一篇文章帶你瞭解C語言:入門基礎(2)

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本節將結束對初識C語言的概述，隻追求大概，不求精細。

本節包括的內容有操作符，常見關鍵字，#define定義常量和宏，指針以及結構體。

操作符

首先第一部分操作符

分類如上，具體不再用文字闡述。

算術操作符

首先算術操作符，有除號值得一講，若想得浮點數，兩端操作數至少有一個為浮點數，否則就算變量用float定義也不行。

int main()
{
	//除號任意兩端有浮點數則，進行浮點數除法
	//全為整數則進行整數除法
	float a = 5 / 2;
	printf("%f\n", a);//2.0000
	float b = 5.0 / 2;
	printf("%f\n", b);//2.5000
	float c = 5 / 2.0;
	printf("%f\n", c);//2.5000
	float d = 5.0 / 2.0;
	printf("%f\n", d);//2.5000
 
	return 0;
}

移位操作符

接下來是移位操作符，分為左移和右移，右移較復雜先不講，先講左移。按二進制位向左移動一位，即把32個bit的二進制序列寫出來，整體向左移動一位，左側移出去就刪去，右側補零。

當然如果你寫的多的話就可以看出來左移一位即十進制數字乘以二。

具體看代碼

int main()
{
	//00000000 00000000 00000000 00001100 - 12
	//00000000 00000000 00000000 00011000 - 24
	int a = 12;
	int b = a << 1;
	printf("%d\n", b);
	//00000000 00000000 00000000 00000110 - 6
	//00000000 00000000 00000000 00001100 - 12
	int c = 6;
	int d = c << 1;
	printf("%d\n", d);
	//00000000 00000000 00000000 00000010 - 2
	//00000000 00000000 00000000 00000100 - 4
	int e = 2;
	int f = e << 1;
	printf("%d\n", f);
	//由2^0左移一位為2^1;
	//由2^1左移一位為2^2;
	//由2^2+2^3左移一位為2^3+2^4;
	//二進制左移一位即十進制乘以二
	return 0;
}

位操作符

接下來是位操作符，有按位與，按位異或和按位或，按位與和按位或是反義的。

具體方法是將兩個操作數的二進制位寫出來，相應位對比。

按位與：有0則0，全1則1。

按位異或：相同為0，相異為1。（異或嘛~）

按位或：有1則1，全0才0。

具體看代碼

int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	//00000000000000000000000000000011 - a
	//00000000000000000000000000000101 - b
	//00000000000000000000000000000001 - a & b
	//對應的二進制位有0就為0，全是1則為1
	int c = a & b;
	printf("%d\n", c);//1

	//00000000000000000000000000000011 - a
	//00000000000000000000000000000101 - b
	//00000000000000000000000000000110 - a ^ b
	//對應的二進制位相同為0，相異為1
	int d = a ^ b;
	printf("%d\n", d);//6

	//00000000000000000000000000000011 - a
	//00000000000000000000000000000101 - b
    //00000000000000000000000000000111 - a | b
	//對應二進制位有1就是1，全為0才得0
	int e = a | b;
	printf("%d\n", e);//7
	return 0;
}

