C语言（1）

计算机基础

计算机的组成

计算机的定义

计算机：能进行计算及逻辑处理的设备。

硬件：组成计算机的物理部件（硬盘，内存条，CPU等）

​开发中对于硬件的认知：硬件包括电子设备、单片机、集成电路和嵌入式系统。

软件：计算机中运行的程序和数据

​开发中对于软件的认知：软件分为系统软件（OS）、应用软件、编程工具（编译器）

计算机的六大部件

中央处理器（CPU）:负责控制指令执行和数据计算。

内存：临时存储程序运行时的指令和数据。

输入设备：向计算机输入数据（鼠标，键盘，扫码枪等）。

输出设备：将计算机处理结果输出（显示器，打印机等）。

外存设备：永久存储数据（硬盘，U盘等）。

网络：实现设备间数据的传输和通讯。

计算机工作原理

存储程序：程序和数据预先存储在内存里。

程序控制：CPU按照指令顺序逐条执行操作。

计算机工作语言

C语言程序的开发过程

开发的三个步骤

①编辑：程序员编写源程序 .c文件。

②编译：编译器将源代码转换为可执行的二进制指令文件。

③运行：操作系统加载并执行可执行二进制程序。

C语言程序的编译过程

上面提到编译分为四个步骤：

预处理

预处理：软件分为系统软件（OS）、应用软件、编程工具（编译器）：处理宏定义（#define）,头文件包含（#include）、注释等，将头文件内容直接拷贝到当前文件。预处理需要用到预处理器。

命令：gcc -E *.c -o *.i

文件类型转换：*.c → *.i

说明：生成预处理后的C代码（文本文件）

yueqian@yueqian-vm:~$ gcc -E deom1.c -o deom1.i
yueqian@yueqian-vm:~$ cat deom1.i

编译

编译：对预处理后的代码进行语法分析，语义检查，生成汇编语言代码。编译要用到编译器。

命令：gcc -S *.c -o *.s

文件类型转换：.i/.c → *.s

说明：生成汇编代码（文本文件）

yueqian@yueqian-vm:~$ gcc -S deom1.i -o deom1.s
yueqian@yueqian-vm:~$ cat deom1.s

汇编

.汇编：将汇编代码转换为二进制代码，生成目标文件。汇编要用到汇编器。

命令：gcc -c *.s -o *.o

文件类型转换：*.s → *.o

说明：将汇编代码转为二进制目标文件（注：gcc -c *.c 等价于预处理+编译+汇编三步）

yueqian@yueqian-vm:~$ gcc -c deom1.s -o deom1.o
yueqian@yueqian-vm:~$ cat deom1.o

链接

链接：将目标文件与系统库文件、其他目标文件合并，生成可执行文件。链接要用到链接器。

命令：gcc *.c -o *

文件类型转换：*.o →可执行文件

说明：生成可执行二进制文件

C语言程序的基本结构

一个简单的C语言程序

功能：在控制台(终端)输出“Hello World!”

/*************************************************************************
> File Name: deom1.c
> Author: 蒋文辉
> Description:
> Created Time: 2026年07月28日 星期二 19时34分38秒
************************************************************************/

#include <stdio.h>//引入输入输出标准库头文件，printf()需要这个头文件

//主函数：一个*.c有且仅有1个主函数，作为程序的入口，这个函数在程序运行后自动执行
int main(int argc,char *argv[])
{
//C标准库提供的函数：向控制台输出Hello World，\\n是换行的意思，需要引用<stdio.h>
printf("Hello World\\n");
return 0;
}

#运行结果
yueqian@yueqian-vm:~$ ./a.out
Hello World

程序结构分析

①注释：用于解释代码逻辑，仅给程序员阅读。注释在编译的早期翻译阶段(预处理)被替换为空格，不参与后续编译。

②预处理指令：以 # 开头，用于包含头文件、宏定义等，如 #include <stdio.h> ， #define PI 3.1415926。

③主函数（ main 函数）：程序的唯一入口，由操作系统通过程序启动机制自动调用，不能被程序员自定义函数调用。

④函数组成：

​– 函数头：说明函数的返回值类型、函数名和参数列表。在C语言中， int main(void) 明确表示无参数，int main() 表示参数未指定（与C++不同，C中二者语义有区别）。若无参数，建议统一使用 intmain(void) 或 int main(int argc, char *argv[])

