c语言的基础语法

C语言是一种通用的、过程式的计算机编程语言，支持结构化编程、词法变量作用域和递归，允许函数自由地处理内存中的数据，特别是在数组方面。

1. 基本结构

每个C程序都包含至少一个函数，即main()函数，这是程序的入口点。

c
#include <stdio.h>

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

#include <stdio.h> 是预处理器指令，用于包含标准输入输出库的头文件。
int main() 定义了主函数，是程序开始执行的地方。
printf() 函数用于打印信息到控制台。

2. 数据类型

C语言提供了多种基本的数据类型：

整型：int, short, long, long long
浮点型：float, double
字符型：char
布尔类型：在C99及之后的标准中可以通过_Bool或使用stdbool.h中的bool定义

c
int age = 30;
float height = 5.7;
char initial = 'J';
_Bool isStudent = 1; // 或者 #include <stdbool.h> 并使用 bool, true, false

3. 变量声明

必须先声明变量才能使用它们。

c
int a, b, c; // 可以在同一行声明多个相同类型的变量
a = 10;
b = 20;

4. 运算符

C语言支持各种运算符，包括算术运算符(+, -, *, /, %)、关系运算符(==, !=, >, <, >=, <=)、逻辑运算符(&&, ||, !)等。

5. 控制语句

条件语句

c
if (condition) {
    // code to execute if condition is true
} else {
    // code to execute if condition is false
}

循环

for 循环

c
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d\n", i);
}

while 循环

c
int j = 0;
while (j < 5) {
    printf("%d\n", j);
    j++;
}

do...while 循环

c
int k = 0;
do {
    printf("%d\n", k);
    k++;
} while (k < 5);

6. 数组

数组是一系列相同类型的元素的集合。

c
int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
printf("%d\n", numbers[0]); // 输出: 1

7. 函数

函数是完成特定任务的代码块。

c
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int result = add(5, 3);
printf("Result: %d\n", result); // 输出: Result: 8

8. 指针

指针存储另一个变量的地址。

c
int var = 20;
int *ptr = &var; // ptr 现在持有 var 的地址
printf("Value of var: %d\n", *ptr); // 使用 * 来访问指针指向的值

9. 结构体

结构体允许你将不同类型的数据组合在一起。

c
struct Person {
    char name[50];
    int age;
    float height;
};

struct Person person1 = {"John Doe", 30, 5.7};
printf("Name: %s\n", person1.name);

10. 文件操作

通过标准库中的fopen, fclose, fprintf, fscanf等函数可以对文件进行读写操作。

c
FILE *file;
file = fopen("example.txt", "w"); // 打开文件用于写入
if (file == NULL) {
    printf("无法打开文件\n");
    return 1;
}
fprintf(file, "Hello, World!\n");
fclose(file);

11. 预处理器指令

如#include和#define。

c
#define PI 3.14159

12. 动态内存分配

在C语言中，可以通过标准库函数malloc, calloc, realloc和free来手动管理内存。

使用malloc分配内存：

c
int *arr;
int n = 5;
arr = (int*) malloc(n * sizeof(int)); // 分配内存给n个整数
if(arr == NULL) {
    printf("内存分配失败\n");
    return 1;
}
// 使用完后释放内存
free(arr);

使用calloc初始化内存：

c
arr = (int*) calloc(n, sizeof(int)); // 分配并初始化为0

使用realloc调整已分配内存大小：

c
arr = (int*) realloc(arr, 10 * sizeof(int)); // 调整大小以容纳10个整数

13. 指针与数组

在C语言中，数组名本质上是指向数组第一个元素的指针。

c
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *ptr = arr; // 等价于 &arr[0]
printf("%d\n", *(ptr + 2)); // 输出: 3

14. 字符串操作

虽然C没有内置的字符串类型，但可以使用字符数组来表示字符串。C标准库提供了丰富的字符串处理函数（如strcpy, strcat, strlen等）。

字符串复制：

c
char src[] = "Hello";
char dest[6];
strcpy(dest, src);
printf("%s\n", dest); // 输出: Hello

字符串连接：

c
char str1[20] = "Hello, ";
char str2[] = "World!";
strcat(str1, str2);
printf("%s\n", str1); // 输出: Hello, World!

15. 结构体与联合体

结构体

结构体允许你将不同类型的数据组合在一起。

c
struct Date {
    int day;
    int month;
    int year;
};

struct Date today = {9, 4, 2025}; // 初始化结构体变量
printf("Today's date: %d/%d/%d\n", today.day, today.month, today.year);

联合体

联合体是一种特殊的数据格式，它可以在同一块内存中存储不同类型的数据，但任意时刻只能存储其中一种类型的数据。

c
union Data {
    int i;
    float f;
    char str[20];
};

union Data data;
data.i = 10;
printf("%d\n", data.i); // 输出: 10
data.f = 220.5;
printf("%f\n", data.f); // 输出: 220.500000

16. 枚举

枚举用于定义一组命名的整数常量。

c
enum Weekday {Sunday, Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday, Saturday};

enum Weekday today = Monday;
printf("Day number: %d\n", today); // 输出: Day number: 1

17. 文件I/O

除了前面提到的基本文件操作外，还可以进行更复杂的文件读写操作，比如读取整个文件或按行读取。

按行读取文件：

c
FILE *file;
char line[256];

file = fopen("example.txt", "r");
if (file == NULL) {
    printf("无法打开文件\n");
    return 1;
}

while(fgets(line, sizeof(line), file)) {
    printf("%s", line);
}
fclose(file);

18. 错误处理

C语言本身不提供异常处理机制，但可以通过返回值和全局变量errno来进行错误处理。

c
#include <errno.h>
#include <stdio.h>

FILE *file = fopen("nonexistent.txt", "r");
if (file == NULL) {
    printf("Error opening file: %s\n", strerror(errno));
    return 1;
}
fclose(file);

19. 命令行参数

main函数可以接受命令行参数。

c
int main(int argc, char *argv[]) {
    for(int i = 0; i < argc; i++) {
        printf("Argument %d: %s\n", i, argv[i]);
    }
    return 0;
}

当你运行程序时，例如./program arg1 arg2，argc将是3，argv将包含"./program", "arg1", 和 "arg2"。

20. 预处理器指令

除了#include和#define，还有其他有用的预处理器指令。

条件编译：

c
#define DEBUG

#ifdef DEBUG
    printf("Debugging mode is on\n");
#endif

文件包含保护：

c
#ifndef MYHEADER_H
#define MYHEADER_H

// Header file content

#endif

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