稱為初始化。全局?jǐn)?shù)組若不初始化郑趁，編譯器將其初始化為零口渔。局部數(shù)組若不初始化，內(nèi)容為隨機值穿撮。

int a[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };//定義一個數(shù)組缺脉，同時初始化所有成員變量
int a[10] = { 1, 2, 3 };//初始化前三個成員痪欲，后面所有元素都設(shè)置為0
int a[10] = { 0 };//所有的成員都設(shè)置為0
 //[]中不定義元素個數(shù)，定義時必須初始化
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };//定義了一個數(shù)組攻礼，有5個成員

數(shù)組名
數(shù)組名是一個地址的常量业踢，代表數(shù)組中首元素的地址。

int a[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };//定義一個數(shù)組礁扮，同時初始化所有成員變量
printf("a = %p\n", a);
printf("&a[0] = %p\n", &a[0]);

1.2. 二維數(shù)組

二維數(shù)組定義的一般形式是：類型說明符 數(shù)組名[常量表達(dá)式1][常量表達(dá)式2]

二維數(shù)組的初始化

//分段賦值  int a[3][4] = {{ 1, 2, 3, 4 },{ 5, 6, 7, 8, },{ 9, 10, 11, 12 }};
int a[3][4] = 
{ 
    { 1, 2, 3, 4 },
    { 5, 6, 7, 8, },
    { 9, 10, 11, 12 }
};
//連續(xù)賦值
int a[3][4] = { 1, 2, 3, 4 , 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12  };
//可以只給部分元素賦初值知举，未初始化則為0
int a[3][4] = { 1, 2, 3, 4  };
//所有的成員都設(shè)置為0
int a[3][4] = {0};
//[]中不定義元素個數(shù)，定義時必須初始化
int a[][4] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};

1.3 多維數(shù)組

多維數(shù)組的定義與二維數(shù)組類似太伊，其語法格式具體如下:
數(shù)組類型修飾符 數(shù)組名 [n1][n2]…[nn];

2. 字符數(shù)組與字符串

字符數(shù)組與字符串區(qū)別

• C語言中沒有字符串這種數(shù)據(jù)類型雇锡，可以通過char的數(shù)組來替代；
• 字符串一定是一個char的數(shù)組僚焦，但char的數(shù)組未必是字符串锰提；
• 數(shù)字0(和字符‘\0’等價)結(jié)尾的char數(shù)組就是一個字符串，但如果char數(shù)組沒有以數(shù)字0結(jié)尾芳悲，那么就不是一個字符串立肘，只是普通字符數(shù)組，所以字符串是一種特殊的char的數(shù)組名扛。

字符串的初始化

// C語言沒有字符串類型谅年，通過字符數(shù)組模擬
// C語言字符串，以字符‘\0’, 數(shù)字0
int main()
{
    //不指定長度, 沒有0結(jié)束符肮韧，有多少個元素就有多長
    char buf[] = { 'a', 'b', 'c' };
    printf("buf = %s\n", buf);    //亂碼
    
    //指定長度融蹂，后面沒有賦值的元素，自動補0
    char buf2[100] = { 'a', 'b', 'c' };
    printf("buf2 = %s\n", buf2);
    
    //所有元素賦值為0
    char buf3[100] = { 0 };
    printf("buf3 = %s\n", buf3);
    
    //數(shù)組越界
    char buf4[2] = { '1', '2', '3' };
    printf("buf4 = %s\n", buf4);
    
    char buf5[50] = { '1', 'a', 'b', '0', '7' };
    printf("buf5 = %s\n", buf5);
    
    char buf6[50] = { '1', 'a', 'b', 0, '7' };
    printf("buf6 = %s\n", buf6);
    
    char buf7[50] = { '1', 'a', 'b', '\0', '7' };
    printf("buf7 = %s\n", buf7);
    
    //使用字符串初始化弄企，編譯器自動在后面補0超燃，常用
    char buf8[] = "agjdslgjlsdjg";
    printf("buf8 = %s\n", buf8);
    
    //'\0'后面最好不要連著數(shù)字，有可能幾個數(shù)字連起來剛好是一個轉(zhuǎn)義字符
    //'\ddd'八進(jìn)制字義字符桩蓉，'\xdd'十六進(jìn)制轉(zhuǎn)移字符
    // \012相當(dāng)于\n
    char str[] = "\012abc";
    printf("str == %s\n", str);
    return 0;
}

六. 函數(shù)

概述
C 程序是由函數(shù)組成的，我們寫的代碼都是由主函數(shù) main()開始執(zhí)行的劳闹。函數(shù)是 C 程序的基本模塊院究，是用于完成特定任務(wù)的程序代碼單元。

