C语言学习笔记

一、C语言

• 算法的特性
  有穷性：有限的操作步骤
  确定性：每一个步骤是确定的
  有输入：零个或多个
  有输出：一个或多个
  有效性：每个步骤都能有效执行
• 结构化程序设计
  结构化程序：高级语言表示的结构化算法
  结构化程序设计方法的思路：把一个复杂问题的求解过程，分段进行，每个阶段的处理控制在容易理解和处理的范围内
  方法：自顶向下，模块化设计（自顶向下，逐步细化；自下而上，逐步积累）

二、数据类型

• 常量
  程序执行过程中，值不能被改变.
  符号常量：#define PRICE 30 （此后出现PRICE都表示30），在其作用域不能改变，不能被赋值
• 变量
  变量表示内存中具有特定属性的一个存储单元，用来存放数据。
  变量名是以一个名字代表一个地址，编译系统给每一个变量名分配对于的内存地址。
  变量名只能字母、数字、下划线，第一个必须是字母或下划线
  区分大小写字母，长度最后不超过8个字符，先定义后使用
• 整型常量
  八进制：以0开头，0123、-012
  十六进制：以0x开头，0x123、-0x123
• 浮点型常量
  表示形式：小数、指数
  指数形式：(数字.)数字E/e+/-数字
• 字符常量
  单引号包含一个字符
  以\开头的特殊字符成转义字符
  字符常量的存储，不是将字符本身存放，而是将字符对于ASCII代码放到存储单元中，这样字符型和整型可以通用，一个字符数据既可以以字符输出，也可以整数形式输出
• 强制类型转换
  (类型名)(表达式)：int(a%5)、(double)a
• 自增自减
  i++：先使用i的值，在i=i+1
  ++i：先i=i+1，再使用i的值
• 复合运算符
  a+=3 等价于 a=a+3
  x*=y+8 等价于 x=x*(y+8)
• 逗号表达式
  表达式1,表达式2：先求解1，再求解2
  a=35,a4 先a=35=15，再a4，结果为60

三、C程序设计

• 输入输出
  字符输出：putchar©; //c为字符或整型变量
  字符输入：getchar©;
  字符串输出：puts(str);
  字符串输入：gets(str);
  输出：printf(); //%md指定宽度 %m.nf 输出数据占m列，其中n位小数，如长度小于m，左端补空格
  输入：scanf("%d",&a); //a是内存中的地址，&是地址运算符
• 选择结构
  &&与：a&&b&&c 只要a为假就不判断b和c了
  ||或 ：a||b||c 只要a为真就不判断b和c了
  !非
  条件运算符：(a>b)?a:b：如果为真，返回a，否则返回b
  switch(表达式)
  { case 常量:语句1; //case ‘A’:printf(“85~100”);
  default:语句;
  }
• 循环结构
  while(表达式)语句：先判断表达式，后执行语句
  do 语句 while(表达式); ：先执行一次语句，后判断
  break：跳出循环体，结束循环
  continue：结束本次循环(即不执行本次循环剩下语句，开始下一次循环)

四、数组

1. 一维数组

数组名和变量名相同
举例：82页 Fibonacci数列、冒泡法排序

2. 二维数组

初始化
int a[2][3]={{1,2,3},{4,5,6}}; // 也可不加里面的花括号
int a[2][3]={{1},{2}};
int a[][3]={1,2,3,4,5,6}; //前面可省
举例：87页 行列互换、找最值

3. 字符数组

char c[5];
char c[4][5];
字符串结束标志：\0 字符串常量会自动加一个\0作为结束符，10个字符的有效字符为9个
初始化：char c[]=“I am a boy”;
char c[]={‘I’,’ ‘,‘a’,‘m’,’ ‘,‘a’,’ ‘,‘b’,‘o’,‘y’,’\0’};
scanf("%s",str); //不能获取带空格的字符串
gets(str); //可以获取带空格的字符串，缺点不会管str大小，容易污染内存
char *fgets(char *s, int size, FILE *stream) //可以获取带空格的，也可保证内存不越界
//size是最大长度-1

4. 二维字符数组

char str[3][4]={"","",""}; //有3个字符串，每个字符串占1行，每个字符串占4-1个字节
scanf("%s",str[i]);

五、函数

• 函数
  程序编译以源程序文件为单位，不是以函数为单位进行编译的
  程序执行从main函数开始，在main结束

1. 形参和实参

有参函数中，定义函数时函数名后面括号中的变量称“形参”，调用函数时，函数名后括号中称“实参”.
形参从未出现在函数调用时，并不占存储单元，调用结束后，所占内存单元也被释放.
实参可以是常量、变量、表达式，但必须有确定的值.
实参想形参传参是 值传递，单向传递

