C语言基础知识

Posted 2021-08-07 帅次

字节

什么是字节

        字节是存储数据的基本单位，并且是硬件所能访问的最小单位。

        内存中存储数据的最小单位是"位"。字节是存储数据的基本单位，位是存储数据的最小单位，不要混淆了。

什么是位

        计算机要处理的数据（诸如数字、文字、符号、图形、音频、视频等）是以二进制的形式存放在内存中的；硬件通过地址总线访问内存的，而地址是以字节为单位进行分配的，所以地址总线只能精确到字节，所以将字节作为最小的可操作单元，8个比特(Bit)称为一个字节(Byte)。

字节换算

        存储单位主要有bit(位)、B(字节)、KB(千字节)、MB(兆字节)、GB(千兆字节)、TB(太字节)、PB(拍字节)、EB(艾子节)。它们之间主要有如下换算关系:

1B=8bit;1KB=1024B;1MB=1024KB;1GB=1024MB; 1TB=1024GB;1PB=1024TB;1EB=1024PB。

        其中B是Byte的缩写，TB(太字节)、PB(拍字节)、EB(艾子节)用的比较少。

        例如计算机的内存是8GB，那么它能存放多少个0或1(即能存放多少位)呢?        

        8×1024×1024×1024×8位。

进制

        进制是学习计算机语言最基本的知识，所以一定要掌握。进制就是逢几进一，r进制就是逢r进一。计算机只能识别二进制，计算机中的数据只有0和1，逢二进一，就是二进制。人类最习惯使用的是十进制，而为了实际需要，又建立了八进制和十六进制。八进制就是逢八进一，十六进制就是逢十六进一。

        C语言中可以使用的进制有二进制、八进制、十进制、十六进制。

二进制

        二进制由0和1两个数字组成，使用时必须以0b或0B(不区分大小写)开头，例如：

int a = 0b110;  //换算成十进制为 6=(0x1+1x2+1x4)
int b = 0b110110;  //换算成十进制为 54=(0x1+1x2+1x4+0x8+1x16+1x32)
int c = -0B100001;  //换算成十进制为 -33=-(1x1+...+1x32)

        注意: 标准的C语言并不支持上面的二进制写法，只是有些编译器自己进行了扩展，才支持二进制数字。

八进制

        八进制由0~7八个数字组成，使用时必须以0开头(注意是数字 0,不是字母o)，例如：

int a = 013;  //换算成十进制为 11=(3x1+1x8)
int b = 0101;  //换算成十进制为 65=(1x1+0x8+1x64)
int c = -0177777;  //换算成十进制为 -65535=(7x1+7x8+7x64+7x512+7x4096+1x32768)

十六进制

        十六进制由数字0~9、字母A~F 或 a~f（不区分大小写）组成，使用时必须以0x或0X（不区分大小写）开头，例如：

int a = 0X2A;  //换算成十进制为 42=(10x1+2x16)
int b = -0XA0;  //换算成十进制为 -160=(0x1+10x16)
int c = 0xffff;  //换算成十进制为 65535=(15x16x0+15x16+15x16x16+15x16x16x16)

