C语言基础知识梳理
零、概述一、变量和基本类型（一）基本类型1、有符号常见类型大小及其范围2、浮点数范围来由及其有效数字3、字面值常量（1）十进制字面值（2）浮点数字面值（3）指定字面值类型
4、字符和字符串常量5、总结
（二）变量1、定义变量2、常用特殊前缀3、数组与初始化变量4、变量作用域（1）局部变量与全局变量的差别
（三）字符串（四） 自定类型——结构体
二、表达式三、语句（一）条件语句1、if语句2、switch语句
（二）迭代语句1、while语句2、do while语句3、for语句
（三）跳转语句
四、函数（一）函数一般格式（二）函数声明（三）结构体中的函数
五、指针（一）定义（二）结构体与指针（三）数组与指针
六、文件读取（一）文本文件（二）二进制文件
七、编译预处理指令与.h文件（一）编译预处理指令1、# include < stdio.h >2、#define 名称 操作（宏定义）3、（补充）inline内联函数
（二）.h文件（三）一些常用宏
八、常用函数（一）常用函数（二）scanf和printf
零、概述
写此篇博客的目的主要是为了梳理一下c语言基础知识，因为不会像c语言教程那样有很多例子，或者按照初学c语言的顺序，所以不推荐刚学习c语言的人阅读。（期末复习可以看看）
本篇文章有什么：
对c语言系统的梳理对一些使用的细节进行梳理解答对使用c语言时产生的一些疑惑本篇内容基于“C语言程序设计-浙江大学-翁恺”、“C++ Primer”部分内容以及个人理解进行梳理，不充分之处欢迎指出
一、变量和基本类型
（一）基本类型
1、有符号常见类型大小及其范围
1byte(字节)=8bit(位)；每个bit就是一个0或者1，byte是c语言里面数据的最小单位
常用2的次方： 27=128 28=256 215=32,768 216=65,536 231=2,147,483,648 232=4,294,967,296 263=9,223,372,036,854,775,808 264=18,446,744,073,709,551,616
类型含义32位编译器中大小(一般)64位编译器中大小(一般)最小值(32位)最大值(32位)bool(stdbool.h)布尔类型1byte1bytefalsetruechar单个字符1byte1byte-2727-1short短整形2byte2byte-215215-1int整形4byte4byte-231231-1long长整形4byte8byte-231231-1long long长整形8byte8byte-263263-1float单精度浮点数4byte4byte-21272128double双精度浮点数8byte8byte-2102321024long double扩展精度浮点数12byte16byte-216383216384char*字符常量或字符串常量4byte8byte无意义无意义
2、浮点数范围来由及其有效数字
这里单独讨论一下浮点数的取值范围，浮点数都遵循IEEE754标准，所以： 4*8=32位的float的第1位是符号位，第2~9位有8位是指数位，第10~32位有23位是尾数位 那么可以很容易看到float的范围是[-1*2127≈1.7*1038, 1*2128≈3.4*1038]
因为转换成IEEE754都要进行标准化，也就是将原来的整数点整数的形式转化成二进制点二进制的形式，然后将点的位置移动到左边第一个1(2)之后，产生指数位。规定点之后的数填在尾数位上，所以31位前暗含了1(2)，所以上面的范围会先乘个1。 32位的指数位 = 移位数（左移一位+1，右移一位-1）+ 127得出。所以负数只有127（127-127=0），而正数有128（127+128=255）
8*8=64位的double的第1位是符号位，第2~12位有11位是指数位，第13~64位有52位是尾数位 那么可以很容易看到float的范围是[-1*21023≈8.988*10307, 1*21024≈1.797693*10308] 12*8=96或16*8=128位的long double的第1位是符号位，第2~16位有15位是指数位，在32位系统中第17~96位有80位是尾数位，在64位系统中第17~128位有112位是尾数位，那么范围是[-1*216383≈5.9*104931, 1*216384≈1.1897*104932]（与尾数大小无关）。 其实float的范围就已经非常非常大了，那为什么还会有double甚至long double呢，这是因为浮点数能准确记录量级，但是无法准确记录太长的数字，数字的有效位数值取决于尾数位的长度，我们可以总结成下表：