​– 函数体：用 {} 括起来，包含变量声明和语句执行的部分（语句以 ; 结尾）

⑤函数调用语句：调用已定义的函数（如： printf ，是标准库中的输出函数）

C语⾔编程规范

C语言编程需要遵循以下规范，提升代码的可读性和可维护性

缩进格式

推荐缩进4个空格（或配置编辑器将Tab键显示宽度设为4个字符），统一代码层级。

⾜够注释

对于关键代码（如函数功能、复杂逻辑、变量含义）添加注释。

合适空⾏

预处理指令与函数之间、函数与函数之间、全局变量与函数之间添加空行，区分代码模块：

/*************************************************************************
> File Name: deom1.c
> Author: 蒋文辉
> Description:
> Created Time: 2026年07月28日 星期二 20时10分45秒
************************************************************************/
// 包含头文件，预处理时，会将对应的.h文件代码全部拷贝到当前文件位置
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 宏定义：预处理阶段，会使用宏值替换掉宏名称，称作宏展开
#define R 2 // 定义一个半径
#define PI 3.1415926

int main(int argc,char *argv[])
{
//向控制台输出Hello World
printf("Hello World\\n");

// 计算圆的面积
double area = PI * R * R; // 预处理后：double area = 3.1415926 * 2 * 2

printf("%lf\\n", area);

return 0;
}

#运行结果
yueqian@yueqian-vm:~$ ./a.out
Hello World
12.566370

{}对⻬

推荐（C/C++风格）

int fun()
{
...
}

分层缩进与模块化

函数体内的代码按逻辑层次缩进，复杂逻辑拆分模块化：

int func()
{
if (..)
{
for (..)
{
printf("hello\\n");
}
}
if (..)
{
for (..)
{
printf("hello\\n");
}
}
}

单句单⾏

不将多条语句写在同一行

int main()
{
// 不推荐的写法
printf("第1行\\n"); printf("第2行\\n"); printf("第3行\\n");
// 推荐的写法
printf("第1行\\n");
printf("第2行\\n");
printf("第3行\\n");
}

标识符命名

函数名、变量名等都叫标识符，命名要见名知意，使用英文单词或短语，避免无意义的字母

int main()
{
// 不推荐的写法
int a = 21;
int b = 168;
int c = 190;
// 推荐的写法
int age = 21; // 年龄：21
int height = 168; // 身高：168
int weight = 190; // 体重：190
return 0;
}

C语⾔中的注释

C语言注释分为单行注释和多行注释，作用是解释代码、屏蔽临时无用代码、不参与编译（在预处理阶段删除）。

单⾏注释

格式：用 // 开头，注释从 // 到行尾

适用场景：变量说明、常量说明、函数调用语句、简单逻辑注释

// 注释内容

// 预处理指令：引入系统标准输入输出库（printf函数需要用到）
#include <stdio.h>
int main()
{
// 向控制台输出 hello world! \\n是换行符，必须写在 "\\n" 内部
printf("hello world!\\n");

return 0;
}

多⾏注释

格式：用 /* 开头，以 */ 结尾，可单行，可跨多行，不能嵌套

适用场景：文件头说明、函数功能说明、复杂代码块注释

/* 注释内容 */

/*
注释内容
注释内容
*/

/*
函数名：main
功能：程序入口，输出hello world!
返回值：0-表示程序正常结束
*/
int main()
{
...
}

⽂档注释

文档注释本质上还是多行注释，用于生成标准化文档，格式更加规范，一般替代传统的多行注释。

/**
* @brief 函数名：main
* @author 开发者姓名
* @date 开发时间
* @param argc 解释参数
* @param argv 解释参数
* @return 返回值说明
*/
int main(int argc, char* argv[])
{
...