賦值操作符沒什麼好講的，也就把a=a+1簡寫成瞭a+=1這樣差不多的操作符。

單目操作符

接下來是單目操作符

邏輯反操作！

首當其沖是邏輯反操作！，這就涉及到瞭真假的問題。C語言中規定非0就是真，隻有0是假。所以!上一個任意不為零的數都是0，但!0呢，規定!0就為1。

sizeof是個操作符，這也是很多人會忽略的一點。

按位取反~，經過上面移位和位操作符的講解，應該不難得出按位取反的含義，就是把二進制位列出來然後1變0，0變1。

當然不止上面這麼簡單，正數是這樣，那負數呢？

首先負整數時有符號的整數，二進制位最高位如果是0，則該數為正數，如果時1，則為負數。

其實計算機在內存中存儲整數的時侯呀，存儲的是二進制，這大傢都知道。然而一個整數的二進制的表示形式有三種分別是 原碼，反碼，補碼

如果是正數，那麼原碼反碼補碼相同，那如果是負數呢，它的原反補是需要計算的。

其次我們應該知道原反補是如何計算的。反碼，原碼符號位不變，其他位按位取反。補碼，反碼+1。

但是最重要也是最容易讓初學者混淆的一點是，計算機存儲整數時，往內存裡存的是補碼，而不是大多數人想象的原碼，這就需要我們反過來計算原反補瞭。

可以以0為例，0的二進制位全為0，所以可以看成是個正數，所以其原反補相同。

如果我們想知道~0（對0按位取反）是個什麼結果的話，

1.先對0的補碼按位取反的~0的補碼，

2.再反過來計算，補碼-1得反碼，

3.然後再符號位不變，其他按位取反得其原碼，

4.這樣就得到瞭~0的原碼，就可計算其十進制數瞭

由此可得的重要結論，對一個數按位取反，反的是二進制位的補碼！

int main()
{
	//整數在內存中存儲的時候，存儲的是二進制
	//一個整數的二進制表示有3種形式：原碼，反碼，補碼
	//正整數：原碼，反碼，補碼相同；
	//負整數：原碼，反碼，補碼需計算；
	//有符號的整數，最高位是0，表示為正，
	//              最高位是1，表示為負；
	//eg: 
	//  int a = 1;
	//00000000000000000000000000000001 - 原碼
	//00000000000000000000000000000001 - 反碼
	//00000000000000000000000000000001 - 補碼
	//  int a = -1;
	//10000000000000000000000000000001 - 原碼
	//11111111111111111111111111111110 - 反碼 - 符號位不變，其他位按位取反
	//11111111111111111111111111111111 - 補碼 - 反碼+1
	//內存存儲整數時，存儲的是二進制的補碼
	//計算時也是從補碼開始計算
	//~按(二進制)位取反
	int b = 0;
	printf("%d\n", ~b);//-1
	//00000000000000000000000000000000 - 0的補碼
	//11111111111111111111111111111111 - ~0的補碼
	//11111111111111111111111111111110 - ~0的反碼
	//10000000000000000000000000000001 - ~0的原碼
	//故由0的補碼得~0的補碼，補碼-1得反碼，再（符號位不變）按位取反得原碼；
	//最後原碼代表的就是結果的二進制序列；
	return 0;
}

操作符++，–

操作符++，–，值得一提。很多學校喜歡考各種各樣的奇葩++–題，不同的編譯器得到的結果可能不同，所以那就是道錯題。

在真正編程時，使用++，–就老老實實使用。別搞別人看不懂的那一套，沒意思的，實力不是靠那個體現出來的。就分為前置和後置，也就是先++，在使用，還是先使用，再++的區別。

int main()
{
	int a = 2;
	//a = a + 1;
	//a += 1;
	//printf("%d\n", a);
	//前置++；後置++；
	int c = ++a;//前置++;先++，後使用
	printf("++a=%d\n", c);//3
	printf("  a=%d\n", a);//3
	a = 2;
	int d = a++;//後置++；先使用，後++
	printf("a++=%d\n", d);//2
	printf("  a=%d\n", a);//3
	a = 2;
	int e = --a;//前置--；先--，後使用
	printf("--a=%d\n", e);//1
	printf("  a=%d\n", a);//1
	a = 2;
	int f = a--;//後置--；先使用，後--
	printf("a--=%d\n", f);//2
	printf("  a=%d\n", a);//1

	return 0;
}

取地址操作符和解引用操作符是一對，放在指針部分再講。

關系操作符沒什麼好講的，和數學上一個含義。

邏輯操作符

邏輯操作符嘛，就如同數學裡的邏輯真假一樣，邏輯與和邏輯或，分別是並且和或者的關系，他們兩邊分別是兩個條件，如果兩個都為真，邏輯與表達式就為真。如果兩個有一個真的，邏輯或表達式就是真。

int main()
{
	//邏輯與 - &&（並且）
	//邏輯或 - ||（或者）
	int a = 1;
	int b = 4;
	if ((a = 1) && (b = 4))
	{
		printf("&&\n");
	}
	if ((a = 3) || (b = 4))
	{
		printf("||\n");
	}
	return 0;
}