类型有效位数计算有效位数float223+1=16,777,2168-1=7double252+1=9,007,199,254,740,99216-1=15long double280+1=2.4*10 24 / 2112+1=1.038*103425-1=24 / 35-1=34
3、字面值常量
（1）十进制字面值
对于一个20(10)=24(8)=14(16)，在c语言中对应表达为20(10进制)、024(8进制)、0x14(16进制)。 默认情况下，十进制字面值的类型是int，如果int装不下就是long，再装不下就是long long。
（2）浮点数字面值
对于一个浮点数可以表示为314.159(10)也可以表示为3.14159e+2(科学记数法)。 默认情况下，浮点数字面值是一个double
（3）指定字面值类型
整形字面值后缀最小匹配类型例子u / Uunsigned20u / 20Ul / Llong20l / 20Lll / LLlong long20ll / 20LL浮点形字面值f / Ffloat20.0f / 20.0Fl / Llong double20.0l / 20.0L
4、字符和字符串常量
形如’a’、"HelloWorld"都可以看作是常量，特别说明当例如char* s1="HelloWorld";char* s2="HelloWorld";时，s1和s2所指的都是内存中代码段的常量，可读不可写且地址相同，类似于const char* s1;
字符是以单引号’括住的单个字符，只占一个char(一个byte) 字符串以双引号"括住一系列字符，最后隐含了’\0’，所以占n+1个char(n为字符串有意义的长度)
特殊的常量：无穷，每个编译器的表示都不一样，可以使用如下代码输出：
printf("%f\n", 1/0.0); // 无穷大。我的电脑上为:1.#INF00
printf("%f\n", -1/0.0); // 无穷小。我的电脑上为:1.#INF00
printf("%f\n", 0.0/0.0); // 空。我的电脑上为:-1.#IND00
5、总结
有符号的类型（除浮点数）的范围都是由[-2n-1, 2n-1-1]（n为类型所占bit） 无符号的类型（除浮点数）的范围都是由[0, 2n-1]（n为类型所占bit） 浮点数的范围与其指数位大小有关，为[-2{[2^(m-1)]-1}, 2[2^(m-1)]]（m为指数位位数）
（二）变量
1、定义变量
变量由一个类型声明符加一个或多个变量名组成的列表（c99及以后可以在函数内任意位置定义变量），例如：
int a; // a是int类型的变量
double b=1.0; //b是double类型的变量，赋1.0为初值
char c, d; // c, d是char类型的变量
2、常用特殊前缀
extern int a; // 声明一个int类型的变量a，一般用在.h文件中声明项目全局变量
const int b=1; // 定义一个不可变的变量b，使用const关键字都要赋初值
static int c=1; // 在函数中使用，只在第一次使用时初始化，相当于作用域在函数内的全局变量
typedef long long int; // 把long long当作int使用
3、数组与初始化变量
int a=1; // 给a初始化为1
// 以下为C99加入的特性
int b[10] = {1}; // 第一个元素初始化为1，其他9个元素初始化为0
int c[10] = {0}; // 全部初始化为0，常用初始化手段
int d[10] = {[1]=1, 2, [4]=4}; // 0 1 2 0 4 0 0 0 0 0
4、变量作用域
变量有两种类型：局部变量全局变量，变量作用域即变量可使用的范围。 对于局部变量可以简单理解为大括号{}内即为一个作用域，变量在哪个大括号内，作用域就在哪。 对于全局变量的作用域就是在当前的.c文件中，在.h文件声明后可以在整个项目内使用。 对于同名变量，小作用域的变量会在其作用域中覆盖大作用域的变量。
（1）局部变量与全局变量的差别
差别因素局部变量全局变量初始值初始值取决于内存里的数(随机)一般为0，指针为null作用域仅限于大括号内.c文件甚至项目
（三）字符串
字符串在c语言中有两种形式char*和char[]，这里简单分辨下两者之间的不同。 char* c1="HelloWorld!"中，c1指向代码段中的常量，只读不写，且常量相同，指向的地址也相同。 char c2[]="HelloWorld!"中，c2指向堆栈段中的数据，可读可写，相当于把代码端的数据拷贝了出来。
