### C语言基础知识详解
#### 一、C语言概述
**1.1 C语言的发展过程**
C语言是由贝尔实验室的丹尼斯·里奇于1972年为UNIX操作系统设计的一种编程语言。它最初是为了替代早期的汇编语言,提供一种更高效、更灵活的编程方式。随着时间的推移,C语言逐渐成为一种通用编程语言,在操作系统、嵌入式系统、设备驱动程序等领域得到了广泛应用。
**1.2 当代最优秀的程序设计语言之一**
C语言因其简洁、高效、可移植性强等特点,被认为是当代最优秀的程序设计语言之一。它不仅能够直接访问硬件资源,还能编写出高性能的应用程序,因此被广泛应用于各种领域,包括系统软件、游戏开发、图形处理等。
**1.3 C语言版本**
C语言经历了多个版本的发展,其中最具代表性的包括:
- **C89/C90**:这是第一个被广泛接受的标准版本。
- **C99**:增加了对64位计算的支持,并引入了一些新的特性,如复合文字(compound literals)和变长数组(variable length arrays)。
- **C11**:进一步增强了语言的性能和安全性,加入了多线程支持等功能。
**1.4 C语言的特点**
C语言具有以下显著特点:
- **高效性**:能够直接操作硬件资源,编写出接近机器码的代码。
- **可移植性**:通过抽象硬件细节,使得程序可以在不同平台上运行。
- **灵活性**:提供了丰富的数据类型和控制结构,适用于多种应用场景。
- **模块化**:支持函数和模块化的编程思想,方便代码复用和维护。
#### 二、C语言程序设计基础
**1.7 简单的C程序介绍**
一个典型的C程序通常包含以下几个部分:
1. **预处理指令**:例如`#include `用于引入标准输入输出库。
2. **函数定义**:每个C程序至少包含一个`main()`函数,这是程序的入口点。
3. **执行代码**:在`main()`函数中编写具体的程序逻辑。
4. **输出结果**:使用`printf()`等函数输出结果。
例如,一个简单的“Hello World”程序如下所示:
```c
#include
int main() {
printf("Hello World!\n");
return 0;
}
```
**1.8 输入和输出函数**
C语言中常用的输入输出函数包括:
- **`printf()`**:格式化输出到标准输出设备。
- **`scanf()`**:从标准输入设备读取输入。
**1.9 C源程序的结构特点**
C源程序通常具有以下结构特点:
- **分号结尾**:每个语句必须以分号结尾。
- **大括号包围**:函数体或复合语句需要用大括号包围。
- **注释**:可以使用`//`进行单行注释,或者`/* */`进行多行注释。
**1.10 书写程序时应遵循的规则**
为了提高代码的可读性和可维护性,编写C程序时应遵循以下规则:
- **命名规范**:变量名、函数名等应该有意义且符合一定的命名约定。
- **缩进**:使用一致的缩进来增强代码的层次感。
- **避免冗余**:避免不必要的重复代码。
- **注释**:适当添加注释来解释代码的功能和意图。
**1.11 C语言的字符集**
C语言支持ASCII字符集,其中包括数字、大小写字母以及其他特殊字符。
**1.12 C语言词汇**
C语言的词汇包括关键字、标识符、常量、运算符等。
**1.13 TurboC 2.0 集成开发环境的使用**
**1.13.1 TurboC 2.0 简介和启动**
TurboC 2.0是Borland公司推出的一款用于C语言编程的集成开发环境。它包括编辑器、编译器和调试工具等功能。
**1.13.2 TurboC 2.0 集成开发环境**
该环境支持以下主要功能:
- **编辑器**:用于编写和编辑源代码。
- **编译器**:将源代码编译成可执行文件。
- **调试器**:帮助开发者找出并修复代码中的错误。
**1.13.3 File菜单**
提供了创建新文件、打开已有文件、保存文件等功能。
**1.13.4 Edit菜单**
提供剪切、复制、粘贴等编辑功能。
**1.13.5 Run菜单**
包含运行程序、停止程序等命令。
**1.13.6 Compile菜单**
用于编译程序,可以选择不同的编译选项。
**1.13.7 Project菜单**
管理项目文件,如添加、删除文件等。
**1.13.8 Options菜单**
设置编译选项、环境配置等。
**1.13.9 Debug菜单**
提供调试程序的功能。
**1.13.10 Break/watch菜单**
用于设置断点和观察变量。
**1.13.11 TurboC 2.0 的配置文件**
包含了IDE的各种配置信息,用户可以根据需要自定义配置。
#### 三、算法概念与表示
**2.1 算法的概念**
算法是一组解决问题的有限步骤序列,它定义了问题解决的过程。一个好的算法应该具有明确性、可行性、确定性、有穷性等特点。
**2.2 简单算法举例**
例如,计算两个数的和的算法:
1. 输入两个数a和b。
2. 计算c = a + b。
3. 输出结果c。
**2.3 算法的特性**
算法应具备以下特性:
- **输入**:有一个或多个输入。
- **输出**:至少有一个输出。
- **确定性**:每一步骤都应该是明确无误的。
- **有穷性**:算法应在有限时间内完成。
- **有效性**:每一步骤都是可行的。
**2.4 怎样表示一个算法**
算法可以通过以下几种方式进行表示:
- **自然语言**:使用日常语言来描述算法的步骤。
- **流程图**:使用图形符号来表示算法的流程。
- **N-S流程图**:改进的流程图,使用矩形框表示算法步骤。
- **伪代码**:类似于程序代码但比程序代码更为简化的表示方式。
- **计算机语言**:使用某种具体的编程语言来实现算法。
#### 四、数据类型、运算符与表达式
**3.1 C语言的数据类型**
C语言支持多种数据类型,包括:
- **整型**:`int`、`short`、`long`等。
- **浮点型**:`float`、`double`等。
- **字符型**:`char`。
- **枚举类型**:`enum`。
- **指针类型**:`*type`。
**3.2 常量与变量**
**3.2.1 常量和符号常量**
常量是在程序运行过程中其值不会改变的量。符号常量通过宏定义的方式指定,如`#define PI 3.14159`。
**3.2.2 变量**
变量是程序中用于存储数据的标识符。变量声明需要指定数据类型。
**3.3 整型数据**
**3.3.1 整型常量的表示方法**
整型常量可以用十进制、八进制、十六进制表示。
**3.3.2 整型变量**
整型变量用于存储整数,根据范围的不同可以选择不同类型,如`int`、`long int`等。
**3.4 实型数据**
**3.4.1 实型常量的表示方法**
实型常量可以用十进制表示,也可以使用指数表示法。
**3.4.2 实型变量**
实型变量用于存储带小数点的数值,可以选择`float`或`double`类型。
**3.4.3 实型常数的类型**
根据精度不同,实型常数可以是`float`或`double`类型。
**3.5 字符型数据**
**3.5.1 字符常量**
字符常量用来表示单个字符,通常用单引号括起来。
**3.5.2 转义字符**
转义字符用于表示特殊含义的字符,如`\n`表示换行。
