learnxinyminutes-docs/zh-cn/c-cn.html.markdown
Marcel Ribeiro Dantas, Ph.D 3bb69ae289
Fix language name
2022-08-01 09:46:50 +02:00

624 lines
20 KiB
C
Raw Blame History

This file contains ambiguous Unicode characters

This file contains Unicode characters that might be confused with other characters. If you think that this is intentional, you can safely ignore this warning. Use the Escape button to reveal them.

---
language: C
filename: learnc-cn.c
contributors:
- ["Adam Bard", "http://adambard.com/"]
translators:
- ["Chenbo Li", "http://binarythink.net/"]
- ["Jakukyo Friel", "http://weakish.github.io"]
lang: zh-cn
---
C语言在今天仍然是高性能计算的主要选择
C大概是大多数程序员用到的最接近底层的语言了C语言原生的速度就很高了C的手动内存管理
```c
// 单行注释以//开始。仅适用于C99或更新的版本。
/*
多行注释是这个样子的。C89也适用。
*/
// 常数: #define 关键词
#define DAYS_IN_YEAR 365
// 以枚举的方式定义常数
enum days {SUN = 1, MON, TUE, WED, THU, FRI, SAT};
// MON自动被定义为2TUE被定义为3以此类推。
// 用#include来导入头文件
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
// <尖括号>间的文件名是C标准库的头文件。
// 标准库以外的头文件,使用双引号代替尖括号。
#include "my_header.h"
// 函数的签名可以事先在.h文件中定义
// 也可以直接在.c文件的头部定义。
void function_1(char c);
void function_2(void);
// 如果函数调用在main()之后那么必须声明在main()之前
// 先声明一个函数原型
int add_two_ints(int x1, int x2); // 函数原型
// 你的程序的入口是一个返回值为整型的main函数
int main() {
// 用printf打印到标准输出可以设定格式
// %d 代表整数, \n 代表换行
printf("%d\n", 0); // => 打印 0
// 所有的语句都要以分号结束
///////////////////////////////////////
// 类型
///////////////////////////////////////
// 在使用变量之前我们必须先声明它们。
// 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
// int型整型变量一般占用4个字节
int x_int = 0;
// short型短整型变量一般占用2个字节
short x_short = 0;
// char型字符型变量会占用1个字节
char x_char = 0;
char y_char = 'y'; // 字符变量的字面值需要用单引号包住
// 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
long x_long = 0;
long long x_long_long = 0;
// float一般是用32位表示的浮点数字
float x_float = 0.0;
// double一般是用64位表示的浮点数字
double x_double = 0.0;
// 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
// 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
unsigned short ux_short;
unsigned int ux_int;
unsigned long long ux_long_long;
// 单引号内的字符是机器的字符集中的整数。
'0' // => 在ASCII字符集中是48
'A' // => 在ASCII字符集中是65
// 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
// sizeof(T) 可以返回T类型在运行的机器上占用多少个字节
// 这样你的代码就可以在各处正确运行了
// sizeof(obj)返回表达式(变量、字面量等)的尺寸
printf("%zu\n", sizeof(int)); // => 4 (大多数的机器字长为4)
// 如果`sizeof`的参数是一个表达式那么这个参数不会被演算VLA例外见下
// 它产生的值是编译期的常数
int a = 1;
// size_t是一个无符号整型表示对象的尺寸至少2个字节
size_t size = sizeof(a++); // a++ 不会被演算
printf("sizeof(a++) = %zu where a = %d\n", size, a);
// 打印 "sizeof(a++) = 4 where a = 1" 在32位架构上
// 数组必须要被初始化为具体的长度
char my_char_array[20]; // 这个数组占据 1 * 20 = 20 个字节
int my_int_array[20]; // 这个数组占据 4 * 20 = 80 个字节
// (这里我们假设字长为4)
// 可以用下面的方法把数组初始化为0:
char my_array[20] = {0};
// 索引数组和其他语言类似 -- 好吧其实是其他的语言像C
my_array[0]; // => 0
// 数组是可变的,其实就是内存的映射!