從函數(shù)定義的角度看本涕，函數(shù)可分為系統(tǒng)函數(shù)和用戶定義函數(shù)兩種：

• 系統(tǒng)函數(shù)业汰，即庫函數(shù)：這是由編譯系統(tǒng)提供的，用戶不必自己定義這些函數(shù)菩颖，可以直接使用它們样漆，如我們常用的打印函數(shù)printf()。
• 用戶定義函數(shù)：用以解決用戶的專門需要晦闰。

函數(shù)的作用

• 函數(shù)的使用可以省去重復(fù)代碼的編寫放祟，降低代碼重復(fù)率
• 函數(shù)可以讓程序更加模塊化鳍怨，從而有利于程序的閱讀，修改和完善

函數(shù)的定義
函數(shù)定義的一般形式：

返回類型 函數(shù)名(形式參數(shù)列表)
{
        數(shù)據(jù)定義部分;
        執(zhí)行語句部分;
}

int max(int a, int b){
    return a>b?a:b;
}

int main(){
    int a = 10;
    int b = 100;
    int c = max(a, b);
    printf("%d",c);
}

函數(shù)的形參和實參

• 形參出現(xiàn)在函數(shù)定義中跪妥，在整個函數(shù)體內(nèi)都可以使用鞋喇，離開該函數(shù)則不能使用。
• 實參出現(xiàn)在主調(diào)函數(shù)中眉撵，進(jìn)入被調(diào)函數(shù)后侦香，實參也不能使用。
• 實參變量對形參變量的數(shù)據(jù)傳遞是“值傳遞”纽疟，即單向傳遞罐韩，只由實參傳給形參，而不能由形參傳回來給實參污朽。
• 在調(diào)用函數(shù)時散吵，編譯系統(tǒng)臨時給形參分配存儲單元。調(diào)用結(jié)束后膘壶，形參單元被釋放错蝴。
• 實參單元與形參單元是不同的單元。調(diào)用結(jié)束后颓芭，形參單元被釋放顷锰，函數(shù)調(diào)用結(jié)束返回主調(diào)函數(shù)后則不能再使用該形參變量。實參單元仍保留并維持原值亡问。因此官紫，在執(zhí)行一個被調(diào)用函數(shù)時，形參的值如果發(fā)生改變州藕，并不會改變主調(diào)函數(shù)中實參的值束世。

函數(shù)的聲明

• 如果使用用戶自己定義的函數(shù)，而該函數(shù)與調(diào)用它的函數(shù)（即主調(diào)函數(shù)）不在同一文件中床玻，或者函數(shù)定義的位置在主調(diào)函數(shù)之后毁涉，則必須在調(diào)用此函數(shù)之前對被調(diào)用的函數(shù)作聲明。
• 所謂函數(shù)聲明锈死，就是在函數(shù)尚在未定義的情況下贫堰，事先將該函數(shù)的有關(guān)信息通知編譯系統(tǒng)，相當(dāng)于告訴編譯器待牵，函數(shù)在后面定義其屏，以便使編譯能正常進(jìn)行。
• 注意：一個函數(shù)只能被定義一次缨该，但可以聲明多次偎行。

int max(int x, int y); // 函數(shù)的聲明，分號不能省略
// int max(int, int); // 另一種方式
int main()
{
    int a = 10, b = 25, num_max = 0;
    num_max = max(a, b); // 函數(shù)的調(diào)用

    printf("num_max = %d\n", num_max);

    return 0;
}
// 函數(shù)的定義
int max(int x, int y)
{
    return x > y ? x : y;
}

main函數(shù)與exit函數(shù)
在main函數(shù)中調(diào)用exit和return結(jié)果是一樣的，但在子函數(shù)中調(diào)用return只是代表子函數(shù)終止了蛤袒，在子函數(shù)中調(diào)用exit熄云，那么程序終止。

void fun()
{
    printf("fun\n");
    //return;
    exit(0);
}
int main()
{
    fun();
    while (1);

    return 0;
}

多文件(分文件)編程

1.分文件編程

• 把函數(shù)聲明放在頭文件xxx.h中汗盘，在主函數(shù)中包含相應(yīng)頭文件
• 在頭文件對應(yīng)的xxx.c中實現(xiàn)xxx.h聲明的函數(shù)

image.png

2.防止頭文件重復(fù)包含

當(dāng)一個項目比較大時皱碘，往往都是分文件，這時候有可能不小心把同一個頭文件 include 多次隐孽，或者頭文件嵌套包含

為了避免同一個文件被include多次癌椿，C/C++中有兩種方式，一種是 #ifndef 方式菱阵，一種是 #pragma once 方式踢俄。

方法一：

#ifndef __SOMEFILE_H__
#define __SOMEFILE_H__
// 聲明語句
#endif

方法二：

#pragma once
// 聲明語句

七. 指針

1. 指針變量的定義和使用

• 指針也是一種數(shù)據(jù)類型，指針變量也是一種變量
• 指針變量指向誰晴及，就把誰的地址賦值給指針變量
• “ * ”操作符操作的是指針變量指向的內(nèi)存空間

int a = 10;
int *p = &a;

