C语言入门指南：从零开始的编程之旅

作为一门经典的编程语言，C语言以其强大的功能和广泛的应用场景，成为了许多编程初学者的首选语言。本文将为你带来C语言的基础知识，帮助你迈出编程世界的第一步。

什么是C语言？

C语言是一门通用的计算机编程语言，广泛应用于底层开发。它的设计目标是提供一种能以简易的方式编译、处理低级存储器、产生少量机器码，且无需任何运行环境支持就能运行的编程语言。
尽管C语言提供了许多低级处理的功能，但它仍然保持着良好的跨平台特性。一个标准规格的C语言程序可以在多种电脑平台上编译运行，包括嵌入式处理器（单片机或MCU）和超级电脑等。
C语言是面向过程的编程语言，与C++、Java等面向对象的编程语言有所不同。常见的C语言编译器包括Clang、GCC、WIN-TC、SUBLIME、MSVC、Turbo C等。

第一个C语言程序

让我们从编写第一个C语言程序开始：

#include <stdio.h>int main()
{printf("hello world\n");printf("he he\n");return 0;
}

这段代码中：

#include <stdio.h> 是一个预处理指令，用于包含标准输入输出库
main函数是程序的入口点，每个C程序必须有且只有一个main函数
printf 用于在屏幕上显示文本
return 0 表示程序正常结束

数据类型

C语言提供了多种数据类型，用于表示不同种类的数据：

char - 字符数据类型（1字节）
short - 短整型（通常2字节）
int - 整型（通常4字节）
long - 长整型（至少4字节）
long long - 更长的整型（至少8字节）
float - 单精度浮点数（4字节）
double - 双精度浮点数（8字节）

我们可以使用sizeof运算符查看各种数据类型的大小：

printf("%d\n", sizeof(char));       // 1
printf("%d\n", sizeof(short));      // 2
printf("%d\n", sizeof(int));        // 4
printf("%d\n", sizeof(long));       // 4或8（取决于系统）
printf("%d\n", sizeof(long long));  // 8
printf("%d\n", sizeof(float));      // 4
printf("%d\n", sizeof(double));     // 8

变量与常量

变量

变量是用于存储数据的命名空间。在C语言中，变量使用前必须先声明其类型：

char ch = 'w';            // 字符变量
int weight = 120;         // 整型变量
float height = 175.5f;    // 浮点变量

变量命名规则

变量名只能由字母（大小写）、数字和下划线组成不能以数字开头
变量名长度不能超过63个字符
区分大小写
不能使用关键字作为变量名

变量的类型

局部变量：在函数内部定义，只在函数内部有效
全局变量：在函数外部定义，在整个程序中有效

当局部变量和全局变量同名时，局部变量优先使用。

变量的作用域和生命周期

作用域是变量可用的范围：

局部变量的作用域是其所在的局部范围
全局变量的作用域是整个程序

生命周期是变量从创建到销毁的时间段：

局部变量的生命周期：进入作用域开始，出作用域结束
全局变量的生命周期：整个程序的运行期间

常量

常量是程序运行过程中不能被修改的值。C语言中的常量有以下几种：

字面常量：直接的值，如 3.14、100
const修饰的常变量：

const float PI = 3.14f;  // PI不能被修改

#define定义的标识符常量：

#define MAX 100

枚举常量

enum Sex {MALE,    // 0FEMALE,  // 1SECRET   // 2
};

字符串、转义字符和注释

字符串

字符串是由双引号引起来的一串字符：

"hello world\n"

字符串以\0（空字符）结尾，这个空字符是字符串的结束标志，不计入字符串长度。

char arr1[] = "bit";          // 包含隐式的\0
char arr2[] = {'b', 'i', 't'}; // 没有\0，可能导致错误
char arr3[] = {'b', 'i', 't', '\0'}; // 显式添加\0

转义字符

转义字符用于表示特殊字符，如：

\ - 反斜杠
’ - 单引号
" - 双引号
\n - 换行符
\t - 水平制表符
\r - 回车符
\a - 警告字符（蜂鸣）

例如，如果要打印路径 c:\code\test.c，需要使用转义字符：

printf("c:\\code\\test.c\n");

注释

注释用于解释代码，但不会被编译器执行。C语言有两种注释风格：

C风格注释：/* 注释内容 */（不能嵌套）
C++风格注释：// 注释内容（可以注释一行或多行）

/* C风格注释，可以跨多行 */// C++风格注释，只能注释到行尾

选择语句

选择语句用于根据条件执行不同的代码：

#include <stdio.h>
int main()
{int coding = 0;printf("你会（选择1 or 0）:>");scanf("%d", &coding);if(coding == 1){printf("11111\n");}else{printf("00000\n");}return 0;
}

