C 备忘清单

提供基本语法和方法的 C 快速参考备忘单。

入门

hello.c

#include <stdio.h>

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

使用 gcc 编译 hello.c 源文件

$ gcc -o hello hello.c

运行编译后的二进制文件可执行文件(hello)

$ ./hello
# 输出 => Hello World

变量

int myNum = 15; // 定义并初始化变量 myNum
int myNum2;     // 声明变量 myNum2
myNum2 = 15;    // 初始化变量 myNum2

int myNum3 = 15; // 定义并初始化变量 myNum3
myNum3 = 10;     // 重新赋值 myNum3

定义不同类型的变量

// 定义并初始化浮点数变量
float myFloatNum = 5.99;
// 定义并初始化字符变量
char myLetter = 'D';

变量相加

int x = 5, y = 6;
int sum = x + y; // 变量相加

声明并初始化多个变量

int x = 5, y = 6, z = 50;
int a, b, c = 10;

仅声明变量不初始化

int result;
// 未初始化的变量 result 会导致不可预测的结果

result = result + 10; // 错误:未初始化的变量
// 部分编译器会警告未初始化的变量可能导致未定义行为

常量 Constants

常量是不能被改变的值,使用常量可以使代码更清晰和安全。

const int minutesPerHour = 60;
const float PI = 3.14;

最佳实践

const int BIRTHYEAR = 1980;

命名规范

常量通常使用全大写字母,单词间用下划线分隔(如 BIRTHYEAR、MAX_LENGTH)。

数组大小

使用 const 定义数组大小,编译器将其作为编译时常量处理。

#defineconst

  • #define:宏常量在预处理阶段替换,不进行类型检查
  • const:类型安全的常量,编译器可检查类型,推荐使用

注意事项

  • const 常量在定义时必须初始化,否则会导致编译错误。
  • const 常量的值不能被修改,任何尝试修改 const 常量的操作都会导致编译错误。
  • 使用 const 常量可以提高代码的可读性和可维护性,避免魔法数字的使用。

注释

// 这是一个单行注释
printf("Hello World!"); // 行内注释

/* 
   多行注释:
   用于注释跨多行的内容
   注意:多行注释不能嵌套,否则会导致编译错误
*/

注意:

  • 单行注释 // 可以嵌套,如 /////
  • 行内注释应避免过长,以免影响代码可读性。
  • 多行注释不能嵌套,否则会导致编译错误。
/* 这是一个多行注释的开始
       /* 嵌套的多行注释,C语言不支持 */
*/

打印文本

printf("I am learning C.");
int testInteger = 5;
printf("Number = %d", testInteger);

float f = 5.99; // 浮点数
printf("Value = %f", f);

short a = 0b1010110;  // 2 进制数字
int b = 02713;        // 8 进制数字
long c = 0X1DAB83;    // 16 进制数字

变量a和c分别为 shortlong 型,所以输出必须加上对应的修饰符 hl

以 8 进制形式输出

printf("a=%ho, b=%o, c=%lo\n", a, b, c);
// 输出 => a=126, b=2713, c=7325603

以 10 进制形式输出

printf("a=%hd, b=%d, c=%ld\n", a, b, c);
// 输出 => a=86, b=1483, c=1944451

以 16 进制形式输出(字母小写)

printf("a=%hx, b=%x, c=%lx\n", a, b, c);
// 输出 => a=56, b=5cb, c=1dab83

以 16 进制形式输出(字母大写)

printf("a=%hX, b=%X, c=%lX\n", a, b, c);
// 输出 => a=56, b=5CB, c=1DAB83

控制空格数

int a1=20, a2=345, a3=700;
int b1=56720, b2=9999, b3=20098;
int c1=233, c2=205, c3=1;
int d1=34, d2=0, d3=23;

// %-9d: 十进制输出,最少宽度为9,左对齐
printf("%-9d %-9d %-9d\n", a1, a2, a3);
printf("%-9d %-9d %-9d\n", b1, b2, b3);
printf("%-9d %-9d %-9d\n", c1, c2, c3);
printf("%-9d %-9d %-9d\n", d1, d2, d3);

输出结果

20        345       700  
56720     9999      20098
233       205       1    
34        0         23   

解释:%-9dd 表示十进制输出,9 表示最少占 9 个字符宽度,- 表示左对齐,不使用 - 则默认右对齐。

对于整型数据:

int a = 12345;
printf("%md", a);
  • m <= 实际数据宽度,则按实际情况输出。
  • m > 实际数据宽度,则在左边用空格补齐。
  • printf("%0md", a); 则在左边用 0 补齐。

对于浮点型数据:

float a = 1.2345; 
printf("%m.nf", a);
// m -- 整个数据宽度,n -- 小数位数
  • 实际小数位数 > n,截去多余小数,注意四舍五入。
  • 实际小数位数 < n,在小数最后补 0
  • m 省略则写作 %.n,整数部分按实际输出,小数部分按以上规则。
  • m < n+1,自动突破宽度限制,按实际数据输出。
  • m > n+1,左边补空格。

字符串 (Strings)

在 C 语言中,字符串是以 \0 结尾的字符数组,而不是一种单独的数据类型。可以通过字符数组来表示字符串。

定义并打印字符串

char greetings[] = "Hello World!";
printf("%s", greetings);

访问字符串中的字符

char greetings[] = "Hello World!";
printf("%c", greetings[0]);

访问字符串 greetings 的第一个字符 H

修改字符串中的字符

char greetings[] = "Hello World!";
greetings[0] = 'J'; // 修改第一个字符为 'J'

printf("%s", greetings);
// 输出 "Jello World!"