2.通過指針間接修改變量的值

int a = 0;
int b = 11;
int *p = &a;

*p = 100;
printf("a = %d, *p = %d\n", a, *p);

p = &b;
*p = 22;
printf("b = %d, *p = %d\n", b, *p);

3.指針大小

• 使用sizeof()測量指針的大小都办，得到的總是：4或8
• sizeof()測的是指針變量指向存儲地址的大小
• 在32位平臺，所有的指針（地址）都是32位(4字節(jié))
• 在64位平臺虑稼，所有的指針（地址）都是64位(8字節(jié))

4.野指針和空指針

指針變量也是變量琳钉，是變量就可以任意賦值，但是任意數(shù)值賦值給指針變量沒有意義蛛倦，因為這樣的指針就成了野指針歌懒，此指針指向的區(qū)域是未知(操作系統(tǒng)不允許操作此指針指向的內(nèi)存區(qū)域)。所以溯壶，野指針不會直接引發(fā)錯誤及皂，操作野指針指向的內(nèi)存區(qū)域才會出問題。

int a = 100;
int *p;
p = a; //把a的值賦值給指針變量p且改，p為野指針验烧， ok，不會有問題又跛，但沒有意義

p = 0x12345678; //給指針變量p賦值碍拆，p為野指針， ok慨蓝，不會有問題感混，但沒有意義

*p = 1000;  //操作野指針指向未知區(qū)域，內(nèi)存出問題菌仁，err

但是浩习，野指針和有效指針變量保存的都是數(shù)值静暂，為了標(biāo)志此指針變量沒有指向任何變量(空閑可用)济丘，C語言中，可以把NULL賦值給此指針，這樣就標(biāo)志此指針為空指針摹迷，沒有任何指針疟赊。

int *p = NULL;

NULL是一個值為0的宏常量：

#define NULL ((void *)0)

5.萬能指針void *

void *指針可以指向任意變量的內(nèi)存空間

void *p = NULL;

int a = 10;
p = (void *)&a; //指向變量時，最好轉(zhuǎn)換為void *
//使用指針變量指向的內(nèi)存時峡碉，轉(zhuǎn)換為int *
*( (int *)p ) = 11;
printf("a = %d\n", a);

6.const修飾的指針變量

int a = 100;
int b = 200;

//指向常量的指針
//修飾*近哟，指針指向內(nèi)存區(qū)域不能修改，指針指向可以變
const int *p1 = &a; //等價于int const *p1 = &a;
//*p1 = 111; //err
p1 = &b; //ok

//指針常量
//修飾p1鲫寄，指針指向不能變吉执，指針指向的內(nèi)存可以修改
int * const p2 = &a;
//p2 = &b; //err
*p2 = 222; //ok

7.多級指針

• C語言允許有多級指針存在，在實際的程序中一級指針最常用地来，其次是二級指針戳玫。
• 二級指針就是指向一個一級指針變量地址的指針。

int a = 10;
int *p = &a; //一級指針
*p = 100; //*p就是a

int **q = &p;
//*q就是p
//**q就是a

int ***t = &q;
//*t就是q
//**t就是p
//***t就是a

指針小結(jié)

八.內(nèi)存管理

1.作用域

C語言變量的作用域分為：

• 代碼塊作用域(代碼塊是{}之間的一段代碼)
• 函數(shù)作用域
• 文件作用域

1.1局部變量

局部變量也叫auto自動變量(auto可寫可不寫)，一般情況下代碼塊{}內(nèi)部定義的變量都是自動變量芽突，它有如下特點：

• 在一個函數(shù)內(nèi)定義试浙，只在函數(shù)范圍內(nèi)有效
• 在復(fù)合語句中定義，只在復(fù)合語句中有效
• 隨著函數(shù)調(diào)用的結(jié)束或復(fù)合語句的結(jié)束局部變量的聲明聲明周期也結(jié)束
• 如果沒有賦初值诉瓦，內(nèi)容為隨機

void test()
{
    //auto寫不寫是一樣的
    //auto只能出現(xiàn)在{}內(nèi)部
    auto int b = 10; 
}

1.2靜態(tài)(static)局部變量

• static局部變量的作用域也是在定義的函數(shù)內(nèi)有效
• static局部變量的生命周期和程序運行周期一樣川队，同時staitc局部變量的值只初始化一次，但可以賦值多次
• static局部變量若未賦以初值睬澡，則由系統(tǒng)自動賦值：數(shù)值型變量自動賦初值0固额，字符型變量賦空字符

void fun()
{
    //靜態(tài)局部變量，沒有賦值煞聪，系統(tǒng)賦值為0斗躏，而且只會初始化一次
    static int a;
    a++;
    printf("a = %d\n", a);
}