my_array[1] = 2;
printf("%d\n", my_array[1]); // => 2
// 在C99 C11中是可选特性变长数组VLA也可以声明长度。
// 其长度不用是编译期常量。
printf("Enter the array size: "); // 询问用户数组长度
char buf[0x100];
fgets(buf, sizeof buf, stdin);
// strtoul 将字符串解析为无符号整数
size_t size = strtoul(buf, NULL, 10);
int var_length_array[size]; // 声明VLA
printf("sizeof array = %zu\n", sizeof var_length_array);
// 上述程序可能的输出为:
// > Enter the array size: 10
// > sizeof array = 40
// 字符串就是以 NUL (0x00) 这个字符结尾的字符数组,
// NUL可以用'\0'来表示.
// (在字符串字面量中我们不必输入这个字符,编译器会自动添加的)
char a_string[20] = "This is a string";
printf("%s\n", a_string); // %s 可以对字符串进行格式化
/*
也许你会注意到 a_string 实际上只有16个字节长.
第17个字节是一个空字符(NUL)
而第18, 19 和 20 个字符的值是未定义。
*/
printf("%d\n", a_string[16]); // => 0
// byte #17值为0181920同样为0
// 单引号间的字符是字符字面量
// 它的类型是`int`,而 *不是* `char`
// (由于历史原因)
int cha = 'a'; // 合法
char chb = 'a'; // 同样合法 (隐式类型转换
// 多维数组
int multi_array[2][5] = {
{1, 2, 3, 4, 5},
{6, 7, 8, 9, 0}
}
// 获取元素
int array_int = multi_array[0][2]; // => 3
///////////////////////////////////////
// 操作符
///////////////////////////////////////
// 多个变量声明的简写
int i1 = 1, i2 = 2;
float f1 = 1.0, f2 = 2.0;
int a, b, c;
a = b = c = 0;
// 算数运算直截了当
i1 + i2; // => 3
i2 - i1; // => 1
i2 * i1; // => 2
i1 / i2; // => 0 (0.5,但会被化整为 0)
f1 / f2; // => 0.5, 也许会有很小的误差
// 浮点数和浮点数运算都是近似值
// 取余运算
11 % 3; // => 2
// 你多半会觉得比较操作符很熟悉, 不过C中没有布尔类型
// 而是用整形替代
// (C99中有_Bool或bool。)
// 0为假, 其他均为真. (比较操作符的返回值总是返回0或1)
3 == 2; // => 0 (false)
3 != 2; // => 1 (true)
3 > 2; // => 1
3 < 2; // => 0
2 <= 2; // => 1
2 >= 2; // => 1
// C不是Python —— 连续比较不合法
int a = 1;
// 错误
int between_0_and_2 = 0 < a < 2;
// 正确
int between_0_and_2 = 0 < a && a < 2;
// 逻辑运算符适用于整数
!3; // => 0 (非)
!0; // => 1
1 && 1; // => 1 (且)
0 && 1; // => 0
0 || 1; // => 1 (或)
0 || 0; // => 0
// 条件表达式 ? :
int a = 5;
int b = 10;
int z;
z = (a > b) ? a : b; // 10 “若a > b返回a否则返回b。”
// 增、减
char *s = "iLoveC"
int j = 0;
s[j++]; // "i" 返回s的第j项然后增加j的值。
j = 0;
s[++j]; // => "L" 增加j的值然后返回s的第j项。
// j-- 和 --j 同理
// 位运算
~0x0F; // => 0xF0 (取反)
0x0F & 0xF0; // => 0x00 (和)
0x0F | 0xF0; // => 0xFF (或)
0x04 ^ 0x0F; // => 0x0B (异或)
0x01 << 1; // => 0x02 (左移1位)
0x02 >> 1; // => 0x01 (右移1位)
// 对有符号整数进行移位操作要小心 —— 以下未定义:
// 有符号整数位移至符号位 int a = 1 << 32
// 左移位一个负数 int a = -1 << 2
// 移位超过或等于该类型数值的长度
// int a = 1 << 32; // 假定int32位
///////////////////////////////////////
// 控制结构
///////////////////////////////////////
if (0) {
printf("I am never run\n");
} else if (0) {
printf("I am also never run\n");
