【C语言】初识C语言(中篇)


大家好,这里是anduin,这次的主题依旧是初识C语言,和上次不同,这次我们主要讲两大块,对于一些知识,我们选择略讲,但是对于一些我觉得重要的知识我会对其进行精讲并做一些补充,其余的知识我会逐渐在以后一一讲解。话不多说,接下来就开始初识C语言吧!(以下程序均在vs2022中编译)



10. 操作符

算数操作符

+ – * / % 算数操作符中的+ – *和平常运算方法相似,我们在这边重点介绍 / 和 %运算符


/ 操作符

为了让我们的讲解更加具有针对性,我们分正数和负数两部分进行讲解:

/ 操作符对正数

#include<stdio.h>
int main()
{
    int a = 7 / 2;
    printf("%d
", a);//3
}

分析:对于上方代码当我们用平时的逻辑,那么这个答案应该是3.5,可在程序中编译运行,结果是 3,我们不禁产生疑惑是不是因为你打印的结果是整形的缘故,其实本身结果还是3.5呢?让我们用代码验证:

#include<stdio.h>
int main()
{
    float f = 7 / 2;
    printf("%f
",f);//3.000000
}

可当我们再次进行编译运行时,结果是3.000000,因此我们可以得出结论: 除号两端的操作数如果都是整数,执行的是整数除法,至少有一个操作数是浮点数,执行的才是浮点数的除法!!! 对于正数是这样进行运算的,那么负数呢?


/ 操作符对负数

#include<stdio.h>
int main()
{
    int i = -2.9;
    int j = 2.9;
    printf("%d
",j);//-2
    printf("%d
",j);//2
    return 0;
}

对于负数运算,我们打印 j 的值,结果为 -2 ,和正数运算规律相似,我们可以看出它们运算都是向0取整的,那么如何理解呢?对于取整,当正负数进行运算时,并不会出现四舍五入的情况,无论正数负数都是向0方向取整!(-2.9向零取整得到2) 如下图所示:


小科普

在C语言中,是不是只有一种取整方式?如果有它们分别是怎么实现的?接下来我们来一一了解:

trunc – 取整函数

#include<math.h>
int main()
{
     printf("%d
",(int)trunc(-2.9));//-2 
     printf("%d
",(int)trunc(2.9));//2  
}

Tips:由于trunc函数默认接收的返回值为%f,但是我们这边想输出的是整数所以强制类型转化成int类型。

floor – 地板取整

#include<stdio.h>
#include<math.h>
int main()
{
    printf("%.lf
",floor(-2.9));//-3
    printf("%.lf
",floor(-2.1));//-3
    printf("%.lf
",floor(2.9));//2
    printf("%.lf
",floor(2.1));//2
}

因为其取整方式和函数名,我们称它为地板取整,什么意思呢,我们编译结果发现负数-2.9的值变成了-3,对于正数2.9的值变成了2。 我们可以观察到无论是正数还是负数,在用floor函数进行取整的时候都是变小,我们观察其本质可以总结为-∞取整,如下图所示:

ceil – +∞取整

#include<stdio.h>
int main()
{
    printf("%.lf
",ceil(-2.9));//-2
    printf("%.lf
",ceil(-2.1));//-2
    printf("%.lf
",ceil(2.9));//3
    printf("%.lf
",ceil(2.1));//3
}

当我们编译运行程序,可以观察到负数-2.9变为-2,-2.1变为-2,正数2.9变为3,2.1变为3。 我们可以观察到ceil函数的取整,结果都会在原来的基础上变大一个整数位,我们总结出该取整方式为+∞取整,如下图所示:

round – 四舍五入取整

是的你没有看错,与我们平常思维方式相同的四舍五入取整来了,上代码:

#include<math.h>
int main()
{
    printf("%.lf
",round(-2.9));//-3
    printf("%.lf
",round(-2.1));//-2
    printf("%.lf
",round(2.9));//3
    printf("%.lf
",round(2.1));//2
}