1.3 全局變量

• 在函數(shù)外定義，可被本文件及其它文件中的函數(shù)所共用昔脯，若其它文件中的函數(shù)調(diào)用此變量,須用extern聲明
• 全局變量的生命周期和程序運行周期一樣
• 不同文件的全局變量不可重名

1.4 靜態(tài)(static)全局變量

• 在函數(shù)外定義,作用范圍被限制在所定義的文件中
• 不同文件靜態(tài)全局變量可以重名,但作用域不沖突
• static全局變量的生命周期和程序運行周期一樣啄糙，同時staitc全局變量的值只初始化一次

1.5 extern全局變量聲明

• extern int a;聲明一個變量，這個變量在別的文件中已經(jīng)定義了云稚，這里只是聲明隧饼，而不是定義。

1.6全局函數(shù)和靜態(tài)函數(shù)

在C語言中函數(shù)默認(rèn)都是全局的静陈，使用關(guān)鍵字static可以將函數(shù)聲明為靜態(tài)燕雁，函數(shù)定義為static就意味著這個函數(shù)只能在定義這個函數(shù)的文件中使用诞丽，在其他文件中不能調(diào)用，即使在其他文件中聲明這個函數(shù)都沒用拐格。

image.png

注意：

• 允許在不同的函數(shù)中使用相同的變量名僧免，它們代表不同的對象，分配不同的單元捏浊，互不干擾懂衩。
• 同一源文件中,允許全局變量和局部變量同名，在局部變量的作用域內(nèi)金踪，全局變量不起作用浊洞。
• 所有的函數(shù)默認(rèn)都是全局的，意味著所有的函數(shù)都不能重名胡岔，但如果是staitc函數(shù)沛申，那么作用域是文件級的，所以不同的文件static函數(shù)名是可以相同的姐军。

總結(jié)

2. 內(nèi)存布局

代碼區(qū)（text segment）
加載的是可執(zhí)行文件代碼段铁材，所有的可執(zhí)行代碼都加載到代碼區(qū)，這塊內(nèi)存是不可以在運行期間修改的奕锌。

未初始化數(shù)據(jù)區(qū)（BSS）
加載的是可執(zhí)行文件BSS段著觉，位置可以分開亦可以緊靠數(shù)據(jù)段，存儲于數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)（全局未初始化惊暴，靜態(tài)未初始化數(shù)據(jù)）的生存周期為整個程序運行過程饼丘。

全局初始化數(shù)據(jù)區(qū)/靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)（data segment）
加載的是可執(zhí)行文件數(shù)據(jù)段，存儲于數(shù)據(jù)段（全局初始化辽话，靜態(tài)初始化數(shù)據(jù)肄鸽，文字常量(只讀)）的數(shù)據(jù)的生存周期為整個程序運行過程。

棧區(qū)（stack）
棧是一種先進(jìn)后出的內(nèi)存結(jié)構(gòu)油啤，由編譯器自動分配釋放典徘，存放函數(shù)的參數(shù)值、返回值益咬、局部變量等逮诲。在程序運行過程中實時加載和釋放，因此幽告，局部變量的生存周期為申請到釋放該段椕佛校空間。

堆區(qū)（heap）
堆是一個大容器冗锁，它的容量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于棧齐唆，但沒有棧那樣先進(jìn)后出的順序。用于動態(tài)內(nèi)存分配冻河。堆在內(nèi)存中位于BSS區(qū)和棧區(qū)之間箍邮。一般由程序員分配和釋放抛腕，若程序員不釋放，程序結(jié)束時由操作系統(tǒng)回收媒殉。

image.png

2.1 堆區(qū)內(nèi)存分配和釋放

malloc()
void *malloc(size_t size);
功能：在內(nèi)存的動態(tài)存儲區(qū)(堆區(qū))中分配一塊長度為size字節(jié)的連續(xù)區(qū)域，用來存放類型說明符指定的類型摔敛。分配的內(nèi)存空間內(nèi)容不確定廷蓉，一般使用memset初始化。

int main()
{
    int count, *array, n;
    printf("請輸入要申請數(shù)組的個數(shù):\n");
    scanf("%d", &n);
    
    array = (int *)malloc(n * sizeof (int));
    if (array == NULL)
    {
        printf("申請空間失敗!\n");
        return -1;
    }
    //將申請到空間清0
    memset(array, 0, sizeof(int)*n);
    
    for (count = 0; count < n; count++) /*給數(shù)組賦值*/
        array[count] = count;
    
    for (count = 0; count < n; count++) /*打印數(shù)組元素*/
        printf("%d", array[count]);
    
    free(array);
    
    return 0;
}

free()
void free(void *ptr);
功能：釋放ptr所指向的一塊內(nèi)存空間马昙，ptr是一個任意類型的指針變量桃犬，指向被釋放區(qū)域的首地址。對同一內(nèi)存空間多次釋放會出錯行楞。