（四） 自定类型——结构体
结构体可以看作是一种个基础类型复合的类型。
// 声明如下：
struct DATE{
int year, month, day;
};
// 几种定义方式如下：
struct DATE date1; // 不赋初值
struct DATE date2={2020, 4, 5}; // 根据结构体中的顺序赋初值，这里是年月日
struct DATE date3 = {.year=2020, .day=5}; // 给单独变量赋初值
struct DATE *date4 = &date3; // 用指针取date3地址（指针后面会单独说）
// 几种赋值方式如下：
date3 = (struct DATE){.year=1999}; // 将数据强制转换成struct DATE类型赋值
date3 = date2; // 自动赋值
date3.year=2010; // 对变量中单一元素赋值
date4->year=2010; // 对指针所指变量中的单一元素赋值
// 常用声明
typedef struct DATE2{
int year, month, day;
} D;
D date5; // 这样就可以不用写struct DATE2这么一长串，取而代之用D来表示
扩展：union union作为关键字与struct类似，但是struct中每个成员都是单独的内存，而union只占最大成员变量的大小，通常用与二进制与十进制的转换。
union DATE{
int year;
int month;
int day;
}; /* 一个union DATE只有一个int大小 */
扩展：enum枚举，枚举类似#define，但是有体系些（c语言的枚举不好用）
// 声明枚举, 默认下标RED:0, YELLOW:1, GREEN:2
enum COLOR1 {RED1, YELLOW1, GREEN1};
// 自定下标
enum COLOR2 {RED2=1, YELLOW2, GREEN2=5};
二、表达式
这里给出运算符优先级
优先级运算符名称或含义使用形式结合方向说明1[]数组下标数组名[整型表达式]左到右 ()圆括号（表达式）/函数名(形参表).成员选择（对象）对象.成员名->成员选择（指针）对象指针->成员2-负号运算符-算术类型表达式右到左单目运算符(type)强制类型转换(纯量数据类型)纯量表达式++自增运算符++纯量类型可修改左值表达式单目运算符--自减运算符--纯量类型可修改左值表达式单目运算符*取值运算符*指针类型表达式单目运算符&取地址运算符&表达式单目运算符!逻辑非运算符!纯量类型表达式单目运算符~按位取反运算符~整型表达式单目运算符sizeof长度运算符sizeof 表达式 / sizeof(类型)3/ 除 表达式/表达式 左到右双目运算符*乘表达式*表达式双目运算符%余数（取模）整型表达式%整型表达式双目运算符4+加表达式+表达式左到右双目运算符-减表达式-表达式双目运算符5<<左移整型表达式<<整型表达式左到右双目运算符>>右移整型表达式>>整型表达式双目运算符6>大于表达式>表达式左到右双目运算符>=大于等于表达式>=表达式双目运算符<小于表达式<表达式双目运算符<=小于等于表达式<=表达式双目运算符7==等于表达式==表达式左到右双目运算符!=不等于表达式!= 表达式双目运算符8&按位与整型表达式&整型表达式左到右双目运算符9^按位异或整型表达式^整型表达式左到右双目运算符10|按位或整型表达式|整型表达式左到右双目运算符11&&逻辑与表达式&&表达式左到右双目运算符12||逻辑或表达式||表达式左到右双目运算符13?:条件运算符表达式1? 表达式2: 表达式3右到左三目运算符14=赋值运算符可修改左值表达式=表达式右到左/=除后赋值可修改左值表达式/=表达式*=乘后赋值可修改左值表达式*=表达式%=取模后赋值可修改左值表达式%=表达式+=加后赋值可修改左值表达式+=表达式-=减后赋值可修改左值表达式-=表达式<<=左移后赋值可修改左值表达式<<=表达式>>=右移后赋值可修改左值表达式>>=表达式&=按位与后赋值可修改左值表达式&=表达式^=按位异或后赋值可修改左值表达式^=表达式|=按位或后赋值可修改左值表达式|=表达式15,逗号运算符表达式,表达式,…左到右从左向右顺序结合 总结优先度： 特殊运算符(括号、地址类) > 单目运算符 > 算数运算符(乘除>加减) > (移位运算) > 判断运算符(比较>相等) > (位运算) > 逻辑运算符(&&>||) > 三目运算符 > 赋值运算符 > 逗号运算符
