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language: c
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filename: learnc.c
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contributors:
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- ["Adam Bard", "http://adambard.com/"]
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translators:
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- ["Chenbo Li", "http://binarythink.net/"]
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lang: zh-cn
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C语言在今天仍然是高性能计算的主要选择。
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C大概是大多数程序员用到的最接近底层的语言了，但是C语言本身不仅可以用来提升程序运行的速度
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注意看看C语言的文档，你就会知道C语言在内存管理方面的强大也是其他语言无法比拟的。
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```c
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// 用“//”来实现单行注释
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/*
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多行注释是这个样子的
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*/
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// 用#include来导入头文件
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#include <stdlib.h>
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#include <stdio.h>
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#include <string.h>
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// 函数的标签(signature)应该放在.h文件中，并且引入到程序顶部
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// 也可以直接放到你的.c文件的最上面
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void function_1();
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void function_2();
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// c程序的入口是一个返回值为int型的函数，名字叫做main
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int main() {
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// 用printf来实现标准输出，这种输出也可以用格式来控制
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// %d 代表一个整数, \n 代表一个新行
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printf("%d\n", 0); // => 输出 0
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// 所有的语句都要以分号结束
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///////////////////////////////////////
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// 类型
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// 在使用变量之前我们必须先声明它们。
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// 变量在声明时需要指明其类型，而类型能够告诉系统这个变量所占用的空间
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// int型（整型）变量一般占用4个字节
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int x_int = 0;
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// short型（短整型）变量一般占用2个字节
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short x_short = 0;
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// char型（字符型）变量会占用1个字节
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char x_char = 0;
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char y_char = 'y'; // 字符变量的字面值需要用单引号包住
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// long型（长整型）一般需要4个字节到8个字节; 而long long型则至少需要8个字节（64位）
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long x_long = 0;
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long long x_long_long = 0;
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// float一般是用32位表示的浮点数字
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float x_float = 0.0;
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// double一般是用64位表示的浮点数字
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double x_double = 0.0;
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// 整数类型也可以有无符号的类型表示。这样这些变量就无法表示负数
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// 但是无符号整数所能表示的范围就可以比原来的整数大一些
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unsigned char ux_char;
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unsigned short ux_short;
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unsigned int ux_int;
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unsigned long long ux_long_long;
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// char类型一定会占用1个字节，但是其他的类型却会因具体机器的不同而各异
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// sizeof(T) 可以返回T类型在运行的机器上占用多少个字节
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// 这样你的代码就可以在各处正确运行了
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// 比如
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printf("%lu\n", sizeof(int)); // => 4 (字长为4的机器上)
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// 数组必须要在开始被初始化为特定的长度
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char my_char_array[20]; // 这个数组占据 1 * 20 = 20 个字节
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int my_int_array[20]; // 这个数组占据 4 * 20 = 80 个字节
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// (这里我们假设字长为4)
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// 可以用下面的方法把数组初始化为0:
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char my_array[20] = {0};
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// 对数组任意存取就像其他语言的方式 -- 其实是其他的语言像C
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my_array[0]; // => 0
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// 数组是可变的，其实就是内存的映射！
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my_array[1] = 2;
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printf("%d\n", my_array[1]); // => 2
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// 字符串就是以 NUL (0x00) 这个字符结尾的字符数组,
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// 这个字符可以用'\0'来表示.
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// (在字符串字面值中我们不必输入这个字符，编译器会自动添加的)
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char a_string[20] = "This is a string";
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printf("%s\n", a_string); // %s 可以对字符串进行格式化
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/*
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也许你会注意到 a_string 实际上只有16个字节长.