九.復(fù)合類型

1.結(jié)構(gòu)體

結(jié)構(gòu)體變量的定義和初始化
定義結(jié)構(gòu)體變量的方式：

• 先聲明結(jié)構(gòu)體類型再定義變量名
• 在聲明類型的同時定義變量
• 直接定義結(jié)構(gòu)體類型變量（無類型名)

image.png

結(jié)構(gòu)體類型和結(jié)構(gòu)體變量關(guān)系：

• 結(jié)構(gòu)體類型：指定了一個結(jié)構(gòu)體類型攒暇，它相當(dāng)于一個模型，但其中并無具體數(shù)據(jù)子房，系統(tǒng)對之也不分配實際內(nèi)存單元形用。
• 結(jié)構(gòu)體變量：系統(tǒng)根據(jù)結(jié)構(gòu)體類型（內(nèi)部成員狀況）為之分配空間。

//結(jié)構(gòu)體類型的定義
struct stu
{
    char name[50];
    int age;
};

//先定義類型证杭，再定義變量（常用）
struct stu s1 = { "mike", 18 };


//定義類型同時定義變量
struct stu2
{
    char name[50];
    int age;
}s2 = { "lily", 22 };

struct
{
    char name[50];
    int age;
}s3 = { "yuri", 25 };

指向普通結(jié)構(gòu)體變量的指針

struct student {
    char name[20];
    int age;
};
int main(){
    struct student stu = {"leon", 20};
    // 結(jié)構(gòu)體指針,通過->操作結(jié)構(gòu)體成員
    struct student *p = &stu;
    printf("%s\n",p->name);
    printf("%d\n",p->age);
}

堆區(qū)結(jié)構(gòu)體變量

struct student {
    char name[20];
    int age;
};

int main(){
  
    // 在堆空間創(chuàng)建結(jié)構(gòu)
    struct student *stu = malloc(sizeof(struct student));
    strcpy(stu->name, "leon");
    stu->age = 20;
    printf("name = %s, age = %d", stu->name, stu->age);
    printf("name = %s, age = %d", (*stu).name, (*stu).age);
    free(stu);
    stu = NULL;
    return 0;
}

2.共用體(聯(lián)合體)

• 聯(lián)合union是一個能在同一個存儲空間存儲不同類型數(shù)據(jù)的類型田度；
• 聯(lián)合體所占的內(nèi)存長度等于其最長成員的長度，也有叫做共用體解愤；
• 同一內(nèi)存段可以用來存放幾種不同類型的成員镇饺，但每一瞬時只有一種起作用；
• 共用體變量中起作用的成員是最后一次存放的成員送讲，在存入一個新的成員后原有的成員的值會被覆蓋奸笤；
• 共用體變量的地址和它的各成員的地址都是同一地址

//共用體也叫聯(lián)合體 
union Test
{
    unsigned char a;
    unsigned int b;
    unsigned short c;
};
int main()
{
    //定義共用體變量
    union Test tmp;
    //1、所有成員的首地址是一樣的
    printf("%p, %p, %p\n", &(tmp.a), &(tmp.b), &(tmp.c));
    //2哼鬓、共用體大小為最大成員類型的大小
    printf("%lu\n", sizeof(union Test));
    //3监右、一個成員賦值，會影響另外的成員
    //左邊是高位异希，右邊是低位
    //低位放低地址秸侣，高位放高地址
    tmp.b = 0x44332211;
    printf("%x\n", tmp.a); //11
    printf("%x\n", tmp.c); //2211

    tmp.a = 0x00;
    printf("short: %x\n", tmp.c); //2200
    printf("int: %x\n", tmp.b); //44332200
    return 0;
}

3. 枚舉

枚舉：將變量的值一一列舉出來，變量的值只限于列舉出來的值的范圍內(nèi)宠互。
枚舉類型定義：

enum  枚舉名
{
    枚舉值表
};

• 在枚舉值表中應(yīng)列出所有可用值味榛，也稱為枚舉元素。
• 枚舉值是常量予跌，不能在程序中用賦值語句再對它賦值搏色。
• 舉元素本身由系統(tǒng)定義了一個表示序號的數(shù)值從0開始順序定義為0，1，2 …

4.typedef

typedef為C語言的關(guān)鍵字撞鹉，作用是為一種數(shù)據(jù)類型(基本類型或自定義數(shù)據(jù)類型)定義一個新名字，不能創(chuàng)建新類型抵蚊。