**3.5.3 字符变量**
字符变量用于存储单个字符,类型为`char`。
**3.5.4 字符数据在内存中的存储形式及使用方法**
字符数据以ASCII码的形式存储在内存中,可以使用`printf`和`scanf`等函数进行输入输出。
**3.5.5 字符串常量**
字符串常量由双引号括起来,可以包含一个或多个字符。
**3.5.6 符号常量**
符号常量通常通过`#define`宏定义来表示常量值。
**3.6 变量赋初值**
可以在声明变量时为其赋初值,如`int a = 10;`。
**3.7 各类数值型数据之间的混合运算**
当不同类型的数据进行混合运算时,C语言会自动进行类型转换,以确保计算的正确性。
**3.8 算术运算符和算术表达式**
常见的算术运算符包括加(`+`)、减(`-`)、乘(`*`)、除(`/`)、取模(`%`)等。
**3.9 赋值运算符和赋值表达式**
赋值运算符`=`用于将一个值赋给变量,还可以与其他运算符组合使用,如`+=`、`-=`等。
**3.10 逗号运算符和逗号表达式**
逗号运算符``,`用于连接多个表达式,表达式的值为最后一个表达式的值。
#### 五、顺序程序设计
**4.1 C语句概述**
C语言中的语句是用来完成特定任务的最小执行单元,可以是表达式语句、复合语句、选择语句、循环语句等。
**4.2 赋值语句**
赋值语句用于将一个值赋给一个变量,如`x = 5;`。
**4.3 数据输入输出的概念及在C语言中的实现**
C语言中的输入输出主要是通过标准输入输出库中的函数来实现,如`printf()`用于输出,`scanf()`用于输入。
**4.4 字符数据的输入输出**
**4.4.1 putchar函数(字符输出函数)**
`putchar()`函数用于输出单个字符到标准输出设备。
**4.4.2 getchar函数(键盘输入函数)**
`getchar()`函数用于从标准输入设备读取单个字符。
**4.5 格式输入与输出**
**4.5.1 printf函数(格式输出函数)**
`printf()`函数允许按照指定格式输出数据。
**4.5.2 scanf函数(格式输入函数)**
`scanf()`函数允许按照指定格式读取输入数据。
#### 六、分支结构程序设计
**5.1 关系运算符和表达式**
**5.1.1 关系运算符及其优先次序**
关系运算符包括`<`、`>`、`<=`、`>=`、`==`、`!=`等,用于比较两个值的关系。
**5.1.2 关系表达式**
关系表达式的结果是一个布尔值,用于判断条件是否成立。
**5.2 逻辑运算符和表达式**
**5.2.1 逻辑运算符极其优先次序**
逻辑运算符包括`&&`(逻辑与)、`||`(逻辑或)、`!`(逻辑非)。
**5.2.2 逻辑运算的值**
逻辑运算的结果是一个布尔值,即`0`或`1`。
**5.2.3 逻辑表达式**
逻辑表达式用于构建复杂的条件判断。
**5.3 if语句**
**5.3.1 if语句的三种形式**
- 单分支形式:`if (条件) 语句`
- 双分支形式:`if (条件) 语句1 else 语句2`
- 多分支形式:`if (条件1) 语句1 else if (条件2) 语句2 ... else 语句n`
**5.3.2 if语句的嵌套**
可以在一个if语句内部再包含另一个if语句。
**5.3.3 条件运算符和条件表达式**
条件运算符`? :`用于实现三元表达式,如`a > b ? a : b`。
**5.4 switch语句**
`switch`语句用于实现多路分支,其语法形式为:
```c
switch (表达式) {
case 常量表达式1:
语句块1;
break;
case 常量表达式2:
语句块2;
break;
...