针对十进制字面值 <<：左移数据，相当于乘2(右边填0) >>：右移数据，相当于除2（unsigned左填0，signed左边填原来的最高位（因为负数移位还要是负数））
三、语句
简单语句：;，只有一个分号的空语句。 复合语句：由{}大括号嵌套起来的语句，空块(括号里什么都没用)等于空语句。
（一）条件语句
1、if语句
if语句一般格式：if…else if…else（翻译为如果…否则如果…否则）
if (age>18) { // 如果年龄大于18岁
} else if(age<18) { // 如果年龄小于18岁
} else { // 上面的都不满足
}
可用搭配： if... if...else if... if...eles... if...else if...else if...else...
tips: （1）if依据后面的条件语句的结果进行判断，非0为真，0为假 （2）else不需要接条件 （3）if语句后面不要接;
2、switch语句
switch语句一般格式：
switch(ch){ // switch是传入整数并判断整数进行判断
case 'a':
...
break;
case 'b':
...
break;
default:
...
}
tips: （1）case只是入口，所以每个case都要用break;跳出 （2）default类型if语句中的else，即上面的case都不满足时进入 （3）switch只能传入整数进行判断，上面的例子就是将char类型的ch转换成了ASCII码进行比较 （4）switch后面不要接;
（二）迭代语句
1、while语句
while语句的一般格式：
while(条件){
语句
}
tips: （1）while适用于不知道次数的循环 （2）while后面不要接;
2、do while语句
do while语句的一般格式：
do{
语句
}while(条件);
tips: （1）do while适用于不知道次数且要先做一遍的循环 （2）do while后面要接; （3）do while后面要接; （4）do while后面要接;
3、for语句
for语句的一般格式：
for (初始化变量; 条件; 变量操作) {
语句
}
int n=10; // 定义循环次数
// 例子1，循环n次
for (int i=0; i ; } 等价于 int i=0; while(i ; // 语句 i++; } // 例子2，多参数 for (int i=0, j=10; i ; } 等价于 int i=0, j=10; while(i ; // 语句 i++; j--; } tips: （1）for适用于知道次数的循环 （2）for后面不要接; （3）for可以压缩行数，简化部分使用while的情况 （三）跳转语句 break;直接跳出当前条件语句或迭代语句，能且只能 跳出 当前 的 一个 语句。 continue;在 条件语句 中表示什么都不做（替代空语句）；在 迭代语句 中表示 直接进入下一轮循环，不执行完当前循环 。 goto;跳转到指定位置（该位置必须有声明），例子： start: // goto声明 ... // 语句 ... // 语句 ... // 语句 goto start; //跳转到start声明位置 ！！！注意，goto仅推荐用于跳出多重循环，例如： for (int i=0; i for (int j=0; j for (int k=0; k if (跳出条件) { goto end; } } } } end: 四、函数 （一）函数一般格式 返回值类型 函数名(形参列表) { ...语句... return 返回值; } // 例子，main函数 int main(){ return 0; } tips: （1）特殊的返回值类型void(什么都不返回)，此时return 返回值;写为return;。 （2）形参列表为空时，表明不需要传入函数。 （二）函数声明 函数声明一般写在程序开头。尽管部分c语言编译器没有要求在调用函数时，就要知道函数格式。但是让编译器提前知道格式，就可以在编译时进行检查，防止我们错误使用了函数。 