• 與#define不同航邢，typedef僅限于數(shù)據(jù)類型耕赘，而不是能是表達(dá)式或具體的值
• #define發(fā)生在預(yù)處理，typedef發(fā)生在編譯階段

typedef signed long long ull;
typedef struct Person PP;
struct Person
{
    char name[100];
    int age;
    ull a;
};
int main()
{
    ull test = 1000000;
    PP p = {"alex", 10, test};
    return 0;
}

十. 文件操作

1. 文件指針

在C語言中用一個指針變量指向一個文件膳殷，這個指針稱為文件指針操骡。

typedef struct
{
    short           level;  //緩沖區(qū)"滿"或者"空"的程度 
    unsigned        flags;  //文件狀態(tài)標(biāo)志 
    char            fd;     //文件描述符
    unsigned char   hold;   //如無緩沖區(qū)不讀取字符
    short           bsize;  //緩沖區(qū)的大小
    unsigned char   *buffer;//數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的位置 
    unsigned        ar;  //指針，當(dāng)前的指向 
    unsigned        istemp; //臨時文件赚窃，指示器
    short           token;  //用于有效性的檢查 
}FILE;

FILE是系統(tǒng)使用typedef定義出來的有關(guān)文件信息的一種結(jié)構(gòu)體類型册招，結(jié)構(gòu)中含有文件名、文件狀態(tài)和文件當(dāng)前位置等信息勒极。

聲明FILE結(jié)構(gòu)體類型的信息包含在頭文件“stdio.h”中是掰，一般設(shè)置一個指向FILE類型變量的指針變量，然后通過它來引用這些FILE類型變量辱匿。通過文件指針就可對它所指的文件進(jìn)行各種操作键痛。

image.png

C語言中有三個特殊的文件指針由系統(tǒng)默認(rèn)打開，用戶無需定義即可直接使用:

• stdin： 標(biāo)準(zhǔn)輸入匾七，默認(rèn)為當(dāng)前終端（鍵盤）散休，我們使用的scanf、getchar函數(shù)默認(rèn)從此終端獲得數(shù)據(jù)乐尊。
• stdout：標(biāo)準(zhǔn)輸出戚丸，默認(rèn)為當(dāng)前終端（屏幕），我們使用的printf扔嵌、puts函數(shù)默認(rèn)輸出信息到此終端限府。
• stderr：標(biāo)準(zhǔn)出錯，默認(rèn)為當(dāng)前終端（屏幕）痢缎，我們使用的perror函數(shù)默認(rèn)輸出信息到此終端胁勺。

2.文件的打開

任何文件使用之前必須打開：

#include <stdio.h>
FILE * fopen(const char * filename, const char * mode);
功能：打開文件
參數(shù)：
    filename：需要打開的文件名，根據(jù)需要加上路徑
    mode：打開文件的模式設(shè)置
返回值：
    成功：文件指針
    失敹揽酢：NULL

第一個參數(shù)的幾種形式:

//相對路徑：
//打開當(dāng)前目錄passdw文件：源文件(源程序)所在目錄
FILE *fp_passwd = fopen("passwd.txt", "r");

//打開當(dāng)前目錄(test)下passwd.txt文件
fp_passwd = fopen(". / test / passwd.txt", "r");

//打開當(dāng)前目錄上一級目錄（相對當(dāng)前目錄）passwd.txt文件
fp_passwd = fopen(".. / passwd.txt", "r");
    
//絕對路徑：
//打開C盤test目錄下一個叫passwd.txt文件
fp_passwd = fopen("c://test//passwd.txt","r");

第二個參數(shù)的幾種形式(打開文件的方式)：

注意：

• b是二進(jìn)制模式的意思鳖昌，b只是在Windows有效备畦，在Linux用r和rb的結(jié)果是一樣的
• Unix和Linux下所有的文本文件行都是\n結(jié)尾低飒，而Windows所有的文本文件行都是\r\n結(jié)尾
• 在Windows平臺下，以“文本”方式打開文件懂盐，不加b：
  • 當(dāng)讀取文件的時候褥赊，系統(tǒng)會將所有的 "\r\n" 轉(zhuǎn)換成 "\n"
  • 當(dāng)寫入文件的時候，系統(tǒng)會將 "\n" 轉(zhuǎn)換成 "\r\n" 寫入
  • 以"二進(jìn)制"方式打開文件莉恼，則讀\寫都不會進(jìn)行這樣的轉(zhuǎn)換
• 在Unix/Linux平臺下拌喉，“文本”與“二進(jìn)制”模式?jīng)]有區(qū)別，"\r\n" 作為兩個字符原樣輸入輸出

int main(void)
{
    FILE *fp = NULL;