} else {
printf("I print\n");
}
// While循环
int ii = 0;
while (ii < 10) { // 任何非0的值均为真
printf("%d, ", ii++); // ii++ 在取值过后自增
} // => 打印 "0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, "
printf("\n");
int kk = 0;
do {
printf("%d, ", kk);
} while (++kk < 10); // ++kk 先自增,再被取值
// => 打印 "0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, "
printf("\n");
// For 循环
int jj;
for (jj=0; jj < 10; jj++) {
printf("%d, ", jj);
} // => 打印 "0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, "
printf("\n");
// *****注意*****:
// 循环和函数必须有主体部分,如果不需要主体部分:
int i;
for (i = 0; i <= 5; i++) {
; // 使用分号表达主体null语句
}
// 多重分支switch()
switch (some_integral_expression) {
case 0: // 标签必须是整数常量表达式
do_stuff();
break; // 如果不使用break控制结构会继续执行下面的标签
case 1:
do_something_else();
break;
default:
// 假设 `some_integral_expression` 不匹配任何标签
fputs("error!\n", stderr);
exit(-1);
break;
}
///////////////////////////////////////
// 类型转换
///////////////////////////////////////
// 在C中每个变量都有类型你可以将变量的类型进行转换
// (有一定限制)
int x_hex = 0x01; // 可以用16进制字面量赋值
// 在类型转换时,数字本身的值会被保留下来
printf("%d\n", x_hex); // => 打印 1
printf("%d\n", (short) x_hex); // => 打印 1
printf("%d\n", (char) x_hex); // => 打印 1
// 类型转换时可能会造成溢出,而且不会抛出警告
printf("%d\n", (char) 257); // => 1 (char的最大值为255假定char为8位长)
// 使用<limits.h>提供的CHAR_MAX、SCHAR_MAX和UCHAR_MAX宏可以确定`char`、`signed_char`和`unisigned char`的最大值。
// 整数型和浮点型可以互相转换
printf("%f\n", (float)100); // %f 格式化单精度浮点
printf("%lf\n", (double)100); // %lf 格式化双精度浮点
printf("%d\n", (char)100.0);
///////////////////////////////////////
// 指针
///////////////////////////////////////
// 指针变量是用来储存内存地址的变量
// 指针变量的声明也会告诉它所指向的数据的类型
// 你可以使用得到你的变量的地址,并把它们搞乱,;-)
int x = 0;
printf("%p\n", &x); // 用 & 来获取变量的地址
// (%p 格式化一个类型为 void *的指针)
// => 打印某个内存地址
// 指针类型在声明中以*开头
int* px, not_a_pointer; // px是一个指向int型的指针
px = &x; // 把x的地址保存到px中
printf("%p\n", (void *)px); // => 输出内存中的某个地址
printf("%zu, %zu\n", sizeof(px), sizeof(not_a_pointer));
// => 在64位系统上打印“8 4”。
// 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(取消引用)
// 注意: 是的,这可能让人困惑,'*'在用来声明一个指针的同时取消引用它。
printf("%d\n", *px); // => 输出 0, 即x的值
// 你也可以改变指针所指向的值
// 此时你需要取消引用上添加括号,因为++比*的优先级更高
(*px)++; // 把px所指向的值增加1
printf("%d\n", *px); // => 输出 1
printf("%d\n", x); // => 输出 1
// 数组是分配一系列连续空间的常用方式
int x_array[20];
int xx;
for (xx=0; xx<20; xx++) {
x_array[xx] = 20 - xx;
} // 初始化 x_array 为 20, 19, 18,... 2, 1
// 声明一个整型的指针并初始化为指向x_array
int* x_ptr = x_array;
// x_ptr现在指向了数组的第一个元素(即整数20).