2. 函数递归

调用一个函数的过程中又直接或间接调用该函数本身
举例：p111，汉诺塔Hanoi

3. 数组元素作函数实参

实参可以是表达式，数组元素是表达式的组成部分，可作为实参，单向传递，值传递
举例：114，排序

4.数组名作函数参数

此时形参用数组名或指针变量
举例：115，求平均、选择法排序

5. 局部变量和全局变量

• 局部变量
  在一个函数内部定义的变量是内部变量，只在本函数范围内有效。
  主函数定义的变量只能在主函数中有效，不能使用其他函数中定义的变量
  形参是局部变量
  一个函数内部，复合语句中定义的变量只在符合语句中有效
• 全局变量
  函数外定义的变量
  全局变量在全部执行过程都占用存储单元，而不是仅在需要时才开辟单元

6.静态存储和动态存储方式

从变量值存在时间角度，分静态存储方式(系统分配固定存储空间)和动态存储方式(动态分配存储空间)
存储空间分三部分：程序区、静态存储区、动态存储区
四种存储方式：自动的(auto)、静态的(static)、寄存器的(register)、外部的(extern)

• auto(动态)
  局部变量不声明static，都是动态分配存储空间，在调用函数时系统分配存储空间，调用结束自动释放存储空间，称自动变量，用auto声明（auto int b,c=3;）
• static(静态)
  局部变量的值在函数调用结束后不消失而保留原值，起占用的存储单元不释放，下一次调用时，变量已经有值，是上一次结束调用的值，称静态局部变量，用static声明
• register(包含静态和动态方式)
  程序用到哪一个变量的值，由控制器发出指令将内存中该变量的值送到运算器中，为提高执行效率，允许将局部变量的值放到CPU寄存器中
• extern(静态)
  外部定义的全局变量，可在程序中各个函数所引用，可在一个文件内声明外部变量，也可在多个文件声明外部变量。如果想只限于本文件引用，可定义外部变量时加一个static声明

7. 变量的定义和声明

定义：需要建立存储空间，如 int a
声明：不需要建立存储空间，如 extern a；

8. 内部函数和外部函数

• 内部函数
  一个函数只能被本文件中其他函数调用，定义时在前面加static
  如static int fun(int a,int b)
• 外部函数
  定义函数是，加上extern，可供其他函数调用，如果省略extern隐含为外部函数
  调用外部函数，用extern对函数声明，表示该函数是在其他文件中定义的外部函数

6. 预处理

• 预处理命令
  宏定义、文件包含、条件定义，这些命令以#开头，如#define 、#include
• 宏定义
  #define 标识符 字符串
  #define PI 3.1415926
  可以层层置换
  带参数的宏定义：不是简单的字符串替换，还要进行参数替换
  #define 宏名(参数表) 字符串
  #define S(a,b) ab //Area=S(3,2) 结果为32=6
• 文件包含
  指一个源文件可以将另一个源文件全部内容包含
  被包含文件与其所在文件，编译后是同一个文件
• 条件编译
  是对部分内容指定编译的条件，使其满足一定条件才进行编译
  几种形式
  #ifdef #ifndef #if
  #else
  #endif

六、指针

1. 指针

• 地址和指针
  地址：内存区每个字节有一个编号
  按变量地址存取变量值的方式称"直接访问"，将变量的地址存到另一个变量中称"间接访问"
  指针：一个变量的地址称该变量的指针
  32位平台任何指针类型都是4字节
• 指针的定义和引用
  定义步骤：定义变量类型，*修饰变量，建立关系
  int num=10;
  int p;
  p=#
  指针变量中只能存放地址
  & 是取地址、是取值
  举例：142
  []和()关系：[]是()的缩写

2. 数组指针

• 数组元素的指针就是数组元素的地址 举例：选择法排序，151
  定义指向数组元素的指针：int a[10]; int *p; 赋值：p=&a[0];
• 引用数组元素：下标法：a[i] 指针法：(a+i)或(p+i)
  数组名作函数参数：数组名是数组首元素地址，传递的值是地址，要求形参是指针变量
  四种情况：形参和实参都用数组名、实参数组名形参指针变量、形参实参都用指针变量、实参指针变量形参数组名
  指向同一数组的两个指针变量可以相减，可以相互赋值，不可以相加

int arr[5]={10,20,30,40};
int *p=&arr[0];
printf("%d\n",*p++); //10
printf("%d\n",(*p)++); //20
printf("%d\n",*(p++)); //21

• 本质是数组，只是数组每个元素是 指针

int num1=10,num2=20,num3=20;
int *arr[3]={&num1,&num2,&num3};