有一函数定义如下： int f(int a){ return a; } 那么函数的声明可以写成： int f(int a); 或者 int f(int); 特殊的对于返回值和参数都是void的函数，声明可以写成： void f(void); （三）结构体中的函数 如果能在结构体中写函数，那么结构体就更接近一个类了，例子如下： struct SHOWDATE{ void (*show)(int year, int month, int day); }; static void show(int year, int month, int day){ printf("%d-%d-%d", year, month, day); } static SHOWDATE showDate={.show=show}; int main(){ showDate.show(2020, 1, 1); return 0; } 五、指针 （一）定义 int a=10; int *p=&a; // （1）（2） *p = 12; // （3） int * const p1; // （4） const int * p2; // （5） int const * p3; （1）*代表这是一个指针类型。具体到例子中就一个int*类型，代表p存放一个指向int类型的地址 （2）&代表取地址。在例子中就是取int类型变量的地址，即变量a的地址 （3）*p代表一个变量，这个变量就是p所指地址里面的变量 （4）int * const p1;不能修改p里的地址 （5）const int * p2;和int const * p3;不能修改p里地址对应的值 （二）结构体与指针 typedef strcut stDATE{ int year, month, day; } DATE; int main(){ DATE date1={2020, 1, 1}; DATE* date2=&date1; date1.year=2019; date2->month=2; printf("%d-%d-%d", date1.year, date1.month, date1.day); return 0; } （1）结构体变量访问结构体成员使用.，结构体指针变量访问结构体成员使用->。 （三）数组与指针 int a[10] = {0} // （1）、（2） int *p = a; // （3） void *q = (void*)p; // （4） int *new = (int*)malloc(10*sizeof(int)); // （5） free(new); （1）int a[10]里面的a实际上是数组第一个变量的地址，所以可以int *p = a;。 （2）*(p+n)与a[n]等价。 （3）int*指针变量加上一个数n，代表指针变量的数值加上n*32(int的bit)得到偏移。 （4）q表示未定的类型（类似char*但不一样）。 （5）使用int*指针变量来创建数组，使用完要free（程序关闭会自动释放，如果程序长时间使用则会造成内存泄露）。 其他： char c[][]错误; char c[][10]正确且限制大小; char *c[]正确,c[n]是一个char*的字符或字符串 char **c正确,一个指向指针的指针 六、文件读取 （一）文本文件 函数定义： FILE* fopen(const char* restrict path, const char* restrict mode); // 打开文件。参数：路径，模式 int fclose(FILE* stream); // 关闭文件 fscanf(FILE*, ...); // 文件读取（类似scanf，只是加了第一个参数，具体在八） fprintf(FILE*, ...); // 文件输出（类似printf，只是加了第一个参数，具体在八） fopen的mode选项： r：只读 r+：读写，从文件头开始 w：只写，清空或新建 w+：读写，清空或新建 a：追加，追加或新建 …x：只新建，若存在则不能打开(wx、ax等) 例子： FILE* p=fopen("file", "r"); if(fp) { ... fclose(fp); } （二）二进制文件 函数定义（打开文件和关闭文件与文本文件一致）： // ptr:读入字符串存放的变量、size*nmemb:读多少字符、stream:文件句柄 size_t fread(void* ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE* stream); size_t fwrite(const void* ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE* stream); 二进制文件读写主要是读写结构体，现在不常用，因为可移植性不好，不如读写文件 七、编译预处理指令与.h文件 （一）编译预处理指令 在c语言中，所有#开头的语句都是编译预处理指令。 c语言编译经过 .c——处理编译预处理指令——》 .i——c编译器编译成汇编文件——》 .s——生成目标代码文件——》 .o——生成可执行文件——》 #.out / .exe 四步得到可执行文件，第一步就是处理编译预处理指令。 