條件操作符

條件操作符，x?y1:2，？的兩邊分別是兩個條件，前面的成立則整個表達式的值為1，反正則2。

逗號表達式

逗號表達式，（ ， ， ，） ，如這樣的一個例子，每一個表達式都是一個算式，從左向右依次計算，最後一個表達式的結果作為整個逗號表達式的值。

//條件操作符（三目操作符）
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 0;
	//if (a == 5)
	//{
	//	b = -6;
	//}
	//else
	//{
	//	b = 6;
	//}
	b = (a = 5) ? (6) : (-6);
	printf("%d\n", b);
	return 0;
}

//逗號表達式
//( , , ... , );
//表達式從左向右計算，整個表達式的結果為最後一個表達式的值
int main()
{
	int a = 0;
	int b = 3;
	int c = -1;
	int d = (a = b - 5, b = a + c, c = a + b, c -= 5);
	printf("%d\n", d);
	return 0;
}

OK，關於操作符的內容就先介紹到這兒。

下面是關鍵字的內容。

常見關鍵字

上圖為常見關鍵字的思維導圖，接下來請隨我一同探討。

這些是C語言裡常見的各種關鍵詞，下面將對其部分稍作討論。

typedef

首先是typedef，翻譯來就是類型重命名。顧名思義，就是將定義變量的類型的名字如int，char等，重新取個名字代替。當然一般用於非常長的類型名如unsigned int這樣，或者是結構體類型。 如此之後就可以把unsigned int 改寫成 unint瞭。

//typedef 變量類型重命名
typedef unsigned int unint;

extern

然後是extern，翻譯過來就是外部的意思，故用於聲明引用外部（其他.c文件）的文件或者是函數等，但由於函數自帶外部鏈接屬性，所以一般不用於聲明外部函數。用法如extern int g_val;（g_val是外部的變量）

static

緊接著是static，它分別有修飾局部變量，修飾全局變量和修飾函數三種不同的用法，但個人認為修飾全局變量和函數的意義相同。

修飾局部變量

修飾局部變量時，使其出作用域不會被銷毀，準確的來說就是延長瞭他的生命周期，但不影響作用域。

修飾全局變量和函數

修飾全局變量和函數時，會使其外部鏈接屬性失效，也是就使其不可以再其他源文件中被使用。

void test()
{
	//修飾局部變量
	//改變其生命周期，不影響作用域
	static int a = 1;
	a++;
	printf("%d ", a);
}
int main() 
{
	int i = 0;
	while (i < 10)
	{
		test();
		i++;
	}
	//static修飾全局變量
	printf("%d\n", g_val);

	int a = 10;
	int b = 20;
	//static修飾的函數
	int c = Add(a, b);
	printf("%d\n", c);

	return 0;
}

//static修飾全局變量
//使其不可跨文件使用（外部鏈接屬性失效）
static int g_val = 2021;
//static修飾的函數
//函數被static修飾，使其外部鏈接屬性變內部鏈接屬性
static int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

其它

其它如，auto，goto，register，union，稍微瞭解一下。

#define定義常量和宏

定義常量

定義常量時，也是非常簡單，例如：#define N 10; 就定義瞭一個不可被修改的常量其值為10。

定義宏

#define MAX(x,y) (x>y?x:y)

類似於函數，但又有別於函數，MAX(x,y)是宏，(x>y?x:y) 是宏體。MAX(x,y)，像是函數名和傳參放在一塊，（）就像是函數內容。

//定義常量
#define NUM 100
//定義宏
#define MAX(X,Y) (X>Y?X:Y)
int main()
{
	printf("%d\n", NUM);
	int a = 0;
	int b = 10;
	int c = MAX(a, b);
	//實際操作，替換宏體
	//int c = (a > b ? a : b);
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