• 多维数组指针

int arr[3][4];
int (*p)[4];
p=arr; //p和arr等价的前提是 二维的列数4和指针4相等

int a[3][4]={{1,3,5,7}，{9,11,13,15}，{17,19,21,23}}，首行首地址是2000

表达式	含义
a	二维数组名，指向a[0]，即0行首地址 2000
a[0]、*(a+0)、*a	0行0列元素地址 2000
a+1、&a[1]	1行首地址 2008
a[1]、*(a+1)	1行0列元素,a[1][0]地址 2008
a[1]+2、*(a+1)+2、&a[1][2]	1行2列元素，a[1][2]地址 2012
(a[1]+2)、(*(a+1)+2)、a[1][2]	1行2列元素a[1][2]的值 13

3. 指针作为函数的参数

想在函数内部修改外部变量的值，需要将外部变量的地址传给函数

void swap(int *a,int *b)
{
int tmp;
tmp=*a;
*a=*b;
*b=tmp;
}
//调用
swap(&date1,&date2)

4. 函数指针

本质是指针变量，保存函数的入口地址

int mul(int a,int b)
{
	return a*b;
}
int cal(int a, int b, int (*fun)(int,int))
{
	return fun(a,b);
}
void point8()
{
	printf("%d\n",cal(20,10,mul));
}

5. 字符串与指针

字符数组存放字符串：char strint[]=“I love you”；
字符指针指向字符串：char * *string=“I love you”；
对字符串字符的存取可用：下标法、指针法
字符数组只能对各个元素赋值，不能用char str[14]; str=“I love you”;
字符指针变量，可以用char * *a; a=“I love you”; 赋给a的不是字符，而是第一个元素的地址
字符指针变量，赋初值，char *a=“I am” 等价于char * *a; a=“I am”;
字符数组，赋初值，char str[4]={“am”}; 不能等价char str[4]; str[]=“am”;
字符数组，编译时为它分配内存单元，有确定的地址，字符指针变量，如果未分配地址值，并未执行具体一个字符数据
指针变量的值是可以改变的

6. 字符串处理函数

以str开头的都是遇到\0自动结束
strcat(str1,str2); //把2接到1后面，结果放在1中
strcpy(str1,str2); //把2复制到1中，1长度不小于2,\0也要复制
strcmp(str1,str2); //比较1和2，自左到右比，直到遇到不同或\0结束，1=2值为0,1>(<)2值为正\负数
strlen(str); //字符串长度，不包括\0
strlwr(str); //将字符串中大写字母换成小写
strupr(str); //小写换大写
strchr(str1,ch); //查找字符串中，字符c出现的位置，返回c和后面的，失败返回null
strstr(str1,str2); //查找字符串，字符串str2出现的位置，返回str2和后面的，失败返回null
strtok(str," : "); //字符串切割函数，失败返回NULL
第一次切割，str是首元素地址
第2-n次切割，str执行NULL
atoi、atol、atof:将字符串转成int long float型
sscanf(“abcDeFABC”,%[a-z],buf); //提取a-z
举例：97页

7. const

const int *p;  //const修饰的是*，而不是p，*p只读，*p可读可写
int * const p; //const修饰的是p，而不是*，*p可读可写，p只读

8. 动态内存申请

• malloc函数
  void *malloc(int size);
  成功：返回空间起始地址，失败：返回NULL
  对于malloc申请的空间，内容不确定，一般要用memset情空

void test01()
{
int *addr=NULL;
addr=(int *)malloc(sizeof(int)); //前后类型都要是int，进行了强制类型转换
memset(addr, 0, sizeof(int));
free(addr); //释放空间
}

• calloc函数
  void *calloc(size_t nmemb, size_t size)
  在堆中申请 nmemb块，每块size大小

• realloc函数
  void *realloc(void *s, int newsize)
  追加，在s指向的内存上重新申请内存，新的内存大小是newsize，包含之前的，因为s是起始位置

七、结构体和共用体

1. 结构体

• 结构体定义
  定义结构体类型时，没有分配控件，不能赋值

//先定义类型，再定义变量
struct stu
{
int num;
char name[32];
int age;
};
struct stu lucy;

//定义类型的同时定义变量
struct stu
{
int num;
char name[32];
int age;
}lucy;

//定义一次性结构体
struct
{
int num;
char name[32];
int age;
}lucy;

• 结构体调用
  调用
  左边是普通结构体变量：lucy.num,lucy.name,lucy.age
  左边是地址：p->num,lp->name,p->age

把一个结构体赋值给另一个

// 方法1：逐个赋值
bob.num = lucy.num;
strcpy(bob.name,lucy.name);
bob.age = lucy.age;
// 方法2：相同类型的结构体变量，直接赋值
bob=lucy;
// 方法3：方法2的底层实现
memcpy(&bob,&lucy,sizeof(struct stu));

• 结构体数组
  struct stu arr[5];

2. typedef

• typedef给类型起别名，步骤：
  先用类型定义变量：int a;
  用别名替换变量名：int INT32;
  前面加typedef：typedef int INT32;

