一、C语言基础语法

C程序的基本结构

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Hello, World!\n");
    return 0;
}

以上代码组成结构如下：

• 预处理器指令：如 #include 和 #define，在编译前由预处理器处理。
• 主函数：每个 C 程序都有且只有一个 main() 函数，是程序的执行入口。
• 变量声明：声明程序中使用的变量，C89 要求声明必须在代码块最开头。
• 函数定义：定义程序中使用的函数，描述函数的具体实现逻辑。

头文件包含

• 头文件通常在程序的开头使用 #include 指令包含。头文件提供了函数和库的声明，如标准输入输出库 <stdio.h>、标准库 <stdlib.h> 等。它们定义了函数、宏、常量等使程序能够使用预定义的库函数。
• 系统头文件使用尖括号 <>，自定义头文件使用双引号 ""，两者的搜索路径不同。
• 示例：#include <stdio.h>（系统头文件）、#include "myheader.h"（自定义头文件）

宏定义

• 宏是通过 #define 指令定义的符号常量或代码片段。宏在编译前由预处理器进行文本替换，不占用运行时内存，常用于定义常量或简单的内联代码逻辑。
• 宏没有类型检查，使用时需谨慎；对于有类型要求的常量，推荐使用 const 变量替代。
• 示例：#define PI 3.14159、#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

标识符

标识符是程序中变量、函数、数组、类型等的名字，由程序员自行定义。标识符由字母（大写或小写）、数字和下划线组成，但第一个字符必须是字母或下划线，不能是数字。

命名建议：标识符应具有描述性，能清晰表达其用途。常见的命名风格有下划线命名法（my_variable）和小驼峰命名法（myVariable），在同一项目中保持一致即可。以双下划线 __ 开头的标识符通常由编译器或标准库保留，应避免在用户代码中使用。

常量

常量是固定值，在程序执行期间不会改变。C 语言中定义常量主要有两种方式：使用 const 关键字或使用 #define 宏定义。

常量可以是整型常量、浮点型常量、字符常量、枚举常量等：

const int MAX = 100;          // 整型常量
const float PI = 3.14159;    // 浮点型常量
const char NEWLINE = '\n';   // 字符常量（转义字符）

字符常量中常用的转义字符包括：

• '\n'：换行
• '\t'：水平制表符
• '\\'：反斜杠
• '\''：单引号
• '\0'：空字符（字符串结束标志）

使用 const 定义的常量有类型信息，编译器可以进行类型检查，相比 #define 宏更安全，是 C99 及之后推荐的方式。

字符串字面量

字符串字面量是由双引号括起来的字符序列，用于表示文本数据。

字符串字面量在内存中以字符数组的形式存储，末尾会自动添加一个空字符 \0（即 null 终止符），标志字符串的结束。

char greeting[] = "Hello, World!";  // 编译器自动计算长度（包含 \0）

以下是关于字符串字面量的几点重要说明：

• "Hello" 在内存中实际占 6 个字节：'H'、'e'、'l'、'l'、'o'、'\0'。
• 字符串字面量存储在只读内存区域，不可修改；若需修改，应将其复制到字符数组中。
• 两个相邻的字符串字面量会被编译器自动拼接："Hello, " "World!" 等同于 "Hello, World!"。
• 字符 'A'（字符常量）和字符串 "A"（字符串字面量）是不同的，后者包含 'A' 和 '\0' 两个字符。
• '' 非法，不能空字符
• "" 合法空字符串，内含\0

运算符（Operators）

运算符用于执行各种操作，如算术运算、逻辑运算、比较运算等。运算符作用于操作数，形成表达式并产生结果。

C 语言中的运算符种类繁多，常见的包括：

• 算术运算符：+, -, *, /, %（其中 / 对整数做整除，% 取余数）
• 关系运算符：==, !=, >, <, >=, <=（返回 1 表示真，0 表示假）
• 逻辑运算符：&&（与）, ||（或）, !（非），支持短路求值
• 位运算符：&（按位与）, |（按位或）, ^（按位异或）, ~（按位取反）, <<（左移）, >>（右移）
• 赋值运算符：=, +=, -=, *=, /=, %=（复合赋值，如 a += b 等价于 a = a + b）
• 自增/自减运算符：++（自增）, --（自减），分前缀（先运算再取值）和后缀（先取值再运算）两种形式
• 其他运算符：sizeof（计算类型或变量字节大小）, ?:（三目运算符）, &（取地址）, *（解引用）, ->（指针访问成员）, .（直接访问成员）

int a = 5, b = 10;
int sum = a + b;           // 算术运算符 +，sum = 15
int isEqual = (a == b);   // 关系运算符 ==，isEqual = 0（假）
int result = a << 1;      // 位运算左移，result = 10（相当于 a * 2）
a++;                       // 后缀自增，a 变为 6
int max = (a > b) ? a : b; // 三目运算符，max = b = 10