另一种创建字符串的方法

char greetings[] = {'H','e','l','l','\0'};

printf("%s", greetings);
// 输出 "Hell"

注意:C 语言中没有 String 类型,字符串是由字符数组 char[] 表示的,且必须以 \0 结尾以标识字符串的结束。

条件判断

int time = 20;
if (time < 18) {
  printf("再会!");
} else {
  printf("晚上好!");
}
// 输出 -> "晚上好!"

int time = 22;
if (time < 10) {
  printf("早上好!");
} else if (time < 20) {
  printf("再会!");
} else {
  printf("晚上好!");
}
// 输出 -> "晚上好!"

int time = 10;
if (time > 8) {
  //再嵌套一个if
  if (time < 12) {
    printf("中午好!")
  }
}
// 输出 -> "中午好!"

说明

  • if 语句用于根据条件执行代码块。
  • else 语句在 if 条件不满足时执行。
  • else if 语句用于检查多个条件。
  • 可以嵌套 if 语句以检查多个条件。

三元运算符

三元运算符(? :)是一种简洁的条件判断方式,用于根据条件选择表达式的值。由三个部分组成:

  • 条件表达式
  • 条件为真时的结果
  • 条件为假时的结果

基本语法:(条件) ? 表达式1 : 表达式2;
如果 条件 为真,则返回 表达式1,否则返回 表达式2

示例

int time = 20;
(time < 18) ? printf("再会!") 
            : printf("晚上好!");
// 输出 -> "晚上好!"

嵌套使用示例(不建议过多嵌套):

int time = 22;
printf((time < 10) ? "早上好!" 
          : (time < 20) ? "再会!" 
                        : "晚上好!");
// 输出 -> "晚上好!"

Switch

int day = 4;

switch (day) {
  case 3: printf("周三"); break;
  case 4: printf("周四"); break;
  default: printf("期待周末");
}
// 输出 -> "周四"

说明

  • switch 语句根据表达式的值跳转到匹配的 case 标签。
  • 匹配到 case 后执行相应代码,并通过 break 跳出 switch
  • 如果没有匹配到任何 case,则执行 default 语句(如果存在)。

注意事项

  • switch 表达式可以是整型、字符型和枚举型。
  • case 后的常量表达式值不能相同。
  • case 后可以有多个语句,不需要 { } 括起来。
  • casedefault 语句的顺序不影响程序执行结果。
  • break 语句用于结束 switch,如果没有 break,程序会继续执行下一个 case

示例

int day = 3;

switch (day) {
  case 3: printf("周三"); 
  case 4: printf("周四"); break;
  default: printf("期待周末");
}
// 输出 -> "周三周四"

While 循环

int i = 0;

while (i < 5) {
  printf("%d\n", i);
  i++;
}
// 输出 -> 0 1 2 3 4

解释

  • while 循环首先检查条件 i < 5 是否为真。
  • 如果为真,程序进入循环体,执行打印操作并增加 i 的值。
  • 循环会继续进行,直到 i 达到 5,此时条件 i < 5 不再为真,循环结束。

打印 1 到 10 的数字

int i = 1;

while (i <= 10) {
  printf("%d\n", i);
  i++;
}
// 输出 -> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

打印偶数

int i = 0;

while (i <= 10) {
  if (i % 2 == 0) {
    printf("%d\n", i);
  }
  i++;
}
// 输出 -> 0 2 4 6 8 10

无限循环(需手动终止)

int i = 0;

while (1) {
  printf("无限循环\n");
  i++;
  if (i == 5) break; // 添加条件以退出循环
}
// 输出 -> 无限循环 (打印 5 次)

Do/While 循环

int i = 0;

do {
  printf("%d\n", i);
  i++;
} while (i < 5);
// 输出 -> 0 1 2 3 4

解释

  • do/while 循环至少执行一次循环体,因为条件检查在循环体执行之后进行。
  • 首先执行 do 中的代码,然后检查条件 i < 5 是否为真。
  • 如果为真,继续执行循环;如果为假,则退出循环。

打印从 5 开始的数字,直到条件不满足

int i = 5;

do {
  printf("%d\n", i);  // 输出 5
  i++;
} while (i < 5);
// 输出 -> 5

计算 1 到 10 的和

int i = 1;
int sum = 0;

do {
  sum += i;
  i++;
} while (i <= 10);

printf("Sum: %d\n", sum);
// 输出 -> Sum: 55

For 循环

for (表达式1; 表达式2; 表达式3) {
  循环体语句;
}
  • 表达式1:设置初始条件,只执行一次。
  • 表达式2:循环条件表达式,每次循环前检查。
  • 表达式3:循环体执行后的调整操作。