十进制

        十进制由0~9 十个数字组成，没有任何前缀，和我们平时的书写格式一样。

进制转换

        上面讲了r进制转十进制。可以说十进制是任意进制间相互转换的桥梁，任何进制都可以先转换成十进制，然后再转换成需要的进制。

进制数的输出

        C语言中常用的整数有 short、int 和 long 三种类型，通过 printf 函数，可以将它们以八进制、十进制和十六进制的形式输出。

        八进制数字和十进制数字不区分大小写，所以格式控制符都用小写形式(有些编译器不支持大写可能会报错)。

十六进制数字的表示用到了英文字母，有大小写之分，要在格式控制符中体现出来：

• %hx、%x 和 %lx 中的x小写，表明以小写字母的形式输出十六进制数；

• %hX、%X 和 %lX 中的X大写，表明以大写字母的形式输出十六进制数。 以不同进制的形式输出整数，例：

#include <stdio.h>
int main()
{
    short a = 0b110110;  //二进制数字
    int b = 0101;  //八进制数字
    long c = 0xffff;  //十六进制数字
    printf("a=%ho, b=%o, c=%lo\\n", a, b, c);  //以八进制形似输出
    printf("a=%hd, b=%d, c=%ld\\n", a, b, c);  //以十进制形式输出
    printf("a=%hx, b=%x, c=%lx\\n", a, b, c);  //以十六进制形式输出(字母小写)
    printf("a=%hX, b=%X, c=%lX\\n", a, b, c);  //以十六进制形式输出(字母大写)
    return 0;
}

运行结果：

a=66, b=101, c=177777
a=54, b=65, c=65535
a=36, b=41, c=ffff
a=36, b=41, c=FFFF

        从这个例子可以发现，一个数字不管以何种进制来表示，都能够以任意进制的形式输出。数字在内存中始终以二进制的形式存储，其它进制的数字在存储前都必须转换为二进制形式；同理，一个数字在输出时要进行逆向的转换，也就是从二进制转换为其他进制。

输出时加上前缀

        注意上面的例子，会发现有一点小瑕疵，如果只看输出结果：

        对于八进制数字，它没法和十进制、十六进制区分，因为八进制、十进制和十六进制都包含 0~7 这几个数字。

        对于十进制数字，它没法和十六进制区分，因为十六进制也包含 0~9 这几个数字。如果十进制数字中还不包含 8 和 9，那么也不能和八进制区分了。

        对于十六进制数字，如果没有包含 a~f 或者 A~F，那么就无法和十进制区分，如果还不包含 8 和 9，那么也不能和八进制区分了。

        区分不同进制数字的一个简单办法就是，在输出时带上特定的前缀。在格式控制符中加上#即可输出前缀，如%#x、%#o、%#lX、%#ho 等，例：

#include <stdio.h>
int main()
{
    short a = 0b110110;  //二进制数字
    int b = 0101;  //八进制数字
    long c = 0xffff;  //十六进制数字
   
   printf("a=%#ho, b=%#o, c=%#lo\\n", a, b, c);  //以八进制形似输出
    printf("a=%hd, b=%d, c=%ld\\n", a, b, c);  //以十进制形式输出
    printf("a=%#hx, b=%#x, c=%#lx\\n", a, b, c);  //以十六进制形式输出（字母小写）
    printf("a=%#hX, b=%#X, c=%#lX\\n", a, b, c);  //以十六进制形式输出（字母大写）出（字母大写）

    return 0;
}

运行结果：

a=066, b=0101, c=0177777
a=54, b=65, c=65535
a=0x36, b=0x41, c=0xffff
a=0X36, b=0X41, c=0XFFFF

        十进制数字没有前缀，所以不用加#。如果你加上了，那么它的行为是未定义的，有的编译器支持十进制加#，只不过输出结果和没有加#一样，有的编译器不支持加#，可能会报错，也可能会导致奇怪的输出；但是，大部分编译器都能正常输出，不至于当成一种错误。

数据类型

        在 C 语言中，数据类型指的是用于声明不同类型的变量或函数的一个广泛的系统。变量的类型决定了变量存储占用的空间，以及如何解释存储的位模式。

        C语言基本数据类型：

整型数据类型的存储大小和值范围的细节：

sizeof 操作符

获取某个数据类型的长度可以使用 sizeof 操作符，例：

#include <stdio.h>
int main()
{
    short a = 10;
    int b = 100;
    int short_length = sizeof a;
    int int_length = sizeof(b);
    int long_length = sizeof(long);
    int char_length = sizeof(char);
    printf("short=%d, int=%d, long=%d, char=%d\\n", short_length, int_length, long_length, char_length);
    return 0;
}