    // "\\"這樣的路徑形式类垫，只能在windows使用
    // "/"這樣的路徑形式，windows和linux平臺下都可用琅坡，建議使用這種
    // 路徑可以是相對路徑悉患，也可是絕對路徑
    fp = fopen("../test", "w");
    //fp = fopen("..\\test", "w");

    if (fp == NULL) //返回空，說明打開失敗
    {
        //perror()是標(biāo)準(zhǔn)出錯打印函數(shù)榆俺，能打印調(diào)用庫函數(shù)出錯原因
        perror("open");
        return -1;
    }

    return 0;
}

3. 文件的關(guān)閉

任何文件在使用后應(yīng)該關(guān)閉：

• 打開的文件會占用內(nèi)存資源售躁，如果總是打開不關(guān)閉，會消耗很多內(nèi)存
• 一個進(jìn)程同時打開的文件數(shù)是有限制的茴晋，超過最大同時打開文件數(shù)陪捷，再次調(diào)用fopen打開文件會失敗
• 如果沒有明確的調(diào)用fclose關(guān)閉打開的文件，那么程序在退出的時候诺擅，操作系統(tǒng)會統(tǒng)一關(guān)閉市袖。

#include <stdio.h>
int fclose(FILE * stream);
功能：關(guān)閉先前fopen()打開的文件。此動作讓緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入文件中烁涌，并釋放系統(tǒng)所提供的文件資源苍碟。
參數(shù)：
    stream：文件指針
返回值：
    成功：0
    失敗：-1

FILE * fp = NULL;
fp = fopen("abc.txt", "r");
fclose(fp);

4.文件的順序讀寫

1.按照字符讀寫文件fgetc撮执、fputc

1)寫文件

#include <stdio.h>
int fputc(int ch, FILE * stream);
功能：將ch轉(zhuǎn)換為unsigned char后寫入stream指定的文件中
參數(shù)：
    ch：需要寫入文件的字符
    stream：文件指針
返回值：
    成功：成功寫入文件的字符
    失斘⒎濉：返回-1

char buf[] = "this is a test for fputc";
int i = 0;
int n = strlen(buf);
for (i = 0; i < n; I++)
{
    //往文件fp寫入字符buf[i]
    int ch = fputc(buf[i], fp);
    printf("ch = %c\n", ch);
}

2）讀文件

#include <stdio.h>
int fgetc(FILE * stream);
功能：從stream指定的文件中讀取一個字符
參數(shù)：
    stream：文件指針
返回值：
    成功：返回讀取到的字符
    失敗：-1

char ch;
#if 0
// EOF表示文件結(jié)束符(end of file)抒钱。在while循環(huán)中以EOF作為文件結(jié)束標(biāo)志
while ((ch = fgetc(fp)) != EOF)
{
    printf("%c", ch);
}
printf("\n");
#endif

while (!feof(fp)) //文件沒有結(jié)束蜓肆，則執(zhí)行循環(huán)
{
    ch = fgetc(fp);
    printf("%c", ch);
}
printf("\n");

按照行讀寫文件fgets、fputs

1）寫文件

#include <stdio.h>
int fputs(const char * str, FILE * stream);
功能：將str所指定的字符串寫入到stream指定的文件中谋币，字符串結(jié)束符 '\0'  不寫入文件仗扬。 
參數(shù)：
    str：字符串
    stream：文件指針
返回值：
    成功：0
    失敗：-1

char *buf[] = { "123456\n", "bbbbbbbbbb\n", "ccccccccccc\n" };
int i = 0;
int n = 3;
for (i = 0; i < n; I++)
{
    int len = fputs(buf[i], fp);
    printf("len = %d\n", len);
}

2）讀文件

#include <stdio.h>
char * fgets(char * str, int size, FILE * stream);
功能：從stream指定的文件內(nèi)讀入字符蕾额，保存到str所指定的內(nèi)存空間厉颤，直到出現(xiàn)換行字符、讀到文件結(jié)尾或是已讀了size - 1個字符為止凡简，最后會自動加上字符 '\0' 作為字符串結(jié)束逼友。
參數(shù)：
    str：字符串
    size：指定最大讀取字符串的長度（size - 1）
    stream：文件指針
返回值：
    成功：成功讀取的字符串
    讀到文件尾或出錯： NULL

char buf[100] = 0;

while (!feof(fp)) //文件沒有結(jié)束
{
    memset(buf, 0, sizeof(buf));
    char *p = fgets(buf, sizeof(buf), fp);
    if (p != NULL)
    {
        printf("buf = %s", buf);
    }
}

3.按照格式化文件fprintf精肃、fscanf
1）寫文件

#include <stdio.h>
int fprintf(FILE * stream, const char * format, ...);
功能：根據(jù)參數(shù)format字符串來轉(zhuǎn)換并格式化數(shù)據(jù)，然后將結(jié)果輸出到stream指定的文件中帜乞，指定出現(xiàn)字符串結(jié)束符 '\0'  為止司抱。
參數(shù)：
    stream：已經(jīng)打開的文件
    format：字符串格式，用法和printf()一樣
返回值：
    成功：實際寫入文件的字符個數(shù)
    失斃枇摇：-1

fprintf(fp, "%d %d %d\n", 1, 2, 3);