示例:

int i;

for (i = 0; i < 5; i++) {
  printf("%d\n", i);
}
// 输出 -> 0 1 2 3 4

注意事项

  • for 语句的三个表达式不是必须的。
  • 当条件表达式(表达式2)为假时,for 循环结束。
  • 可以在循环体内使用 breakcontinuegoto 语句。
  • 如果表达式2为空,则表示无限循环,如 for(;;) 相当于 while(1)

变体

  • for (i = m; i < n; i++)i = m 开始到 i = n-1,循环 n - m 次。
  • for (i = m; i <= n; i++)i = mi = n,循环 n - m + 1 次。

跳出循环 (Break/Continue/Goto)

break 语句

跳出当前循环或 switch 语句,执行后续代码。

int i;

for (i = 0; i < 10; i++) {
  if (i == 4) {
    break;
  }
  printf("%d\n", i);
}
// 输出 -> 0 1 2 3

continue 语句

跳过当前循环的剩余语句,直接进入下一次循环。

int i;

for (i = 0; i < 10; i++) {
  if (i == 4) {
    continue;
  }
  printf("%d\n", i);
}
// 输出 -> 0 1 2 3 5 6 7 8 9

goto 语句

无条件跳转到指定标签位置。

int i = 0;

while (i < 10) {
  if (i == 4) {
    goto skip;  // 跳转到 skip 标签
  }
  printf("%d\n", i);
  i++;
}

skip:
printf("Exited the loop at i = %d\n", i);
// 输出 -> 0 1 2 3 Exited the loop at i = 4

注意事项

  • 标签必须在当前函数内定义,命名规则与变量相同。
  • goto 语句应慎用,避免代码逻辑混乱,通常使用循环或条件语句代替。

设置数组大小

// 声明一个由四个整数组成的数组
int myNumbers[4];

// 添加元素
myNumbers[0] = 25;
myNumbers[1] = 50;
myNumbers[2] = 75;
myNumbers[3] = 100;

枚举 Enum

enum week { Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun };

定义枚举变量

enum week a, b, c;

enum week { Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } a, b, c;

有了枚举变量,就可以把列表中的值赋给它

enum week { Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun };
enum week a = Mon, b = Wed, c = Sat;
// 或者
enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } a = Mon, b = Wed, c = Sat;

枚举示例应用

enum week {Mon = 1, Tues, Wed, Thurs} day;

scanf("%d", &day);

switch(day){
  case Mon:   puts("Monday"); break;
  case Tues:  puts("Tuesday"); break;
  case Wed:   puts("Wednesday"); break;
  case Thurs: puts("Thursday"); break;
  default:    puts("Error!");
}

数组 Arrays

定义和访问数组元素

int myNumbers[] = {25, 50, 75, 100};
printf("%d", myNumbers[0]); // 输出 25

更改数组元素

int myNumbers[] = {25, 50, 75, 100};
myNumbers[0] = 33;
printf("%d", myNumbers[0]); // 输出 33

循环遍历数组

int myNumbers[] = {25, 50, 75, 100};
int i;

for (i = 0; i < 4; i++) {
  printf("%d\n", myNumbers[i]);
}
// 输出 -> 25 50 75 100

用户输入

// 创建一个整数变量来存储我们从用户那里得到的数字
int myNum;

// 要求用户输入一个数字
printf("请输入一个数字: \n");

// 获取并保存用户输入的号码
scanf("%d", &myNum);

// 输出用户输入的数字
printf("您输入的数字: %d", myNum);

用户输入字符串

// 创建一个字符串
char firstName[30];
// 要求用户输入一些文本
printf("输入您的名字: \n");
// 获取并保存文本
scanf("%s", firstName);
// 输出文本
printf("Hello %s.", firstName);

内存地址

创建变量时,会为该变量分配一个内存地址。

int myAge = 43;
printf("%p", &myAge);
// 输出 myAge 的内存地址,例如:0x7ffe5367e044

要访问变量的内存地址,请使用引用运算符 (&)。

创建指针

int myAge = 43;      // 一个 int 变量
int *ptr = &myAge;   // 创建指向 myAge 的指针

printf("%d\n", myAge);  // 输出 myAge 的值 -> 43
printf("%p\n", &myAge); // 输出 myAge 的内存地址,例如:0x7ffe5367e044
printf("%p\n", ptr);    // 输出指针 ptr 的值(即 myAge 的内存地址)
printf("%d\n", *ptr);   // 通过指针访问 myAge 的值 -> 43

取消引用

int myAge = 43;     // 变量声明
int* ptr = &myAge;  // 指针声明

// 参考:用指针输出 myAge 的
// 内存地址(0x7ffe5367e044)
printf("%p\n", ptr);
// 取消引用:用指针输出 myAge 的值 (43)
printf("%d\n", *ptr);

指针变量

int myAge = 43;            // 一个 int 变量
int* ptr = &myAge;         // 名为 ptr 的指针变量,用于存储 myAge 的地址

printf("%d\n", myAge);     // 输出 myAge (43) 的值
printf("%p\n", &myAge);    // 输出 myAge 的内存地址(0x7ffe5367e044)
printf("%p\n", ptr);       // 用指针(0x7ffe5367e044)输出myAge的内存地址

