C 语言

C 语言是一门广泛使用的面向过程高级编程设计语言, 其语法丰富, 且灵活高效, 是当前高性能科学计算和大型软件开发的常用编程语言。 广泛应用于系统编程、嵌入式开发和高性能计算等领域。

主要特点：

• 高效性: 直接操作内存，运行速度快
• 可移植性: 代码可以在不同平台上编译运行
• 结构化编程: 支持函数和模块化编程
• 低级访问: 可以直接操作硬件和内存

Token（令牌）

在 C 语言中，令牌（Token）是程序的基本组成单位，编译器通过对源代码进行词法分析，将代码分解成一个个的令牌。

C 语言的令牌主要包括以下几种类型：

• 标识符（Identifiers）
• 常量（Constants）
• 字符串字面量（String Literals）
• 运算符（Operators）
• 分隔符（Separators）
• 关键字（Keywords）

标识符

用于命名变量、函数、结构体等。标识符必须以字母或下划线开头，后面可以跟字母、数字或下划线。

C 标识符内不允许出现标点字符，比如 @、$ 和 %。

C 是区分大小写的编程语言。

常量

是固定值，在程序执行期间不会改变。包括整型常量、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 = 3.14;  // 浮点型常量
const char NEWLINE = '\n';  // 字符常量

字符串字面量

由双引号括起来的字符序列。字符串末尾会自动添加一个空字符 '\0' 作为结束标志。

char greeting[] = "Hello, World!";

运算符

C 语言中的运算符种类繁多，常见的包括：

• 算术运算符：+, -, *, /, %
• 关系运算符：==, !=, >, <, >=, <=
• 逻辑运算符：&&, ||, !
• 位运算符：&, |, ^, ~, <<, >>
• 赋值运算符：=, +=, -=, *=, /=, %=
• 其它运算符：sizeof, ?:, &, *, ->, .

int a = 5, b = 10; // 使用赋值运算符 =
int sum = a + b;  // 使用算术运算符 +
int isEqual = (a == b);  // 使用关系运算符 ==

分隔符

分隔符用于分隔不同的代码元素，如逗号、分号、花括号等。

在 C 程序中，分号 ; 是语句结束符，也就是说，每个语句必须以分号结束，它表明一个逻辑实体的结束。

// 单独的分号也可以作为一个空语句，表示什么都不做
;

关键字

关键字是C语言保留给自己用的保留字。不能作为常量名、变量名或其他标识符名称。

基础关键字

• auto 声明自动变量
• break 跳出当前循环
• case 开关语句分支
• char 声明字符型变量或函数返回值类型
• const 定义常量，如果一个变量被 const 修饰，那么它的值就不能再被改变
• continue 结束当前循环，开始下一轮循环
• default 开关语句中的"其它"分支
• do 循环语句的循环体
• double 声明双精度浮点型变量或函数返回值类型
• else 条件语句否定分支（与 if 连用）
• enum 声明枚举类型
• extern 声明变量或函数是在其它文件或本文件的其他位置定义
• float 声明浮点型变量或函数返回值类型
• for 一种循环语句
• goto 无条件跳转语句
• if 条件语句
• int 声明整型变量或函数
• long 声明长整型变量或函数返回值类型
• register 声明寄存器变量
• return 子程序返回语句（可以带参数，也可不带参数）
• short 声明短整型变量或函数
• signed 声明有符号类型变量或函数
• sizeof 计算数据类型或变量长度（即所占字节数）
• static 声明静态变量
• struct 声明结构体类型
• switch 用于开关语句
• typedef 用以给数据类型取别名
• unsigned 声明无符号类型变量或函数
• union 声明共用体类型
• void 声明函数无返回值或无参数，声明无类型指针
• volatile 说明变量在程序执行中可被隐含地改变
• while 循环语句的循环条件

C99 新增关键字

• _Bool
• _Complex
• _Imaginary
• inline
• restrict

C11 新增关键字

• _Alignas
• _Alignof
• _Atomic
• _Generic
• _Noreturn
• _Static_assert
• _Thread_local

C程序基本结构

简单版：

#include <stdio.h> //预处理命令，载入头文件

int main() { //主函数，程序从这里开始执行
    /* 我的第一个C程序 */
    // 输出Hello World
    printf("Hello, World!\n");
    // 终止 main() 函数，并返回值 0。
    return 0;
}

稍微复杂一点：

#include <stdio.h>   // 头文件包含

#define PI 3.14159    // 宏定义

// 函数声明
int add(int a, int b);

int main() {         // 主函数
    // 变量声明
    int num1, num2, sum;

    // 用户输入
    printf("Enter two integers: ");
    scanf("%d %d", &num1, &num2);

    // 函数调用
    sum = add(num1, num2);

    // 输出结果
    printf("Sum: %d\n", sum);

    return 0;        // 返回 0 表示程序成功执行
}

// 函数定义
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

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。

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替换为其定义的内容。常用于定义常量或者复杂的代码块。

函数声明

在 C 语言中，函数的声明必须在函数定义或调用之前。 声明提供了函数的返回类型、函数名和参数列表，以便编译器知道如何调用该函数。

主函数

main() 函数是 C 程序的入口点，每个 C 程序都必须包含一个 main() 函数。 程序从 main() 开始执行，返回值通常为 0 表示程序成功执行。

变量声明

在 C 程序中，所有变量必须在使用前声明。变量可以在 main() 函数中声明，也可以在其他函数中或全局声明。

语句和表达式

语句是 C 程序的基本执行单元，通常是函数调用、赋值、控制语句（如 if、for 等）或表达式。 表达式是由变量、操作符和常量组成的代码片段。

printf("Enter two integers: ");
sum = add(num1, num2);

控制流语句

控制流语句用于控制程序执行的顺序，包括 if、for、while、do-while 等循环和条件分支语句。

if (num1 > num2) {
    printf("num1 is greater than num2");
}

函数定义

函数定义包含实际的函数体，它描述了函数的具体实现。函数通常包含参数、局部变量和返回值。

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

返回语句

return 语句用于终止函数的执行，并将控制权交还给调用函数。main() 函数的返回值通常是 0 表示正常执行。

return 0;

书写规范与最佳实践

书写规范

• 每条语句以分号结束。但预处理命令、函数头和右花括号后不需要分号（结构除外）；
• 标识符、关键字之间要有间隔，可以使空格或间隔符（如运算符、括号等）；
• C语言区分大小写；
• /* */ 注释一行或多行代码块，不允许嵌套注释；
• // 注释一行代码，允许嵌套注释；
• 一行可以写多个语句，一个语句也可以分几行书写。

最佳实践

1. 使用有意义的变量名
2. 保持代码简洁和模块化
3. 注意内存管理和指针使用
4. 编写清晰的注释
5. 遵循编码规范

编译和运行

# 编译
gcc hello.c -o hello

# 运行
./hello

选择与循环

数组

函数

指针

文件读写操作

预编译处理与多文件结构

学习资源

• The C Programming Language
• GNU C Manual
• C Programming Tutorials