循环语句

循环语句用于重复执行某段代码：

while循环

#include <stdio.h>
int main()
{printf("while\n");int line = 0;while(line <= 20000){line++;printf("%d\n",line);}if(line > 20000)printf("%d\n",line);return 0;
}

C语言还有其他循环结构如for循环和do-while循环，将在后续进阶中介绍。

函数

函数是执行特定任务的代码块，可以提高代码的复用性：

#include <stdio.h>// 函数声明和定义
int Add(int x, int y)
{int z = x + y;return z;
}int main()
{int num1 = 0;int num2 = 0;int sum = 0;printf("输入两个操作数:>");scanf("%d %d", &num1, &num2);sum = Add(num1, num2);printf("sum = %d\n", sum);return 0;
}

数组

数组是相同类型元素的集合：

int arr[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; // 定义一个包含10个整数的数组

数组元素通过下标访问，下标从0开始：

#include <stdio.h>
int main()
{int i = 0;int arr[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};for(i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");return 0;
}

操作符

C语言提供了丰富的操作符：

算术操作符：+, -, *, /, %
移位操作符：>>, <<
位操作符：&, |, ^, ~
赋值操作符：=, +=, -=, *=, /=, &=, |=, ^=, >>=, <<=
单目操作符：!, -, +, &, sizeof, ~, --, ++, *, (类型)
关系操作符：>, >=, <, <=, !=, ==
逻辑操作符：&&, ||
条件操作符：exp1 ? exp2 : exp3
逗号表达式：exp1, exp2, exp3, …
下标、函数调用和结构成员操作符：[], (), ., ->

常见关键字

C语言提供了多种关键字，如：auto, break, case, char, const, continue, default, do, double, else, enum, extern, float, for, goto, if, int, long, register, return, short, signed, sizeof, static, struct, switch, typedef, union, unsigned, void, volatile, while。

typedef关键字

typedef unsigned int uint_32;  // 为unsigned int创建别名uint_32int main()
{unsigned int num1 = 0;uint_32 num2 = 0;  // num1和num2类型相同return 0;
}

static关键字

static用于修饰变量和函数：

修饰局部变量：
延长局部变量的生命周期，使其在函数调用结束后仍然存在

void test()
{static int i = 0;  // 静态局部变量i++;printf("%d ", i);
}

修饰全局变量：
限制全局变量的作用域，使其只能在当前源文件中使用
修饰函数：
限制函数的作用域，使其只能在当前源文件中使用

define定义常量和宏

#define可以用来定义常量和宏

// 定义常量
#define MAX 1000// 定义宏
#define ADD(x, y) ((x)+(y))int main()
{int sum = ADD(2, 3);  // 展开为 ((2)+(3))printf("sum = %d\n", sum);sum = 10 * ADD(2, 3);  // 展开为 10 * ((2)+(3))printf("sum = %d\n", sum);return 0;
}

指针

内存基础

内存被划分为一个个字节大小的单元，每个内存单元都有一个地址。我们可以使用取地址操作符&获取变量的地址：

int num = 10;
printf("%p\n", &num);  // 打印num的地址

指针变量

指针是用于存储地址的变量：

int num = 10;
int *p = &num;  // p是指向num的指针
*p = 20;        // 通过指针修改num的值
printf("%d\n", num);  // 输出20

指针的大小

在32位系统上，指针大小为4字节；在64位系统上，指针大小为8字节：

printf("%d\n", sizeof(char *));    // 4 (32位系统) 或 8 (64位系统)
printf("%d\n", sizeof(int *));     // 4 (32位系统) 或 8 (64位系统)
printf("%d\n", sizeof(double *));  // 4 (32位系统) 或 8 (64位系统)

结构体

结构体用于组合不同类型的数据：

// 定义学生结构体
struct Stu
{char name[20];  // 名字int age;        // 年龄char sex[5];    // 性别char id[15];    // 学号
};int main()
{// 初始化结构体struct Stu s = {"张三", 20, "男", "20180101"};// 使用.访问结构体成员printf("name = %s age = %d sex = %s id = %s\n", s.name, s.age, s.sex, s.id);// 使用->通过指针访问结构体成员struct Stu *ps = &s;printf("name = %s age = %d sex = %s id = %s\n", ps->name, ps->age, ps->sex, ps->id);return 0;
}

总结

本文介绍了C语言的基础知识，包括数据类型、变量与常量、字符串、操作符、控制语句、函数、数组、指针和结构体等内容。这些知识点为初学者提供了入门C语言的基础。随着学习的深入，你将能够编写更复杂、更实用的C程序。
记住，编程需要大量的实践。不断练习编写代码，遇到问题时查阅资料，这样才能真正掌握C语言编程。祝你学习顺利！