运算符

算术运算符

int myNum = 100 + 50;
int sum1 = 100 + 50;    // 150 (100 + 50)
int sum2 = sum1 + 250;  // 400 (150 + 250)
int sum3 = sum2 + sum2; // 800 (400 + 400)

OperatorNameDescriptionExample
+将两个值相加x + y
-从另一个值中减去一个值x - y
*将两个值相乘x * y
/将一个值除以另一个x / y
%取模返回除法余数x % y
++增量将变量的值增加 1++
--乘量将变量的值减 1--x

赋值运算符

符号示例如同
=x = 5x = 5
+=x += 3x = x + 3
-=x -= 3x = x - 3
*=x *= 3x = x * 3
/=x /= 3x = x / 3
%=x %= 3x = x % 3
&=x &= 3x = x & 3
|=x |= 3x = x | 3
^=x ^= 3x = x ^ 3
>>=x >>= 3x = x >> 3
<<=x <<= 3x = x << 3

比较运算符

int x = 5;
int y = 3;

printf("%d", x > y);
// 返回 1(真),因为 5 大于 3

符号名称示例
==等于x == y
!=不等于x != y
>大于x > y
<小于x < y
>=大于或等于x >= y
<=小于或等于x <= y

比较运算符用于比较两个值

逻辑运算符

符号名称说明示例
&&逻辑如果两个语句都为真,则返回真x < 5 && x < 10
||逻辑如果其中一个语句为真,则返回真x < 5 || x < 4
!逻辑反转结果,如果结果为真则返回假!(x < 5 && x < 10)

运算符示例

unsigned int a = 60; /* 60 = 0011 1100 */  
unsigned int b = 13; /* 13 = 0000 1101 */
int c = 0;           

c = a & b;      /* 12 = 0000 1100 */ 
printf("Line 1 - c 的值是 %d\n", c );

c = a | b;      /* 61 = 0011 1101 */
printf("Line 2 - c 的值是 %d\n", c );
c = a ^ b;      /* 49 = 0011 0001 */
printf("Line 3 - c 的值是 %d\n", c );
c = ~a;         /*-61 = 1100 0011 */
printf("Line 4 - c 的值是 %d\n", c );
c = a << 2;     /* 240 = 1111 0000 */
printf("Line 5 - c 的值是 %d\n", c );
c = a >> 2;     /* 15 = 0000 1111 */
printf("Line 6 - c 的值是 %d\n", c );

位运算符

运算符描述实例
&按位与操作,按二进制位进行"与"运算(A & B) 将得到 12 即为 0000 1100
|按位或运算符,按二进制位进行"或"运算(A | B) 将得到 61 即为 0011 1101
^异或运算符,按二进制位进行"异或"运算(A ^ B) 将得到 49 即为 0011 0001
~取反运算符,按二进制位进行"取反"运算(~A) 将得到 -61 即为 1100 0011
<<二进制左移运算符A << 2 将得到 240 即为 1111 0000
>>二进制右移运算符A >> 2 将得到 15 即为 0000 1111

数据类型 Data Types

基本数据类型

数据类型大小 Size范围 Range描述 Description
char1 字节−128 ~ 127单个字符/字母/数字/ASCII
signed char1 字节−128 ~ 127-
unsigned char1 字节0 ~ 255-
int24 字节−32,768 ~ 32,767存储整数
signed int2 字节−32,768 ~ 32,767
unsigned int2 字节0 ~ 65,535
short int2 字节−32,768 ~ 32,767
signed short int2 字节−32,768 ~ 32,767
unsigned short int2 字节0 ~ 65,535
long int4 字节-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647
signed long int4 字节-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647
unsigned long int4 字节0 ~ 4,294,967,295
float4 字节
double8 字节
long double10 字节

数据类型

// 创建变量
int myNum = 5;             // 整数
float myFloatNum = 5.99;   // 浮点数
char myLetter = 'D';       // 字符串
// 高精度浮点数据或数字
double myDouble = 3.2325467;
// 打印输出变量
printf("%d\n", myNum);
printf("%f\n", myFloatNum);
printf("%c\n", myLetter);
printf("%lf\n", myDouble);

数据类型说 明
char字符型
short短整型
int整型
long长整型
float单精度浮点型
double双精度浮点型
void无类型

基本格式说明符

格式说明符数据类型
%d%iint 整数
%ffloat 单精度的十进制类型
%lfdouble 高精度浮点数据或数字
%cchar 字符
%s用于 strings 字符串

基本格式说明符

shortintlong
8 进制%ho%o%lo
10 进制%hd%d%ld
16 进制%hx / %hX%x / %X%lx / %lX

数据格式示例

int myNum = 5;
float myFloatNum = 5.99; // 浮点数
char myLetter = 'D';     // 字符串
// 打印输出变量
printf("%d\n", myNum);
printf("%f\n", myFloatNum);
printf("%c\n", myLetter);