运算符具有优先级和结合性：优先级决定运算顺序，结合性决定同级运算符的运算方向。当不确定优先级时，建议使用圆括号明确分组，以提高代码可读性。

关键字

下表列出了 C 中的保留字。这些保留字不能作为常量名、变量名或其他标识符名称，它们在 C 语言中具有特定的语法含义。

关键字	说明
auto	声明自动变量（局部变量默认存储类型，现代 C 中很少显式使用）
break	跳出当前循环或 switch 语句
case	switch 语句中的分支标签
char	声明字符型变量或函数返回值类型（通常占 1 字节）
const	定义只读常量，被 const 修饰的变量其值不能再被改变
continue	结束本次循环迭代，直接开始下一轮循环
default	switch 语句中的默认分支（所有 case 均不匹配时执行）
do	do-while 循环的循环体，循环体至少执行一次
double	声明双精度浮点型变量或函数返回值类型（通常占 8 字节）
else	条件语句的否定分支（与 if 连用）
enum	声明枚举类型，用于定义一组命名的整型常量
extern	声明变量或函数在其它文件或本文件的其他位置定义
float	声明单精度浮点型变量或函数返回值类型（通常占 4 字节）
for	for 循环语句，适合已知循环次数的场景
goto	无条件跳转语句（应谨慎使用，可能降低代码可读性）
if	条件判断语句
int	声明整型变量或函数返回值类型（通常占 4 字节）
long	声明长整型变量或函数返回值类型
register	建议编译器将变量存入寄存器以提高访问速度（现代编译器通常自动优化）
return	函数返回语句，可带返回值，也可不带（void 函数）
short	声明短整型变量或函数返回值类型（通常占 2 字节）
signed	声明有符号类型变量（可表示负数，整型默认有符号）
sizeof	计算数据类型或变量所占的字节数（编译期运算符）
static	声明静态变量（局部静态变量生命周期延续到程序结束；全局静态变量限制为文件作用域）
struct	声明结构体类型，将不同类型的数据组合成一个整体
switch	多分支选择语句，根据表达式的值跳转到对应 case
typedef	为已有数据类型定义新的别名，提高代码可读性
unsigned	声明无符号类型变量（只能表示非负数，范围更大）
union	声明共用体类型，所有成员共享同一块内存空间
void	声明函数无返回值或无参数；也用于声明无类型指针 void*
volatile	声明变量可能被程序外部因素（如硬件或中断）改变，禁止编译器优化该变量的读写
while	while 循环语句，适合循环次数未知但终止条件明确的场景

二、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 中的类型可分为以下几种：

序号	类型与描述
1	基本数据类型 它们是算术类型，包括整型（int）、字符型（char）、浮点型（float）和双精度浮点型（double）。
2	枚举类型： 它们也是算术类型，被用来定义在程序中只能赋予其一定的离散整数值的变量。
3	void 类型： 类型说明符 void 表示没有值的数据类型，通常用于函数返回值。
4	派生类型： 包括数组类型、指针类型和结构体类型。

数组类型和结构类型统称为聚合类型。函数的类型指的是函数返回值的类型。

整数类型

下表列出了关于标准整数类型的存储大小和值范围的细节：

类型	存储大小	值范围
char	1 字节	-128 到 127 或 0 到 255
unsigned char	1 字节	0 到 255
signed char	1 字节	-128 到 127
int	2 或 4 字节	-32,768 到 32,767 或 -2,147,483,648 到 2,147,483,647
unsigned int	2 或 4 字节	0 到 65,535 或 0 到 4,294,967,295
short	2 字节	-32,768 到 32,767
unsigned short	2 字节	0 到 65,535
long	4 字节	-2,147,483,648 到 2,147,483,647
unsigned long	4 字节	0 到 4,294,967,295

注意，各种类型的存储大小与系统位数有关，但目前通用的以64位系统为主。

为了得到某个类型或某个变量在特定平台上的准确大小，您可以使用 sizeof 运算符。表达式 sizeof(type) 得到对象或类型的存储字节大小。

#include <stdio.h>
#include <limits.h>
 
int main()
{
   printf("int 存储大小 : %lu \n", sizeof(int));
   
   return 0;
}

浮点类型

下表列出了关于标准浮点类型的存储大小、值范围和精度的细节：

类型	存储大小	值范围	精度
float	4 字节	1.2E-38 到 3.4E+38	6 位有效位
double	8 字节	2.3E-308 到 1.7E+308	15 位有效位
long double	16 字节	3.4E-4932 到 1.1E+4932	19 位有效位

void 类型

void 类型指定没有可用的值。它通常用于以下三种情况下：

序号	类型与描述
1	函数返回为空 C 中有各种函数都不返回值，或者您可以说它们返回空。不返回值的函数的返回类型为空。例如 void exit (int status);
2	函数参数为空 C 中有各种函数不接受任何参数。不带参数的函数可以接受一个 void。例如 int rand(void);
3	指针指向 void 类型为 void * 的指针代表对象的地址，而不是类型。例如，内存分配函数 void *malloc( size_t size ); 返回指向 void 的指针，可以转换为任何数据类型。