return 0;
}

数据类型

数据类型决定了数据在内存中如何存储？需要多大空间？

数据：计算机需要处理的信息（数字、文字、符号、图片、音视频等），程序运行时所有数据都需要加载到内存中。

数据类型分类

基本类型（内置类型）

​– 整型（数值类型，存储整数）

​ 短整型： short （ short int 的表示），2个字节

​基本型： int （使用频率最高），4个字节

​长整型： long （ long int 的表示），32位系统4字节，64位系统8字节

​长长整型： long long （ long long int ，C99新增标准）

​– 浮点型（数值类型，存储小数/实数）

​单精度型： float ，4个字节

​双精度型： double ，8个字节

​长双精度型： long double

​– 字符型： char （存储单个字符，本质是ASCII码值），1个字节

构造类型（用户基于C语言语法定义）

指针类型（存储内存地址）

空类型

void （表示无类型，用于函数返回值，函数形参，指针类型），举例： main(void) 等价于 main()

数据类型在内存中的大小

注意： 计算机存储最小单位是 bit （位），1个 bit 仅能存储0或1；程序中最小操作单位是 Byte （字

节），1字节 = 8位；C语言中没有 Byte 这个单位，我们使用 char 表示字节。也就是 1 char =

8 bit 。

sizeof运算符使用示例

sizeof运算符，用来计算数据类型或者变量的大小，返回的是字节数

/*************************************************************************
> File Name: demo01.c
> Author: 蒋文辉
> Description:
> Created Time: 2026年07月29日 星期三 17时25分31秒
************************************************************************/

#include <stdio.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
printf("int的大小=%ld字节\\n", sizeof(int));
printf("double的大小=%ld字节\\n", sizeof(double));

return 0;
}

#运行结果
int的大小=4字节
double的大小=8字节

总结：

① 数据类型的字节大小与C语言编译系统（32位/64位）、操作系统相关；

② sizeof 是运算符（非函数），计算结果为无符号整数（只有正整数，没有负整数）；

常量

常量是程序执行过程中值不可改变的量，与变量一样需要用到内存空间存储。

整型常量

整型常量有十进制、八进制、十六进制三种表示形式；

表示形式

十进制常量

​– 组成：数字 0~9 ，不能以 0 开头， 0 自身除外

​– 注意：不能表示小数

​– 示例：正确写法： 99 ， 298， 0

​ 错误写法： 06 ， 000

八进制常量

​– 组成：数字 0~7 ，以0为前缀（不可省略）

​– 注意：不能表示小数

​– 示例：正确写法： 03 ， 062 ， 000

​ 错误写法： 039 , 255

十六进制常量

​– 组成： 0~9 + a~f / A~F ，以 0x/0X 为前缀

​– 注意：不能表示小数

​– 示例： 0xFFAEFBF 、 0X123 、 0x0 /0x00000000

后缀说明

长整型常量：在数值后加 L/l ，推荐用 L

示例： long num = 123L 明确指定为长整型，此时的 L 只起到一个标识作用，数值依然是 123

有符号和无符号

有符号（默认）：表示范围为 负数 + 0 + 正数 ，如 char 的有效范围是 -128~127 ，可以在类型前添加修饰关

键字 signed ，一般省略。

// 以下两行代码完全等价
signed int a = 10086;
int a = 10086;

无符号：表示范围 0 + 正数 （内存中负数位用来存储正数，正数范围更大），如 char 的无符号范围是

0~255 ，需要再类型前添加修饰关键字 unsigned 。

unsigned char num = 100; // 只能存储 0 ~ 255

char(有符号)范围：-128~127

char(无符号)范围：0~255

浮点型常量

浮点型常量（小数/实数）有两种表示方式：

十进制小数形式

组成：数字 0~9 ，小数点 . ，必须包含小数点（即使整数部分为0或小数部分为0）

示例： 0.123 (double，默认) / 0.123F (float)、 -12.6 、 3.0 、 0.0

注意：

​– float 类型常量需要在末尾添加 F/f ，默认浮点型常量为 double 类型。

​– 示例： float f = 0.12F （明确指定为单精度浮点型）

指数形式（科学计数法）

格式： 数字 e/E整数指数 ， e/E 表示10的幂次。

示例：

​– 正数： 12345.67→1.234567*10^4→1.23467e+4或1.234567e4（十进制小数形式 → 指数形式）

– 负数： 0.0147→1.47*10^2→1.47e-2（十进制小数形式 → 指数形式）

注意：

​– e/E 前面必须有数字（ 0~9 ），其中小数点前的整数部分取值范围为 1~9 （前导零 0 在数值上无意义，但C语法允许）

​– e/E 后面必须是整数（不能带小数），错误示例： 1.2345e3.5

​– 单精度常量需要加 f/F ，如 1.2345e3F (float)、 1.2345e3 (double，默认)