预处理器

预处理器指令

指令描述
#define定义宏
#include包含一个源代码文件
#undef取消已定义的宏
#ifdef如果宏已经定义,则返回真
#ifndef如果宏没有定义,则返回真
#if如果给定条件为真,则编译下面代码
#else#if 的替代方案
#elif如果 #if 条件为假,当前条件为
#endif结束一个 #if……#else 条件编译块
#error当遇到标准错误时,输出错误消息
#pragma使用标准化方法,向编译器发布特殊的命令到编译器中
// 所有的 MAX_ARRAY_LENGTH 替换为 20
#define MAX_ARRAY_LENGTH 20
// 系统库中获取 stdio.h
#include <stdio.h>
// 本地目录中获取 myheader.h
#include "myheader.h"
#undef  FILE_SIZE
#define FILE_SIZE 42 // 取消已定义并定义为 42

预定义宏

描述
__DATE__当前日期,一个以 "MMM DD YYYY" 格式表示的字符常量
__TIME__当前时间,一个以 "HH:MM:SS" 格式表示的字符常量
__FILE__这会包含当前文件名,一个字符串常量
__LINE__这会包含当前行号,一个十进制常量
__STDC__当编译器以 ANSI 标准编译时,则定义为 1

ANSI C 定义了许多宏,您可以使用这些宏,但是不能直接修改这些预定义的宏

预定义宏示例

#include <stdio.h>

int main() {
  printf("File :%s\n", __FILE__);
  printf("Date :%s\n", __DATE__);
  printf("Time :%s\n", __TIME__);
  printf("Line :%d\n", __LINE__);
  printf("ANSI :%d\n", __STDC__);
}

宏延续运算符(\)

一个宏通常写在一个单行上。

#define  message_for(a, b)  \
    printf(#a " 和 " #b ": 我们爱你!\n")

如果宏太长,一个单行容纳不下,则使用宏延续运算符 \

字符串常量化运算符(#)

#include <stdio.h>

#define  message_for(a, b)  \
  printf(#a " 和 " #b ": 我们爱你!\n")

int main(void) {
  message_for(Carole, Debra);
  return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

Carole 和 Debra: 我们爱你!

需要把一个宏的参数转换为字符串常量时,使用字符串常量化运算符 #

标记粘贴运算符(##)

#include <stdio.h>

#define tokenpaster(n) \
    printf ("token" #n " = %d", token##n)

int main(void){
  int token34 = 40;
  tokenpaster(34);
  return 0;
}

defined() 运算符

#include <stdio.h>

#if !defined (MESSAGE)
   #define MESSAGE "You wish!"
#endif

int main(void) {
    printf("信息如下: %s\n", \
        MESSAGE);  
    return 0;
}

参数化的宏

int square(int x) {
   return x * x;
}

宏重写上面的代码,如下:

#define square(x) ((x) * (x))

宏名称和左圆括号之间不允许有空格

#include <stdio.h>
#define MAX(x,y) ((x) > (y) ? (x) : (y))

int main(void) {
    printf("20 到 10 之间的最大值是 %d\n", \
        MAX(10, 20));  
    return 0;
}

Warning 和 Error

在 C 语言中,警告(Warning)和错误(Error)是编译器用于标识代码潜在问题或阻止代码编译的机制。

警告

警告提示代码中可能存在的问题,但不会阻止代码编译。处理警告可以提升代码质量和可移植性。

常见警告示例

未使用的变量

int x; printf("%d", x);

类型隐式转换(可能导致数据丢失)

int x = 3.14; // 浮点数被隐式转换
int a = 2147483647 + 1; // 可能溢出

函数声明与定义不匹配

错误

错误会阻止代码编译,必须修复才能继续编译。

常见错误示例

语法错误(如缺少分号)

int x = 1

函数定义冲突

void func(int);
void func(double);

函数或变量未定义

y = 10; printf("%d", y);

头文件缺失或冲突

#include <unknown.h>

使用编译器指令控制警告和错误

抑制警告

可以使用编译器选项来关闭特定的警告,例如在 GCC 中:

gcc -w file.c      # 禁用所有警告
gcc -Wall file.c   # 启用所有常见警告
gcc -Werror file.c # 将警告视为错误

使用 #pragma 控制警告

在某些编译器中,可以使用 #pragma 指令启用或禁用警告:

#include <stdio.h>
#pragma warning(disable : 4996) // 禁用警告(适用于 MSVC 编译器)

int main() {
    printf("Hello, world!");
    return 0;
}

总结

区别点Warning(警告)Error(错误)
严重程度程序可继续编译,但可能存在隐患编译无法完成,必须修复
编译结果生成可执行文件无法生成可执行文件
触发原因潜在问题,例如隐式转换或未使用的变量语法或语义错误,例如语法错误或未定义变量
修复必要性可选择修复,但建议修复以避免潜在问题必须修复才能继续编译
编译器选项调整可以忽略或转换为错误(如 -Werror无法调整,必须修复

函数

函数声明和定义

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

函数由两部分组成

void myFunction() { // 声明 declaration
  // 函数体(要执行的代码)(definition)
}

  • Declaration 声明函数名称、返回类型和参数 (如果有)
  • Definition 函数体 (要执行的代码)

// 函数声明
void myFunction();
// 主要方法
int main() {
  myFunction(); // --> 调用函数
  return 0;
}
void myFunction() {// 函数定义
  printf("晚上好!");
}

调用函数

// 创建函数
void myFunction() {
  printf("晚上好!");
}
int main() {
  myFunction();  // 调用函数
  myFunction();  // 可以被多次调用
  return 0;
}
// 输出 -> "晚上好!"
// 输出 -> "晚上好!"