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第17个字节是一个空字符(NUL)
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而第18, 19 和 20 个字符的值是不确定的。
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*/
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printf("%d\n", a_string[16]); // => 0
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///////////////////////////////////////
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// 操作符
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int i1 = 1, i2 = 2; // 多个变量声明的简写
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float f1 = 1.0, f2 = 2.0;
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// 算数运算
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i1 + i2; // => 3
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i2 - i1; // => 1
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i2 * i1; // => 2
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i1 / i2; // => 0 (0.5 会被化整为 0)
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f1 / f2; // => 0.5, 也许会有很小的误差
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// 取余运算
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11 % 3; // => 2
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// 比较操作符我们也很熟悉, 但是有一点，C中没有布尔类型
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// 而是用整形替代
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// 0 就是 false, 其他的就是 true. (比较操作符的返回值则仅有0和1)
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3 == 2; // => 0 (false)
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3 != 2; // => 1 (true)
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3 > 2; // => 1
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3 < 2; // => 0
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2 <= 2; // => 1
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2 >= 2; // => 1
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// 逻辑运算符需要作用于整数
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!3; // => 0 (非)
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!0; // => 1
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1 && 1; // => 1 (且)
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0 && 1; // => 0
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0 || 1; // => 1 (或)
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0 || 0; // => 0
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// 位运算
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~0x0F; // => 0xF0 (取反)
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0x0F & 0xF0; // => 0x00 (和)
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0x0F | 0xF0; // => 0xFF (或)
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0x04 ^ 0x0F; // => 0x0B (异或)
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0x01 << 1; // => 0x02 (左移1位)
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0x02 >> 1; // => 0x01 (右移1位)
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///////////////////////////////////////
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// 控制结构
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if (0) {
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printf("I am never run\n");
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} else if (0) {
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printf("I am also never run\n");
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} else {
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printf("I print\n");
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||
}
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// While循环
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int ii = 0;
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while (ii < 10) {
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printf("%d, ", ii++); // ii++ 在取值过后自增
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} // => 输出 "0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, "
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printf("\n");
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int kk = 0;
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do {
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printf("%d, ", kk);
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} while (++kk < 10); // ++kk 先自增，在被取值
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||
// => 输出 "0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, "
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||
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||
printf("\n");
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||
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// For 循环
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int jj;
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for (jj=0; jj < 10; jj++) {
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printf("%d, ", jj);
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} // => 输出 "0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, "
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||
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||
printf("\n");
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///////////////////////////////////////
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// 类型转换
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///////////////////////////////////////
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// 在C中每个变量都有类型，你可以将变量的类型进行转换
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int x_hex = 0x01; // 可以用16进制赋值
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// 在类型转换时，数字本身的值会被保留下来
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printf("%d\n", x_hex); // => 输出 1
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printf("%d\n", (short) x_hex); // => 输出 1
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printf("%d\n", (char) x_hex); // => 输出 1
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// 类型转换时可能会造成溢出，而且不会抛出警告
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printf("%d\n", (char) 257); // => 1 (char的最大值为255)
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// 整数型和浮点型可以互相转换
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printf("%f\n", (float)100); // %f 表示单精度浮点
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printf("%lf\n", (double)100); // %lf 表示双精度浮点
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printf("%d\n", (char)100.0);
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///////////////////////////////////////
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// 指针
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// 指针变量是用来储存内存地址的变量
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// 指针变量的定义也会告诉你指向的地址的变量的类型
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// 你也可以得到某个变量的地址，并对它们进行操作
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int x = 0;
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printf("%p\n", &x); // 用 & 来获取变量的地址
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// (%p 表示一个指针)
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// => 输出某个内存地址
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// 指针类型在定义是需要以*结束
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int* px; // px是一个指向int型的指针
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px = &x; // 把x的地址保存到px中
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printf("%p\n", px); // => 输出内存中的某个地址
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// 要得到某个指针指向的内容的值，可以在指针前加一个*来取得（去引用）
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printf("%d\n", *px); // => 输出 0, 即x的值
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// 你也可以改变指针所指向的值
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// 此时你需要在*运算符后添加一个括号，因为++比*的优先级更高
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(*px)++; // 把px所指向的值增加2
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printf("%d\n", *px); // => 输出 1
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printf("%d\n", x); // => 输出 1
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int x_array[20]; // 数组是分配一系列连续空间的常用方式
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int xx;
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for (xx=0; xx<20; xx++) {
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x_array[xx] = 20 - xx;
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} // 初始化 x_array 为 20, 19, 18,... 2, 1
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// 生命一个变量为指向整型的指针类型，并初始化为指向x_array
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int* x_ptr = x_array;
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// x_ptr现在指向了数组的第一个元素(即整数20).