Win64 环境下的运行结果：

short=2, int=4, long=8, char=1

浮点类型占用的存储空间以及它的范围值，例：

#include <stdio.h>
#include <float.h>
int main()
{
   printf("float 存储最大字节数 : %lu \\n", sizeof(float));
   printf("float 最小值: %E\\n", FLT_MIN );
   printf("float 最大值: %E\\n", FLT_MAX );
   return 0;
}

%E为以指数形式输出单、双精度实数 运行结果：

float 存储最大字节数 : 4 
float 最小值: 1.175494E-38
float 最大值: 3.402823E+38

变量

        变量其实只不过是程序可操作的存储区的名称。C 中每个变量都有特定的类型，类型决定了变量存储的大小和布局，该范围内的值都可以存储在内存中，运算符可应用于变量上。

变量命名规则：

• 变量的名称可以由字母、数字和下划线字符组成。

• 必须以字母或下划线开头。

• 大写字母和小写字母是不同的，因为 C 是大小写敏感的。

• 不能和保留字同名(关键字);

C中的变量定义

int a;

        int 是整数。a 是我们给这块区域起的名字；当然也可以叫其他名字，例如 scc、2016 等。

        注意：int 和 a 之间是有空格的，它们是两个词。最后的分号，int a表达了完整的意思，是一个语句，要用分号来结束。

C语言中这样向内存中放整数：

a=520;

        = 是一个新符号，它在数学中叫“等于号”，例如 1+2=3，但在C语言中，这个过程叫做赋值(Assign)。赋值是指把数据放到内存的过程。

把上面的两个语句连起来：

int a;
a=520;

        就520放到了一块叫做 a 的内存区域。你也可以写成一个语句：

int a=520;

        a 中的整数不是一成不变的，只要我们需要，随时可以更改。更改的方式就是再次赋值，例如：

int a=520;
a=1314;
a=6666;

        第二次赋值，会把第一次的数据覆盖（擦除）掉，也就是说，a 中最后的值是6666，1314、520已经不存在了，再也找不回来了。

        因为 a 的值可以改变，所以我们给它起了一个形象的名字，叫做变量(Variable)。

int a;

        创造了一个变量 a，我们把这个过程叫做变量定义。a=520;把520交给了变量 a，我们把这个过程叫做给变量赋值；又因为是第一次赋值，也称变量的初始化，或者赋初值。

        你可以先定义变量，再初始化，例如：

int scc;
scc=888;

        也可以在定义的同时进行初始化，例如：

int scc=888;

        这两种方式是等价的。

连续定义多个变量

int a, b, c;
float m = 4.22, n = 77.75;
char p, q = 'c';

        连续定义的多个变量以逗号,分隔，并且要拥有相同的数据类型；变量可以初始化，也可以不初始化。

常量

        常量是固定值，在程序执行期间不会改变。这些固定的值，又叫做字面量。

        常量可以是任何的基本数据类型，比如整数常量、浮点常量、字符常量，或字符串字面值，也有枚举常量。

        常量就像是常规的变量，只不过常量的值在定义后不能进行修改。

整数常量

        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 */

浮点常量

        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 */

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。下面咱列出了一些这样的转义序列码：

        咱们实践一下子，例：

#include <stdio.h>
int main()
{
   printf("Hello\\t帅次\\n\\n");
   return 0;
}

运行结果：

Hello 帅次

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"

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。例：

#include <stdio.h>
#define a 40   
#define b 13
#define NEWLINE '\\n'
int main()
{
   int scc;  
   scc = a * b;
   printf("value of scc : %d", scc);
   printf("%c", NEWLINE);
   return 0;
}

运行结果：

value of scc : 520

• 使用 const 关键字。例：

#include <stdio.h>
int main()
{
   const int  a = 40;
   const int  b  = 13;
   const char NEWLINE = '\\n';
   int scc;  
   scc = a * b;
   printf("value of scc : %d", scc);
   printf("%c", NEWLINE);
   return 0;
}

运行结果：

value of scc : 520

注意：把常量定义为大写字母形式，是一个很好的编程习惯。

如有错误，烦请斧正