函数参数

void myFunction(char name[]) {
  printf("Hello %s\n", name);
}
int main() {
  myFunction("Liam");
  myFunction("Jenny");
  return 0;
}
// Hello Liam
// Hello Jenny

多个参数

void myFunction(char name[], int age) {
  printf("你好 %s 你 %d 岁了。\n",name,age);
}
int main() {
  myFunction("Liam", 3);
  myFunction("Jenny", 14);
  return 0;
}
// 你好 Liam 你 3 岁了。
// 你好 Jenny 你 14 岁了。

返回值

int myFunction(int x) {
  return 5 + x;
}

int main() {
  printf("结果: %d", myFunction(3));
  return 0;
}
// 输出 8 (5 + 3)

两个参数

int myFunction(int x, int y) {
  return x + y;
}

int main() {
  printf("结果: %d", myFunction(5, 3));
  // 将结果存储在变量中
  int result = myFunction(5, 3);
  printf("结果 = %d", result);
  return 0;
}
// 结果: 8 (5 + 3)
// 结果 = 8 (5 + 3)

递归示例

int sum(int k);
int main() {
  int result = sum(10);
  printf("%d", result);
  return 0;
}

int sum(int k) {
  if (k > 0) {
    return k + sum(k - 1);
  } else {
    return 0;
  }
}

数学函数

#include <math.h>
printf("%f", sqrt(16));   // 平方根
printf("%f", ceil(1.4));  // 四舍五入 (入)
printf("%f", floor(1.4)); // 四舍五入 (舍)
printf("%f", pow(4, 3));  // x(4)的y(3)次方

  • abs(x) 绝对值
  • acos(x) 反余弦值
  • asin(x) 反正弦值
  • atan(x) 反正切
  • cbrt(x) 立方根
  • cos(x) 余弦
  • exp(x) Ex 的值
  • sin(x) x 的正弦值
  • tan(x) 角度的正切

Structures 结构

创建结构

struct MyStructure {  // 结构声明
  int myNum;     // 成员(int 变量)
  char myLetter; // 成员(char 变量)
}; // 用分号结束结构

创建一个名为 s1 的结构变量

struct myStructure {
  int myNum;
  char myLetter;
};

int main() {
  struct myStructure s1;
  return 0;
}

结构中的字符串

struct myStructure {
  int myNum;
  char myLetter;
  char myString[30]; // String
};

int main() {
  struct myStructure s1;
  strcpy(s1.myString, "Some text");
  // 打印值
  printf("我字符串: %s", s1.myString);
  return 0;
}

使用 strcpy 函数为字符串赋值

访问结构成员

// 创建一个名为 myStructure 的结构
struct myStructure {
  int myNum;
  char myLetter;
};

int main() {
  // 创建一个名为 s1 的 myStructure 结构变量
  struct myStructure s1;
  // 为 s1 的成员赋值
  s1.myNum = 13;
  s1.myLetter = 'B';

  // 创建一个名为 s2 的 myStructure 结构变量
  // 并为其赋值
  struct myStructure s2 = {13, 'B'};
  // 打印值
  printf("My number: %d\n", s1.myNum);
  printf("My letter: %c\n", s1.myLetter);
  return 0;
}

创建不同的结构变量

struct myStructure s1;
struct myStructure s2;
// 为不同的结构变量赋值
s1.myNum = 13;
s1.myLetter = 'B';

s2.myNum = 20;
s2.myLetter = 'C';

复制结构

struct myStructure s1 = {
  13, 'B', "Some text"
};

struct myStructure s2;
s2 = s1;

示例中,将 s1 的值复制到 s2

修改值

// 创建一个结构变量并为其赋值
struct myStructure s1 = {
  13, 'B'
};
// 修改值
s1.myNum = 30;
s1.myLetter = 'C';
// 打印值
printf("%d %c %s",
    s1.myNum,
    s1.myLetter);

文件处理

文件处理函数

函数描述 Description
fopen()打开新文件或现有文件
fprintf()将数据写入文件
fscanf()从文件中读取数据
fputc()将一个字符写入文件
fgetc()从文件中读取一个字符
fclose()关闭文件
fseek()将文件指针设置到给定位置
fputw()将整数写入文件
fgetw()从文件中读取一个整数
ftell()返回当前位置
rewind()将文件指针设置为文件的开头

C 库中有许多函数可以打开/读取/写入/搜索关闭文件

打开模式参数

模式 Mode描述 Description
r读取模式打开一个文本文件,允许读取文件
w模式打开一个文本文件,允许写入文件
a追加模式打开一个文本文件
如果文件不存在,则会创建一个新文件
r+读写模式打开一个文本文件,允许读写文件
w+读写模式打开一个文本文件,允许读写文件
a+读写模式打开一个文本文件,允许读写文件
rb读取模式打开二进制文件
wb写入模式打开二进制文件
ab追加模式打开二进制文件
rb+读写模式打开二进制文件
wb+读写模式打开二进制文件
ab+读写模式打开二进制文件