2）讀文件

#include <stdio.h>
int fscanf(FILE * stream, const char * format, ...);
功能：從stream指定的文件讀取字符串习柠，并根據(jù)參數(shù)format字符串來轉(zhuǎn)換并格式化數(shù)據(jù)。
參數(shù)：
    stream：已經(jīng)打開的文件
    format：字符串格式照棋，用法和scanf()一樣
返回值：
    成功：參數(shù)數(shù)目资溃，成功轉(zhuǎn)換的值的個數(shù)
    失敗： - 1

int a = 0;
int b = 0;
int c = 0;
fscanf(fp, "%d %d %d\n", &a, &b, &c);
printf("a = %d, b = %d, c = %d\n", a, b, c);

4.按照塊讀寫文件fread烈炭、fwrite
1）寫文件

#include <stdio.h>
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
功能：以數(shù)據(jù)塊的方式給文件寫入內(nèi)容
參數(shù)：
    ptr：準(zhǔn)備寫入文件數(shù)據(jù)的地址
    size： size_t 為 unsigned int類型溶锭，此參數(shù)指定寫入文件內(nèi)容的塊數(shù)據(jù)大小
    nmemb：寫入文件的塊數(shù)，寫入文件數(shù)據(jù)總大小為：size * nmemb
    stream：已經(jīng)打開的文件指針
返回值：
    成功：實際成功寫入文件數(shù)據(jù)的塊數(shù)目符隙，此值和nmemb相等
    失斉客薄：0

typedef struct Stu
{
    char name[50];
    int id;
}Stu;

Stu s[3];
int i = 0;
for (i = 0; i < 3; I++)
{
    sprintf(s[i].name, "stu%d%d%d", i, i, i);
    s[i].id = i + 1;
}

int ret = fwrite(s, sizeof(Stu), 3, fp);
printf("ret = %d\n", ret);

2）讀文件

#include <stdio.h>
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
功能：以數(shù)據(jù)塊的方式從文件中讀取內(nèi)容
參數(shù)：
    ptr：存放讀取出來數(shù)據(jù)的內(nèi)存空間
    size： size_t 為 unsigned int類型，此參數(shù)指定讀取文件內(nèi)容的塊數(shù)據(jù)大小
    nmemb：讀取文件的塊數(shù)霹疫，讀取文件數(shù)據(jù)總大小為：size * nmemb
    stream：已經(jīng)打開的文件指針
返回值：
    成功：實際成功讀取到內(nèi)容的塊數(shù)拱绑，如果此值比nmemb小，但大于0丽蝎，說明讀到文件的結(jié)尾猎拨。
    失敗：0

typedef struct Stu
{
    char name[50];
    int id;
}Stu;

Stu s[3];
int ret = fread(s, sizeof(Stu), 3, fp);
printf("ret = %d\n", ret);

int i = 0;
for (i = 0; i < 3; I++)
{
    printf("s = %s, %d\n", s[i].name, s[i].id);
}

5.文件緩沖區(qū)

ANSI C標(biāo)準(zhǔn)采用“緩沖文件系統(tǒng)”處理數(shù)據(jù)文件屠阻。

所謂緩沖文件系統(tǒng)是指系統(tǒng)自動地在內(nèi)存區(qū)為程序中每一個正在使用的文件開辟一個文件緩沖區(qū)從內(nèi)存向磁盤輸出數(shù)據(jù)必須先送到內(nèi)存中的緩沖區(qū)迟几，裝滿緩沖區(qū)后才一起送到磁盤去。

如果從磁盤向計算機讀入數(shù)據(jù)栏笆，則一次從磁盤文件將一批數(shù)據(jù)輸入到內(nèi)存緩沖區(qū)(充滿緩沖區(qū))类腮，然后再從緩沖區(qū)逐個地將數(shù)據(jù)送到程序數(shù)據(jù)區(qū)(給程序變量) 。

磁盤文件的存取

image.png

• 磁盤文件蛉加，一般保存在硬盤蚜枢、U盤等掉電不丟失的磁盤設(shè)備中，在需要時調(diào)入內(nèi)存
• 在內(nèi)存中對文件進(jìn)行編輯處理后针饥，保存到磁盤中
• 程序與磁盤之間交互厂抽，不是立即完成，系統(tǒng)或程序可根據(jù)需要設(shè)置緩沖區(qū)丁眼，以提高存取效率

更新緩沖區(qū)

#include <stdio.h>
int fflush(FILE *stream);
功能：更新緩沖區(qū)筷凤，讓緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)立馬寫到文件中。
參數(shù)：
stream：文件指針
返回值：
成功：0
失敗：-1