对于这种取整方式,没什么好说的,就是按照我们平时的思路来,例如当值2.9时,值为3, 当值为2.1时,值为2。在当前情况下,凡取整的值大于等于2.5,得出的结果都会变为3。


% 操作符

概念:如果a和d是两个自然数,d非零,可以证明存在两个唯一的整数 q 和 r,满足 a = q*d + r 且0 ≤ r < d。其中,q 被称为商,r 被称为余数。


对于此部分我们依旧是从正数和负数两方面进行剖析:

% 操作符对正数

#include<stdio.h>
int main()
{
    int a = 10;
    int d = 3;
    printf("%d
",a%d);//1
    //因为:a=10,d=3,q=3,r=1 0<=r<d(3)
    //所以:a=q*d+3 -> 10=3*3+1
    return 0;
}
-

Warning:操作符两端的操作数必须是整数!!!


% 操作符对负数

int main()
{
    int a = - 10;
    int d= 3;
    printf("%d
",a%d);//-1
}

很显然,结果不满足定义中的0<=r<d,故后来就有了一个修订版的定义:

如果a和d是两个自然数,d非零,可以证明存在两个唯一的整数 q 和 r,满足 a = q*d + r , q 为整数,且0 ≤ |r| < |d|。其中,q 被称为商,r 被称为余数。

根据定义,这里的结果也能解释了,即-10 = (-3)*3+(-1)。

在C语言中,%本质为取余,余数的大小,本质取决于商q的,而商都取决于除法运算的取整规则。 在对于正数的取余和取模在C语言中是相同的,我们发现对于向0取整和向-∞的取整在正数上是同向的,但是对于负数上就完全不同了,因此我们平时遇到的大多都是整数取模,并没有做太多解释。


移位操作符

>> <<(以后讲解)


位操作符

& ^(以后讲解)


赋值操作符

= += -= *= /= &= ^= |= >>=

由于赋值操作符便于理解,我们挑两个讲一下(详情见注释):

int main()
{
    int a = 10;//创建变量,并初始化
    a = 20;//赋值
    a = a+5//等价于 a+=5
    a = a-5//等价于 a-=5
}

单目操作符

! 逻辑反操作 – 负值 + 正值 & 取地址 sizeof 操作数的类型长度(以字节为单位) ~ 对一个数的二进制按位取反 — 前置、后置– ++ 前置、后置++ * 间接访问操作符(解引用操作符) (类型) 强制类型转换

我们常见的操作符比如+都有两个操作数,表示为左操作数+右操作数,这种操作符叫做双目操作符。

单目操作符其实就是只有一个操作数的。

在这里,对于!,-,+等操作符都便于理解,而对于&和*我打算之后在指针部分讲解,这里我们着重讲一下–,和++操作符(详情见注释):

#include<stdio.h>
int main()
{
    int a = 10;
    int b = ++a;//前置++,先++后使用
    //a=a+1,b=a
    printf("a=%d b=%d
",a,b);//11 11
    ---------------------------------
    int a = 10;
    int b = a++;//后置++,先使用,后++
    //b=a,a=a+1
    printf("a=%d b=%d
",a,b);//11 10
    ---------------------------------
    int a = 10;
    int b = --a;//前置--,先--后使用
    //a=a-1,b=a
    printf("a=%d b=%d
",a,b);//9 9
    ---------------------------------
    int a = 10;
    int b = a--;//后置--,先使用,后--
    //b=a,a=a-1
    printf("a=%d b=%d
",a,b);//10 9
}

关系操作符

> >= < <= !=(不相等) ==(相等)

前几个操作符,也就是对应的大于,大于等于,小于,小于等于等比较关系的操作符,这里我们讲一下后两个操作符。


例1

int main()
{
    int a = 3;
    int b = 3;
    if(a!=b)
    {
        printf("hehe
");    
    }
    if(a==b)
    {
        printf("haha
");    
    }
    //结果为hehe
}