打开文件:fopen()

#include<stdio.h>

void main( ) {
  FILE *fp;
  char ch;
  fp = fopen("file_handle.c", "r");

  while (1) {
    ch = fgetc(fp);
    if (ch == EOF)
    break;
    printf("%c", ch);
  }
  fclose(fp);
}

对文件执行所有操作后,必须关闭 fclose() 该文件

写入文件:fprintf()

#include <stdio.h>

main() {
  FILE *fp;
  fp = fopen("file.txt", "w"); // 打开文件
  // 将数据写入文件
  fprintf(fp, "fprintf 的 Hello 文件..\n");
  fclose(fp); // 关闭文件  
}  

读取文件:fscanf()

#include <stdio.h>  
main(){
  FILE *fp;
  char buff[255]; // 创建char数组存储文件数据
  fp = fopen("file.txt", "r");
  while(fscanf(fp, "%s", buff)!=EOF) {
    printf("%s ", buff);
  }
  fclose(fp);
}

写入文件:fputc()

#include <stdio.h>

main(){
  FILE *fp;
  fp = fopen("file1.txt", "w"); // 打开文件
  fputc('a',fp); // 将单个字符写入文件
  fclose(fp);    // 关闭文件
}

读取文件:fgetc()

#include<stdio.h>
#include<conio.h>
void main() {
  FILE *fp;
  char c;
  clrscr();
  fp=fopen("myfile.txt", "r");
  while((c=fgetc(fp))!=EOF){
    printf("%c", c);
  }
  fclose(fp);
  getch();
}

写入文件:fputs()

#include<stdio.h>
#include<conio.h>

void main(){
  FILE *fp;
  clrscr();
  fp = fopen("myfile2.txt","w");
  fputs("hello c programming",fp);
  fclose(fp);
  getch();
}

读取文件:fgets()

#include<stdio.h>
#include<conio.h>

void main() {
  FILE *fp;
  char text[300];
  clrscr();

  fp=fopen("myfile2.txt", "r");
  printf("%s", fgets(text, 200, fp));
  fclose(fp);
  getch();
}

fseek()

#include <stdio.h>
void main(){
  FILE *fp;
  fp = fopen("myfile.txt","w+");
  fputs("This is Book", fp);

  // 将文件指针设置到给定位置
  fseek(fp, 7, SEEK_SET);
  fputs("Kenny Wong", fp);
  fclose(fp);
}

将文件指针设置到给定位置

rewind()

#include<stdio.h>
#include<conio.h>
void main(){
  FILE *fp;
  char c;
  clrscr();
  fp=fopen("file.txt", "r");
  while((c=fgetc(fp)) != EOF){
    printf("%c", c);
  }
  rewind(fp); // 将文件指针移动到文件的开头
  while((c=fgetc(fp)) != EOF){
    printf("%c", c);
  }
  fclose(fp);
  getch();
}
// 输出
// Hello World!Hello World!

ftell()

#include <stdio.h>
#include <conio.h>

void main (){
   FILE *fp;
   int length;
   clrscr();
   fp = fopen("file.txt", "r");
   fseek(fp, 0, SEEK_END);

   length = ftell(fp); // 返回当前位置

   fclose(fp);
   printf("文件大小: %d bytes", length);
   getch();
}
// 输出
// 文件大小: 18 bytes

C 网络编程

网络编程介绍

C使用sockets进行网络通信。包含头文件:

  • #include <sys/socket.h>: 套接字操作,如创建、绑定和监听套接字
  • #include <arpa/inet.h>: IP 地址转换
  • #include <unistd.h>: 关闭套接字等
  • #include <netinet/in.h>: 网络地址结构定义和相关敞亮

创建套接字

网络通信的第一步是创建套接字。套接字是网络通信的基础,通过它可以与远程主机进行数据交换。

服务端

int server_fd, new_socket; // 定义服务器文件描述符和新连接的套接字
int port = 8080; // 服务器使用的端口号

// 创建套接字文件描述符
// AF_INET 表示使用 IPv4 协议,SOCK_STREAM 表示使用 TCP 协议,协议参数通常为 0(默认 TCP)
if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
    perror("socket failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

客户端

int sock = 0;  // 客户端的套接字描述符
struct sockaddr_in serv_addr;  // 定义服务器地址结构体

// 创建套接字
if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
    perror("Socket creation failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

绑定套接字

服务端创建套接字后,需要将其绑定到特定的 IP 地址和端口,以便客户端能够连接。

服务端

struct sockaddr_in address;  // 定义存储地址信息的结构体
address.sin_family = AF_INET;  // 设置地址族为 IPv4
address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  // 将服务器绑定到所有可用的网络接口(即本机的所有 IP 地址)
address.sin_port = htons(port);  // 将端口号转换为网络字节序,大端模式