// 这是因为数组通常衰减为指向它们的第一个元素的指针。
// 例如,当一个数组被传递给一个函数或者绑定到一个指针时,
//它衰减为(隐式转化为)一个指针。
// 例外: 当数组是`&`操作符的参数:
int arr[10];
int (*ptr_to_arr)[10] = &arr; // &arr的类型不是`int *`
// 它的类型是指向数组的指针数组由10个int组成
// 或者当数组是字符串字面量(初始化字符数组)
char arr[] = "foobarbazquirk";
// 或者当它是`sizeof`或`alignof`操作符的参数时:
int arr[10];
int *ptr = arr; // 等价于 int *ptr = &arr[0];
printf("%zu, %zu\n", sizeof arr, sizeof ptr); // 应该会输出"40, 4"或"40, 8"
// 指针的增减多少是依据它本身的类型而定的
// (这被称为指针算术)
printf("%d\n", *(x_ptr + 1)); // => 打印 19
printf("%d\n", x_array[1]); // => 打印 19
// 你也可以通过标准库函数malloc来实现动态分配
// 这个函数接受一个代表容量的参数,参数类型为`size_t`
// 系统一般会从堆区分配指定容量字节大小的空间
// (在一些系统,例如嵌入式系统中这点不一定成立
// C标准对此未置一词。
int *my_ptr = malloc(sizeof(*my_ptr) * 20);
for (xx=0; xx<20; xx++) {
*(my_ptr + xx) = 20 - xx; // my_ptr[xx] = 20-xx
} // 初始化内存为 20, 19, 18, 17... 2, 1 (类型为int
// 对未分配的内存进行取消引用会产生未定义的结果
printf("%d\n", *(my_ptr + 21)); // => 谁知道会输出什么
// malloc分配的区域需要手动释放
// 否则没人能够再次使用这块内存,直到程序结束为止
free(my_ptr);
// 字符串通常是字符数组,但是经常用字符指针表示
// (它是指向数组的第一个元素的指针)
// 一个优良的实践是使用`const char *`来引用一个字符串字面量,
// 因为字符串字面量不应当被修改(即"foo"[0] = 'a'犯了大忌)
const char* my_str = "This is my very own string";
printf("%c\n", *my_str); // => 'T'
// 如果字符串是数组,(多半是用字符串字面量初始化的)
// 情况就不一样了,字符串位于可写的内存中
char foo[] = "foo";
foo[0] = 'a'; // 这是合法的foo现在包含"aoo"
function_1();
} // main函数结束
///////////////////////////////////////
// 函数
///////////////////////////////////////
// 函数声明语法:
// <返回值类型> <函数名称>(<参数>)
int add_two_ints(int x1, int x2){
return x1 + x2; // 用return来返回一个值
}
/*
函数是按值传递的。当调用一个函数的时候,传递给函数的参数
是原有值的拷贝(数组除外)。你在函数内对参数所进行的操作
不会改变该参数原有的值。
但是你可以通过指针来传递引用,这样函数就可以更改值
例子:字符串本身翻转
*/
// 类型为void的函数没有返回值
void str_reverse(char *str_in){
char tmp;
int ii = 0;
size_t len = strlen(str_in); // `strlen()`` 是C标准库函数
for(ii = 0; ii < len / 2; ii++){
tmp = str_in[ii];
str_in[ii] = str_in[len - ii - 1]; // 从倒数第ii个开始
str_in[len - ii - 1] = tmp;
}
}
/*
char c[] = "This is a test.";
str_reverse(c);
printf("%s\n", c); // => ".tset a si sihT"
*/
// 如果引用函数之外的变量必须使用extern关键字
int i = 0;
void testFunc() {
extern int i; // 使用外部变量 i
}
// 使用static确保external变量为源文件私有
static int i = 0; // 其他使用 testFunc()的文件无法访问变量i
void testFunc() {
extern int i;
}
//**你同样可以声明函数为static**
///////////////////////////////////////
// 用户自定义类型和结构
///////////////////////////////////////
// Typedefs可以创建类型别名
typedef int my_type;
my_type my_type_var = 0;
// struct是数据的集合成员依序分配按照
// 编写的顺序
struct rectangle {
int width;
int height;
};
// 一般而言,以下断言不成立:
// sizeof(struct rectangle) == sizeof(int) + sizeof(int)
//这是因为structure成员之间可能存在潜在的间隙为了对齐[1]
void function_1(){
struct rectangle my_rec;
// 通过 . 来访问结构中的数据
my_rec.width = 10;
my_rec.height = 20;
// 你也可以声明指向结构体的指针
struct rectangle *my_rec_ptr = &my_rec;
// 通过取消引用来改变结构体的成员...