字符型常量

普通字符常量

格式：用单引号 ‘’ 括起来的单个字符。英文输入法下的字母、数字、符号等ASCII规范的字符。

示例：

​– 正确示例：如 ‘a’ , ‘A’ , ‘5’ , ‘_’ , ‘+’ , ‘\\n’

​– 错误示例：如 ‘软’ , “a”

本质：硬件存储的是ASCII规范的字符的ASCII码值，如 a 的ASCII码值为 97 ， A 的ASCII码值为 65 ,数字为48

转义字符常量

以反斜杠 \\ 开头的特殊的字符序列，用于表示控制字符或不可见字符（如换行符、制表符），常见转义符如下：

在 Linux 终端输入 man ascii 可查看所有 ASCII 字符及对应码值。

字符串常量

定义

用双引号""括起来的字符序列（可包含多个字符、数字、符号）,C语言无内置的字符串类型，字符串常量和变量均需要通过字符数组或者字符指针来实现。字符串常量末尾自动添加\\0 结束标记，但是这个标志是看不见的，也不会显示输出。

示例

"How are you ? " // 实际存储：How are you ? \\0
"hello world" // 实际存储：hello world\\0
"123456" // 实际存储：123456\\0
"" // 实际存储：\\0

输出

通过printf函数的%s格式输出：

printf("hello world!\\n"); // 推荐，内部补充%s
// 等价于
printf("%s", "hello world!\\n");

与字符常量的区别

关键：字符串常量末尾会被系统自动添加 \\0，用于标识字符串结束，这是字符串与字符常量的核心区别。

符号常量（无参宏定义）

定义

通过预处理指令#define定义的标识符，用于代表一个固定常量（预处理阶段，会直接替换成宏值）

优点

增强代码的可读性（用有意义的标识符代替魔法数字）

提升代码的可维护性（需修改常量时，仅需要修改宏定义，无需逐个修改代码）

语法格式

#define 宏名称 宏值

注意事项

① 宏名称与宏值之间用空格隔开；

② 行末不能加;（否则替换是会带入分号，导致语法错误）

③ 宏名称命名规范：字母（A~Za~z）+ 数字（0~9）+ 下划线（_），不能以数字开头。习惯上宏名使用全大写（如MAX_VALUE），小写字母也合法但较少用于宏（如max_value）

示例代码

源程序：

/*************************************************************************
> File Name: demo03.c
> Author: 蒋文辉
> Description:
> Created Time: 2026年07月29日 星期三 19时01分30秒
************************************************************************/

#include <stdio.h>

// 定义PI
// 语法：#define 全大写宏名 宏值
#define PI 3.1415926

int main(int argc,char *argv[])
{
// 实现一个圆的面积计算
// 创建一个变量，用来存放圆的半径
double r = 10;
// 计算圆的面积
double area = PI * r * r;

printf("圆的面积是：%f\\n", area);

// 计算圆的周长
double c = 2 * PI * r;
printf("圆的周长是：%f\\n", c);

return 0;
}

预处理后：

...
# 14 "demo03.c"
int main(int argc,char *argv[])
{

double r = 10;

double area = 3.1415926 * r * r;

printf("圆的面积是：%f\\n", area);

double c = 2 * 3.1415926 * r;
printf("圆的周长是：%f\\n", c);

return 0;
}

运行结果：

yueqian@st-vm:/mnt/hgfs/Code/20260729$ gcc demo03.c
yueqian@st-vm:/mnt/hgfs/Code/20260729$ ./a.out
圆的面积是：314.159260
圆的周长是：62.831852