// 将套接字绑定到指定的地址和端口上
// bind() 将服务器的文件描述符与 IP 地址和端口号进行绑定,以便客户端能够通过该地址和端口访问服务器
if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {
    perror("bind failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

监听和接收连接

服务端在绑定套接字之后,需要进入监听状态,以等待客户端的连接请求。

服务端

// 开始监听客户端连接
// 监听连接请求
// listen() 函数将套接字设置为被动模式,准备接收来自客户端的连接请求
if (listen(server_fd, 3) < 0) {  // 第二个参数 3 表示连接请求的队列大小
    perror("listen failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

int addrlen = sizeof(address);  // 获取地址结构体的大小
// accept() 函数会阻塞等待客户端的连接请求,一旦连接请求到来,创建一个新的套接字 new_socket 用于数据传输
if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {
    perror("accept failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

连接到服务端

客户端使用 connect() 函数连接到服务器的 IP 地址和端口。

客户端

// 设置服务器地址
serv_addr.sin_family = AF_INET;  // 设置地址族为 IPv4
serv_addr.sin_port = htons(port);  // 将端口号转换为网络字节序

// 将 IP 地址转换为二进制并存储在 serv_addr 结构体中
if (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr) <= 0) {
    perror("Invalid address/ Address not supported");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

// 连接服务器
// connect() 函数将客户端的套接字与服务器的地址绑定,从而建立连接
if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
    perror("Connection Failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

发送和接收数据

一旦连接建立,服务端和客户端可以通过套接字发送和接收数据。

服务端

// 服务端从客户端接收数据
char buffer[1024] = {0};  // 缓冲区,用于存储接收的数据
int valread = read(new_socket, buffer, 1024);  // 从客户端读取数据
printf("Client: %s\n", buffer);  // 打印接收到的客户端数据

// 服务端发送响应数据给客户端
const char *response = "Hello from server";  // 响应消息
send(new_socket, response, strlen(response), 0);  // 发送数据到客户端
printf("Server message sent\n");

客户端

// 客户端发送数据给服务端
const char *message = "Hello from client";  // 要发送的消息
send(sock, message, strlen(message), 0);  // 发送数据到服务端
printf("Client message sent\n");

// 客户端从服务端接收响应数据
char buffer[1024] = {0};  // 缓冲区,用于存储接收到的数据
int valread = read(sock, buffer, 1024);  // 读取服务端的响应数据
printf("Server: %s\n", buffer);  // 打印接收到的服务端数据

关闭套接字

完成通信后,双方都应关闭各自的套接字以释放资源。

服务端

// 关闭服务端套接字
close(new_socket);  // 关闭用于数据传输的客户端套接字
close(server_fd);   // 关闭服务器的监听套接字

客户端

// 关闭客户端套接字
close(sock);  // 关闭客户端的套接字

I/O多路复用

多路复用介绍

在网络编程中,服务端可以使用 I/O 多路复用 技术,如 selectpollepoll。这些技术允许服务端同时监听多个文件描述符(如套接字),并在其中一个发生事件时进行处理,提升系统效率。包含头文件:

  • #include <sys/select.h>: 提供 select
  • #include <poll.h>: 提供 poll
  • #include <sys/epoll.h>: 提供epoll

使用select

fd_set read_fds;  // 定义文件描述符集合
FD_ZERO(&read_fds);  // 清空集合
FD_SET(server_socket, &read_fds);  // 将服务端套接字加入集合

int max_fd = server_socket;
int activity = select(max_fd + 1, &read_fds, NULL, NULL, NULL);  // 等待事件发生

if (activity < 0 && errno != EINTR) {
    perror("select error");
}

使用poll

struct pollfd fds[2];  // 定义文件描述符数组
fds[0].fd = server_socket;
fds[0].events = POLLIN;  // 监听读事件

int poll_count = poll(fds, 2, -1);  // 等待事件

if (poll_count < 0) {
    perror("poll error");
}

使用epoll

int epoll_fd = epoll_create1(0);  // 创建 epoll 文件描述符
struct epoll_event event;
event.events = EPOLLIN;
event.data.fd = server_socket;

if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, server_socket, &event) == -1) {
    perror("epoll_ctl failed");
}

struct epoll_event events[10];  // 事件数组
int event_count = epoll_wait(epoll_fd, events, 10, -1);  // 等待事件发生

for (int i = 0; i < event_count; i++) {
    if (events[i].data.fd == server_socket) {
        // 处理服务端套接字上的事件
    }
}

杂项

Docker 运行环境

  • 安装 Docker

  • 创建 Dockerfile 文件

    FROM alpine:3.14
    RUN apk add --no-cache gcc musl-dev
    RUN apk add --no-cache g++
    
  • 生成本地 myalpine 镜像

    docker build -t myalpine .
    
  • 运行映像,把当前路径 ($PWD) 映射至容器的 /test 目录,用 gcc 编译程序,exit返回

    docker run -it -v $PWD:/test myalpine
    root@b1a38bd7107a:/# cd test
    root@b1a38bd7107a:/test# gcc -o hello hello.c
    Hello World
    root@b1a38bd7107a:/test# exit
    exit
    

另见