运行结果如下:

观察代码,很简单,判断a和b是否相等,如果相等则输出haha,若不相等输出hehe,因为c此处a和b都等于3,所以打印结果为hehe。


例2

#include<stdio.h>
int main()
{
    char arr1[] = "abcdef";
    char arr2[] = "abcdef";
    if(arr1==arr2)
    {
        printf("==
");    
    }
    else
    {
        printf("!=
");    
    }
}

我们知道用==和!=可以判断是否相等,那么对于字符串呢?他们是否相等,当我们编译后,发现它们是不相等的!因为arr1和arr2是字符串首元素地址,开辟的空间不同,所以地址当然不同,如果要比较两个字符串的大小可以用strcmp函数,接下来看修改后的代码:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    char arr1[] = "abcdef";
    char arr2[] = "abcdef";
    if(strcmp(arr1,arr2)==0)
    {
        printf("==
");    
    }
    else
    {
        printf("!=
");    
    }
}

再次运行:

对于strcmp这个函数使用时需要应用头文件#include<string.h>,如果返回的值为0,则两个字符串相等。


逻辑操作符

&& – 逻辑与 – 并且 || – 逻辑或 – 或者

int main()
{
    int a= 3;
    int b = 0;
    int c = a && b;
    printf("%d
",c);//真为1,假为0
    if(a&&b)
    {
        printf("hehe
");    
    }
    if(a||b)
    {
        printf("haha
);
    }
}

运行得:

分析:&&的返回值是这样规定的,如果两个数都为真,则值为1,反之则为0。 对于本代码由于a&&b为0,故不打印hehe,||的值是有一个为真则为真,值为1,反之为0。 这里由于a||b为真,所以打印haha。


条件操作符

exp1?exp2:exp3

#include<stdio.h>
int main()
{
    int a = 10;
    int b = 0;
    b = (a>5?3:-3);
    printf("%d
",b);//3
    return 0;
}

分析:条件操作符使用时先判断表达式1,如果表达式1结果为真,则输出第一个值,否则为第二个值,改题中因为a>10,所以打印结果为3。当然,这段代码也可以用if else语句来表示:

#include<stdio.h>
int main()
{
    int a = 10;
    int b = 0;
    if(a>5)
    {
        b=3;    
    }
    else
    {
        b=-3;    
    }
    printf("%d
", b);
}

逗号表达式

exp1, exp2, exp3, …expN

#include<stdio.h>
int main()
{
    int a=3;
    int b=5;
    int c=0;
    int d= (a+=2,b=b-c+a,c=a+b);
    //      a=5   b=10   c=5+10     
    
    printf("%d
",d);
}

分析:对于逗号表达式其特点为从左往右依次计算,整个表达式的结果是最后一个表达式的结果,因此在代码中d的值也就是15。


下标引用、函数调用和结构成员

[] () . ->

对于这类操作符我们讲解一下[ ]操作符:

#include<stdio.h>
int main()
{
    int arr[10] = {0};
    arr[4]=5;
    return 0;
}

分析:对于上述代码就是引用下标4,将arr[4]的位置上赋值5。 和一些操作符相同,[ ]也有两个操作数,例如arr 和 4是两个操作数,对于这个代码写成4[arr]也可以,但是这种写法不仅让人难以理解,而且比较挫,我们可千万不要写出这样的代码!!!