3. 共用体

• union
  共用体空间由最大的决定，是最后一次赋值有效

4. 枚举

将变量的值一一列举出来，变量的值只限于列举出来的值的范围内

• 定义
  enum 枚举名
  {
  枚举值表(也称枚举元素)
  }；

八、文件

1. 文件

• 文件存取过程
  程序数据区(内存)----文件缓冲区(系统/程序)—文件(磁盘0
  缓冲区目的：提供存取效率
• 磁盘文件的分类
  物理上所有磁盘文件都是以字节为单位进行顺序存储
  从用户或操作系统使用角度分为：
  文本文件：基于字符编码的文件(ASCII、UNICODE等，可用记事本打开)
  二进制文件：基于值编码的文件(把磁盘中的数据按在内存中的存储形式原样输出到磁盘上，提高效率，但不好打开)
  C语言不能直接操作文件，要用库函数间接对文件进行操作
• 库函数操作文件的相关信息，不是文件数据

2. 定义文件指针

FILE *fp=NULL;

• 说明：
  FILE是系统用typedef定义出来的有关文件信息的一种结构体类型
  FILE结构体含有文件名、文件状态、文件当前位置等信息
  一般操作文件前，要定义一个文件指针指向将要操作的文件

3. 文件打开和关闭

• 文件打开fopen()
  FILE *fp = NULL;
  fp=fopen(文件名，文件使用方式);
  文件名：要操作文件的名字，可包含路径信息

• 文件使用方式：读、写、文本或二进制
  r：只读方式打开，文件不存在返回NULL
  w：只写方式，文件不存在创建，文件存在则清空内容
  a：追加方式打开，文件不存在创建，存在在结尾追加
  +：同时以读写打开，即rw
  b：二进制文件
  t：文本文件，默认是t，可省略
  打开方式与文件的存储无关，与操作系统有关
  fp文件指针，打开失败返回空

• 文件关闭fclose()

// 打开文件、关闭文件
FILE *fp_aaa = NULL;
fp_aaa=fopen("aaa.txt"，"r+");
if(fp_aaa==NULL)
printf("file open error");
fclose(fp_aaa);

4. 文件读写

• 顺序读写
  字节读写函数：fgetc()、fputc()
  字符串读写函数：fgets()、fputs()
  数据库读写函数：fread()、fwrite()
  格式化读写函数：fscanf()、fprintf()
• 字节读写
  ch=fgetc(fp);
  文本文件：读到结尾返回EOF
  二进制文件：读到结尾，使用fconf判断结尾
  fputc(ch,fp);
  输出失败，返回一个EOF
  EOF是stdi0.h定义的常量，值为-1
• 字符串读写
  fgets(str,n,fp);
  从fp指向的文件中读入n-1个字符，在读入n-1个字符之前遇到换行符或EOF，读入结束，并读取换行符，在最后加一个’\0’，str为存放数据的首地址
  读取成功返回字符串首元素地址
  读取失败，返回NULL
  fputs(“china”,fp);
  第一个参数可以是字符串常量、字符数组名、字符指针
  字符串末尾的’\0’不会写到文件中
• 数据块的读写
  fread(buffer,size,count,fp);
  fwrite(buffer,size,count,fp);
  buffer：指向存储数据空间的首地址的指针
  size：一次读写的数据块的大小
  count：要读写的数据块个数
  返回值：实际读写的数据块数
  fwrite将内存的数据原样的输出到文件中，写入文件的数据不便于用户查看但不会影响程序读取
• 随机读写
  rewind(fp);
  复位文件流(将文件内部的位置指针移到文件首部)
  ftell(fp);
  获得文件流目前的读写位置
  返回值：距离文件首部的字节数
  fseek(fp,位移量,起始点);
  移到文件流的读写位置(一般用于二进制文件)
  位移量：以起始点为基点，向前、后移动的字节数
  起始位置：
  文件开头 SEEK_SET 0
  文件当前位置 SEEK_CUR 1
  文件末尾 SEEK_END 2
• 文件格式化操作
  fprintf(文件指针,格式化字符串,输出表列)；
  fscanf(文件指针,格式化字符串,输入表列);
  用fprintf和fscnaf对磁盘文件读写使用方便，但在输入时要将ASCII码转换为二进制形势，输出时将二进制形式转换为字符，花费时间较多。
  在内存与磁盘频繁交换数据的情况下，最好用fread和fwrite函数

5. 文件结束和出错检测

• 文件结束检测
  feof(fp);
  文件未结束返回0，文件结束返回非0
• 读写文件出错
  ferror(fp)；
  检查文件在用输入输出函数进行读写时是否出错(比如只读方式打开文件，却调用写函数)
  返回0表示未出错，否则有错
• 文件出错标志和文件结束标志置0
  clearerr(fp);
  清除出错标志和文件结束标志，使他们值为0，无返回值