(*my_rec_ptr).width = 30;
// ... 或者用 -> 操作符作为简写提高可读性
my_rec_ptr->height = 10; // Same as (*my_rec_ptr).height = 10;
}
// 你也可以用typedef来给一个结构体起一个别名
typedef struct rectangle rect;
int area(rect r){
return r.width * r.height;
}
// 如果struct较大你可以通过指针传递避免
// 复制整个struct。
int area(const rect *r)
{
return r->width * r->height;
}
///////////////////////////////////////
// 函数指针
///////////////////////////////////////
/*
在运行时,函数本身也被存放到某块内存区域当中
函数指针就像其他指针一样(不过是存储一个内存地址) 但却可以被用来直接调用函数,
并且可以四处传递回调函数
但是,定义的语法初看令人有些迷惑
例子通过指针调用str_reverse
*/
void str_reverse_through_pointer(char *str_in) {
// 定义一个函数指针 f.
void (*f)(char *); // 签名一定要与目标函数相同
f = &str_reverse; // 将函数的地址在运行时赋给指针
(*f)(str_in); // 通过指针调用函数
// f(str_in); // 等价于这种调用方式
}
/*
只要函数签名是正确的,任何时候都能将任何函数赋给某个函数指针
为了可读性和简洁性函数指针经常和typedef搭配使用
*/
typedef void (*my_fnp_type)(char *);
// 实际声明函数指针会这么用:
// ...
// my_fnp_type f;
// 特殊字符
'\a' // bell
'\n' // 换行
'\t' // tab
'\v' // vertical tab
'\f' // formfeed
'\r' // 回车
'\b' // 退格
'\0' // null通常置于字符串的最后。
// hello\n\0. 按照惯例,\0用于标记字符串的末尾。
'\\' // 反斜杠
'\?' // 问号
'\'' // 单引号
'\"' // 双引号
'\xhh' // 十六进制数字. 例子: '\xb' = vertical tab
'\ooo' // 八进制数字. 例子: '\013' = vertical tab
// 打印格式:
"%d" // 整数
"%3d" // 3位以上整数 (右对齐文本)
"%s" // 字符串
"%f" // float
"%ld" // long
"%3.2f" // 左3位以上、右2位以上十进制浮
"%7.4s" // (字符串同样适用)
"%c" // 字母
"%p" // 指针
"%x" // 十六进制
"%o" // 八进制
"%%" // 打印 %
///////////////////////////////////////
// 演算优先级
///////////////////////////////////////
//---------------------------------------------------//
// 操作符 | 组合 //
//---------------------------------------------------//
// () [] -> . | 从左到右 //
// ! ~ ++ -- + = *(type)sizeof | 从右到左 //
// * / % | 从左到右 //
// + - | 从左到右 //
// << >> | 从左到右 //
// < <= > >= | 从左到右 //
// == != | 从左到右 //
// & | 从左到右 //
// ^ | 从左到右 //
// | | 从左到右 //
// && | 从左到右 //
// || | 从左到右 //
// ?: | 从右到左 //
// = += -= *= /= %= &= ^= |= <<= >>= | 从右到左 //
// , | 从左到右 //
//---------------------------------------------------//
```
## 更多阅读
[K&R, aka "The C Programming Language", C程序设计语言](https://en.wikipedia.org/wiki/The_C_Programming_Language)。它是关于C最重要的一本书由C的创作者撰写。不过需要留意的是它比较古老了因此有些不准确的地方。
[Learn C the hard way](http://learncodethehardway.org/c/)
[compl.lang.c Frequently Asked Questions](http://c-faq.com/)。
使[Linux内核编码风格](https://www.kernel.org/doc/Documentation/process/coding-style.rst)
Google吧
[1] http://stackoverflow.com/questions/119123/why-isnt-sizeof-for-a-struct-equal-to-the-sum-of-sizeof-of-each-member