1、# include < stdio.h > # include 2、#define 名称 操作（宏定义） # define被称为宏定义，格式为# define 名称 操作 例子： #define PI 3.14159 #define cube(x) (x*x*x) int main(){ cube(3); return 0; } 可以用宏定义定义一个变量PI或一个方法cube。 宏定义定义方法看起来很方便，但十分不推荐初学者使用，因为宏定义的方法是没有类型的，而且运算顺序也不好理解（看上面 二、表达式 15个运算等级的表，就知道多复杂了）。 如果确实想用类似宏定义的方式来定义函数，可以使用下面的方法。 3、（补充）inline内联函数 inline char *dbtest(int a) { return (a % 2 > 0 ? "奇" : "偶"); } （二）.h文件 .h文件主要用来声明对应.c文件里面的变量或函数，把.c文件里面的声明放到.h文件就可以了（全局变量需要加上extern前缀）。 导入标准库时推荐使用<>，如# include （三）一些常用宏 printf("%d", __LINE__); // 输出当前语句行号 printf("%s", __FILE__); // 输出当前文件名 printf("%s", __DATE__); // 输出编译日期 printf("%s", __TIME__); // 输出编译时间 printf("%d", __STDC__); // 当要求程序严格遵循ANSIC标准时该标识符被赋值为1 printf("%s", __FUNC__); // 输出当前函数名 八、常用函数 （一）常用函数 size_t = unsigned int 库名函数定义解释默认size_t sizeof(type_name)返回bytestring.hsize_t strlen(const char *s)返回s的字符串长度（不包括最后的\0）string.hint strcmp(const char *s1, const char *s2)比较两个字符串，返回0:相等; 1:s1>s2; -1:s1 （二）scanf和printf scanf（stdio.h）函数声明：int scanf(const char *format, …) format格式：%[flag]type printf（stdio.h）函数声明：int printf(const char *format, …) format格式：%[flags][width][.prec][hlL]type flag含义-跟width一起用，左对齐(%-9d)+正数强制输出正号(%+9d) 可以%±9d/%-+9d空正常输出0数字前填充0(%09d) 不可以%-09d(因为负号已经是左对齐了) width / prec含义number最小字符数.number小数点后位数。%9.2f:一共9位，小数点后2位(正数部分7位)*将number放到后面作为参数使用(%*d, number, int).*将.number放到后面作为参数使用(%.*d, .number, int) hlL含义hh单个字节(char 1byte)hshort(2byte)llong(4byte)lllong long(8byte)Llong double(16byte) type用于含义i / dint接受整数值并将它表示为有符号的十进制整数，i是老式写法uunsigned int无符号10进制整数ounsigned int无符号8进制整数(不输出前缀0）x / Xunsigned int无符号16进制整数，x对应的是abcdef，X对应的是ABCDEF（不输出前缀0x)f / F / lfdouble单精度浮点数和双精度浮点数用f(lf 在C99开始加入标准，意思和 f 相同)e / Edouble科学计数法表示的数，此处"e"的大小写代表在输出时用的“e”的大小写g / Gdouble有效位数，如：%.8g表示单精度浮点数保留8位有效数字。cchar字符型。可以把输入的数字按照ASCII码相应转换为对应的字符s /char * / wchar_t *字符串。输出字符串中的字符直至字符串中的空字符（字符串以’\0‘结尾，这个’\0’即空字符p指针(void *)以16进制形式输出指针n读入/写出的个数(int *)到此字符之前为止，一共输出的字符个数，不输出文本%无不进行转换，输出字符‘%’（百分号）本身m无打印errno值对应的出错内容,(例: printf("%m\n"); )