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// 事实上数组本身就是指向它的第一个元素的指针
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printf("%d\n", *(x_ptr)); // => 输出 20
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printf("%d\n", x_array[0]); // => 输出 20
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// 指针的增减多少是依据它本身的类型而定的
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printf("%d\n", *(x_ptr + 1)); // => 输出 19
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printf("%d\n", x_array[1]); // => 输出 19
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// 你也可以通过标准库函数malloc来实现动态分配
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// 这个函数接受一个代表容量的参数
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// 系统会从堆区分配指定容量字节大小的空间
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int* my_ptr = (int*) malloc(sizeof(int) * 20);
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for (xx=0; xx<20; xx++) {
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*(my_ptr + xx) = 20 - xx; // my_ptr[xx] = 20-xx 也可以
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} // 初始化内存为 20, 19, 18, 17... 2, 1 (as ints)
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// 如果对一些未分配的内存取值则会得到未知的结果
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printf("%d\n", *(my_ptr + 21)); // => 谁知道会输出什么
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// 当你通过malloc得到一块区域后，你需要释放它
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// 否则没人能够再次使用这块内存，直到程序结束为止
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free(my_ptr);
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// 字符串通常是字符数组，但是经常用字符指针表示
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// 指针:
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char* my_str = "This is my very own string";
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printf("%c\n", *my_str); // => 'T'
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function_1();
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} // main函数结束
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///////////////////////////////////////
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// 函数
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// 函数声明语法:
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// <返回值类型> <函数名称>(<参数>)
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int add_two_ints(int x1, int x2){
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return x1 + x2; // 用return来返回一个值
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}
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/*
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函数是按值传递的, 但是你可以通过传递参数来传递引用，这样函数就可以更改值
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||
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例子：字符串本身翻转
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*/
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// 类型为void的函数没有返回值
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void str_reverse(char* str_in){
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char tmp;
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int ii=0, len = strlen(str_in); // Strlen 是C标准库函数
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for(ii=0; ii<len/2; ii++){
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tmp = str_in[ii];
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||
str_in[ii] = str_in[len - ii - 1]; // 从倒数第ii个开始
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||
str_in[len - ii - 1] = tmp;
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||
}
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||
}
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||
/*
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||
char c[] = "This is a test.";
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str_reverse(c);
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printf("%s\n", c); // => ".tset a si sihT"
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*/
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///////////////////////////////////////
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// 用户自定义类型和结构
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///////////////////////////////////////
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// Typedefs可以创建类型别名
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typedef int my_type;
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my_type my_type_var = 0;
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// 结构是一系列数据的集合
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struct rectangle {
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int width;
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int height;
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};
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void function_1(){
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struct rectangle my_rec;
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// 通过 . 来访问结构中的数据
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my_rec.width = 10;
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my_rec.height = 20;
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// 你也可以声明指向结构体的指针
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struct rectangle* my_rec_ptr = &my_rec;
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// 通过取值来改变结构体的成员...
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(*my_rec_ptr).width = 30;
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// ... 或者用 -> 操作符作为简写
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my_rec_ptr->height = 10; // Same as (*my_rec_ptr).height = 10;
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}
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// 你也可以用typedef来给一个结构体起一个别名
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typedef struct rectangle rect;
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int area(rect r){
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return r.width * r.height;
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}
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///////////////////////////////////////
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// 函数指针
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///////////////////////////////////////
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/*
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在运行时，函数本身也被存放到某块内存区域当中
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函数指针就像其他指针一样, 但却可以被用来直接调用函数,
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并且可以被四处传递（就像回调函数那样）
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但是，定义的语法有可能在一开始会有些误解
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例子：通过指针调用str_reverse
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*/
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void str_reverse_through_pointer(char * str_in) {
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// 定义一个函数指针 f.
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void (*f)(char *); // 签名一定要与目标函数相同
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f = &str_reverse; // 将函数的地址在运行时赋给指针
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(*f)(str_in); // 通过指针调用函数
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// f(str_in); // 等价于这种调用方式
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||
}
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||
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||
/*
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||
只要函数签名是正确的，任何时候都能将正确的函数赋给某个函数指针
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为了可读性和简洁性，函数指针经常和typedef搭配使用：
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||
*/
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typedef void (*my_fnp_type)(char *);
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// 实际声明函数指针会这么用:
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// ...
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// my_fnp_type f;
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```
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## 更多阅读
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最好找一本 [K&R, aka "The C Programming Language", “C程序设计语言”](https://en.wikipedia.org/wiki/The_C_Programming_Language)
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其他一些比较好的资源 [Learn C the hard way](http://c.learncodethehardway.org/book/)
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除了这些，多多Google吧
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