11. 常见关键字

C 语言标准中规定了32个关键字,而在之后C99的标准下又增加了五个关键字,anduin这次对大家进行归纳的是C标准中的32个关键字,我们根据其特性,可以把它分为几类:

数据类型关键字(12个)

  • char:声明字符型变量或函数 short:声明短整型或函数 Int :声明整型变量或函数 long :声明长整型变量或函数 signed:声明有符号类型变量或函数 unsigned:声明无符号整形变量或函数 foat:声明浮点型变量或函数 double:声明双精度变量或函数 struct:声明结构体变量或函数 union:声明共用体(联合)数据类型 enum:声明枚举类型 void:声明函数无返回值或无参数,声明无类型指针

控制语句关键字(12个)

1.循环控制(5个)

  • for:一种循环语句 do:循环语句的循环体 while :循环语句的循环条件 break:跳出当前循环 continue:结束当前循环,开始下一轮循环

2.条件语句(3个)

  • if:条件语句 else:条件语句否定分支 goto:无条件跳转语句

3.开关语句(3个)

  • switch:用于开关语句 case:开关语句分支 default:开关语句中的"其他"分支

4.返回语句(1个)

  • return:函数返回语句(可以带参数,也可以不带参数)

5.存储类型关键字(5个)

  • auto:声明自动变量,一般不使用 extern:声明变量实在其他文件中声明 register:声明寄存器变量 static:声明静态变量 typedef:用以给数据类型取别名(但是该关键字被分到存储关键字分类中,虽然看起来没什么相关性)

注意:存储关键字,不可以同时出现,也就是说,在一个变量定义的时候,只能有一个。

6.其它关键字(3个)

  • const:声明只读变量 sizeof:计算数据类型长度 volatile:说明变量在程序执行中可被隐含地改变

这里anduin带大家有选择性的,讲解几个关键字,若没有讲到日后我们一一讲解:

auto

auto 从字面意思来看就是自动的意思 它也被成为自动变量 局部变量都是自动创建,自动销毁的,所以局部变量都是auto修饰的。

int main()
{
    auto int a = 10;//局部变量都是auto类型的,因此auto基本会被省略
    return 0;
}

typedef

本质

本质:类型重命名


使用方法

#include<stdio.h>
typedef unsignde int u_int;
int main()
{
    u_int x = 0; 
    return 0;
}

分析:当我们在写代码时,一些代码类型很长,例如无符号整型unsigned int或者结构体,指针等,这时我们就可以用typedef对它进行类型重命名,本段代码中就是用了typedef来重命名unsigned int为u_int。


作用

对类型重命名的一种解决方案,让我们在面临冗长的类型命名方面上更加简便,可以对一些不太好理解的数据类型进行简化。


register

我们先想想,数据在计算机上可以存放在哪里呢? 1.内存 2.硬盘 3.高速缓存 4.寄存器


存储金字塔


寄存器存在的本质

从硬件层面上,提高计算机的运算效率。当读取数据时,计算器先去寄存器中读取,如果没有读取到,再去高速缓存区中读取,最后才是内存,而且在cpu再读取寄存器中的数据时,内存->高数缓存区(cache),cache->寄存器,这个数据传递过程会持续进行,大大提高效率!


register 修饰变量

也就是相同的原理,尽量把所修饰变量,放入CPU寄存区中,从而达到提高效率的目的。

#include<stdio.h>
int main()
{
    register int a = 10;
    return 0;
}

register 修饰什么变量

register可不是什么变量都适合修饰的,要知道寄存器的价格是很昂贵的,register所修饰的变量也得"精挑细选"一番。

  1. 局部变量(全局变量由于其特性会导致CPU寄存器被长时间占用)
  2. 不会被写入的(写入就需要写回内存,register本身就是快速读取,后续还要读取检测的话,就与原目的背道而驰了)
  3. 高频被读取的变量(俗话说把钱用在刀刃上,存入了寄存器,当然要经常使用的)
  4. 如果要使用,不要大量使用,寄存器的数量是有限的!

小科普

register修饰的变量,不能取地址!!!

#include<stdio.h>
int main()
{
    register int a = 0; 
    printf("&a = %p
", &a);
    return 0;
}

编译运行:

原创文章,作者:ItWorker,如若转载,请注明出处:https://blog.ytso.com/290147.html

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