指針

指針一直是我之前自學的時候最害怕的內容，但這次初識C語言讓我消除瞭對指針的恐懼，一步步的瞭解指針。

指針嘛，指向變量的內存地址，故講指針之前必須把內存搞清楚。

內存單元

為瞭可以有效使用內存，我們把內存劃分瞭一個個小的內存單元，每個內存單元的大小為1byte。

我們需對內存進行編號，當然需要二進制位序列表示（默認我們是32位機器）。

每個二進制序列有32個bit，從數學全排列角度看，一共有2的32次方種排列可能（32個全0到32個全1）。

所以若想對其進行編號，不如一人一個碼（一個內存單元用一個二進制序列表示）。並且我們把這些編號成為地址。

當然，二進制也可以轉化為十進制或者十六進制，所以我們再調試時調用內存會看到自動顯示為十進制數字。

我們瞭解瞭內存，現在我們看看如何取出內存的地址

int main()
{
    int num = 1;//先創建一個變量
    &num;//然後取出它的地址
    printf("%p",&num);//最後以%p的形式打印地址
return 0;
}

這樣我們就得到瞭num的地址，以十六進制數字展示。

指針變量

我們講清楚瞭內存，現在再來看看指針。

我們既然已經得到瞭地址，那我們如何去儲存這些東西呢，這是程序員們就想到瞭一種東西叫指針變量，它用於存放地址。

關於該（指針）變量如何定義看下列代碼。

#include <stdio.h>
int main()
{
    int num = 10;
    int *p = &num;
    *p = 20;
return 0;
}

上述代碼中我們可以看到，指針變量的類型時 int * 。而有瞭指針變量後，在其前面加上*有個可以改變原變量的值。當然之所以是int*而不是char*，是因為原變量是int型的。

&取地址操作符，*解引用操作符

這裡我們介紹一下，兩個操作符分別是&取地址操作符和*解引用操作符。

&+變量名 可以取出變量的地址。

*+指針變量名 就可以把它當作原變量使用，通過這樣就可以進行改變原變量的這樣一系列的操作

可以說 pa = &a , *pa = a。

類型所占空間

那麼我們既然知道瞭有種變量叫指針變量，那麼他們的類型大小是多少呢？

答案是每種指針變量類型大小都為4個字節（32位機器），因為指針變量存放地址，地址為二進制序列，32個bit，正好占4個byte。當然64位機器就是8個字節。

結構體

結構體的出現使得C語言具有瞭描述復雜類型的能力。

C語言的類型int,char,float等可以描述很多東西，但是這畢竟太單一，使用結構體可以描述更復雜的對象。

比如最經典的例子，如學生，書籍等。

定義結構體

描述學生的信息有名字，性別，年齡，學號等，下面且與我一同欣賞如何定義學生結構體。（記得大括號後面有個分號，vs2019自動帶上）

struct stu
{
	char name[20];//姓名
	int age;//年齡
	char sex[5];//性別
	char id[20];//學號
};

或者是針對書籍的描述，有書名，價格，作者名等

struct book
{
	char name[20];
	int price;
	char author[20];
};

註意，struct stu 這一整個相當於 int float double 。

這樣我們就完成瞭結構體變量類型的定義。

下面我們定義一個個的學生（結構體）變量。

//創建結構體變量
	struct stu s1 = {"蕪湖大司馬",40,"男","2020313222"};
	struct stu s2 = {"lisa",22,"女","2020313232"};
	struct book b1 = {"C語言詳解",55,"譚浩強"};

使用結構體變量

創建好瞭我們如何去使用呢？最簡單的輸出方式，使用操作符 .

形式上是 結構體變量.成員名。

	//輸出1
	printf("name: %s,age: %d,sex: %s,id: %s\n", s1.name, s1.age, s1.sex, s1.id);
	printf("書名: %s,價格: %d,作者: %s\n", b1.name, b1.price, b1.author);

既然這樣可以的話，我們還可以定義指針變量代替變量名，用(*pb)代替b1。

	struct book * pb = &b1;
        //先定義一下指針變量
	printf("%s %d %s\n", (*pb).name, (*pb).price, (*pb).author);
        //指針變量解引用，就可以當作原變量使用

當然有更方便的操作符 ->，這樣我們可以直接使用指針啦，如結構體指針->成員名。

	struct book * pb = &b1;
	//別忘瞭定義指針
	printf("%s %d %s\n", pb->name, pb->price, pb->author);
        //指針變量名直接加 —> 再加成員名

直到這裡我們初識C語言的內容就講完瞭，非常感謝您的觀看，創作著實不易。

總結

本篇文章就到這裡瞭，希望能給你帶來幫助，也希望您能夠多多關註WalkonNet的更多內容！

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