default:
语句块n;
break;
}
```
#### 七、循环控制
**6.1 概述**
循环控制结构用于重复执行一段代码直到满足某个条件为止,常见的循环结构包括`for`、`while`和`do-while`循环。
**6.2 goto语句以及用goto语句构成循环**
`goto`语句不推荐使用,因为它破坏了程序的结构化,但在某些特定情况下可能会被使用。
**6.3 while语句**
`while`循环在条件为真时重复执行一个语句块。
**6.4 do-while语句**
`do-while`循环至少会执行一次循环体内的语句,然后检查条件是否为真。
**6.5 for语句**
`for`循环是一种更紧凑的循环结构,可以同时初始化、测试条件和更新循环变量。
**6.6 循环的嵌套**
可以将一个循环放在另一个循环里面,形成嵌套循环。
**6.7 几种循环的比较**
不同的循环结构有不同的适用场景,可以根据具体需求选择合适的循环。
**6.8 break和continue语句**
**6.8.1 break语句**
`break`语句用于提前退出循环。
**6.8.2 continue语句**
`continue`语句用于跳过当前循环体的剩余部分,继续下一次迭代。
#### 八、数组
**7.1 一维数组的定义和引用**
**7.1.1 一维数组的定义方式**
一维数组定义的基本语法为:`类型名 数组名[数组长度];`。
**7.1.2 一维数组元素的引用**
可以通过索引来访问数组中的元素,如`arr[i]`。
**7.1.3 一维数组的初始化**
可以在定义数组时初始化其元素。
**7.1.4 一维数组程序举例**
示例:求一个数组中的最大值。
```c
#include
int main() {
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int max = arr[0];
for (int i = 1; i < 5; i++) {
if (arr[i] > max) {
max = arr[i];
}
}
printf("Max: %d\n", max);
return 0;
}
```
**7.2 二维数组的定义和引用**
**7.2.1 二维数组的定义**
二维数组定义的基本语法为:`类型名 数组名[行数][列数];`。
**7.2.2 二维数组元素的引用**
二维数组元素可以通过行索引和列索引来访问,如`arr[row][col]`。
**7.2.3 二维数组的初始化**
二维数组可以在定义时进行初始化。
**7.2.4 二维数组程序举例**
示例:打印一个二维数组。
```c
#include
int main() {
int arr[3][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12}};
for (int i = 0; i < 3; i++) {
for (int j = 0; j < 4; j++) {
printf("%d ", arr[i][j]);
}
printf("\n");
}
return 0;
}
```
**7.3 字符数组**
**7.3.1 字符数组的定义**
字符数组定义的基本语法为:`char 数组名[长度];`。
**7.3.2 字符数组的初始化**
字符数组可以在定义时初始化,也可以使用字符串初始化。
**7.3.3 字符数组的引用**
字符数组可以通过索引来访问其元素。
**7.3.4 字符串和字符串结束标志**
字符串是以`\0`字符作为结束标志的字符数组。
**7.3.5 字符数组的输入输出**
可以使用`printf`和`scanf`函数对字符数组进行输入输出。
**7.3.6 字符串处理函数**
C语言提供了多个用于处理字符串的函数,如`strlen`、`strcpy`、`strcat`等。
**7.4 程序举例**
示例:计算一个字符串的长度。
```c
#include
#include
int main() {
char str[100];
printf("Enter a string: ");
fgets(str, 100, stdin);
int len = strlen(str);
printf("Length: %d\n", len);
return 0;
}
```
**本章小结**
本章介绍了C语言中的数组,包括一维数组、二维数组以及字符数组的概念和使用方法。通过这些知识的学习,读者可以更好地理解和运用数组来解决实际问题。
#### 九、函数
**8.1 概述**
函数是C语言中组织和重用代码的重要手段。一个函数通常包含一系列执行特定任务的语句。
**8.2 函数定义的一般形式**
函数定义的一般形式为:
```c
返回类型 函数名(参数列表) {
// 函数体
}
```
**8.3 函数的参数和函数的值**
**8.3.1 形式参数和实际参数**
- **形式参数**:在函数定义时列出的参数。
- **实际参数**:在调用函数时传递给函数的实际值。
**8.3.2 函数的返回值**
函数可以通过`return`语句返回一个值,如果函数没有返回值,则类型应为`void`。
总结:
本篇文章基于《C语言教程》的介绍,详细讲解了C语言的基础知识、程序设计方法、数据类型、运算符、表达式、流程控制结构等内容。通过学习这些核心概念和技术,读者可以掌握C语言的基本技能,并为进一步深入学习打下坚实的基础。
2025-07-21 10:02:22
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c语言谭浩强
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