C语言入门必备基础知识大全

Linux C语言程序设计

  1. 基础:数据类型，数据表现形式，运算符，表达式，语句, 三大设计结构
  2. 核心:数组，函数,指针
  3. 进阶:构造类型，预处理，库文件，标准文件流,位运算
  4. 高级:数据结构，算法,工程管理，工程调试，版本控制
  1. 编译过程：预处理、编译、汇编、链接
  2. printf 格式化列表：要求用一组 " " 括起来 格式化列表中可出现的内容：
  • 普通字符：格式化列表中的普通字符是原样输出的，
  • 转义字符：(\加上特定的字符) \n \t \0 \r
  • 格式化符：(%加上特定的字符) %c %d %e %s

C语言编码风格

  • 常用缩进书写格式
  • 有足够的注释
  • 有合适的空行
  • {}对齐
  • 函数体内采用分层缩进和模块化的书写方式
  • 不把多条语句写在程序的同一行上
  • 命名:变量或函数命名要尽可能包含更多含义,但不能太长,可采用_和缩写来命名

c语言数据类型

  1. 基本数据类型 数值类型：int,float,double 字符类型：char
  2. 构造数据类型 数组、结构体（struct）、联合体（union）、枚举（enum）
  3. 指针类型
  4. 空值类型：void
  5. 定义类型：typedef

进制转换

  • 16转8: 先转换为二进制，从后往前看，每4位一组，每组转换成8进制，然后拼接起来。
  • 8进制转16: 先转换为二进制，每3位一组，每组转换成16进制，然后拼接起来。

数据表现形式

常量

  1. 整型常量
  2. 浮点型常量
  3. 字符型常量
  4. 符号常量

变量

不同类型数据在内存中的储存方式

  • 在内存中是以补码方式存储的
  1. 原码: 将最高位作为符号位(0 表示正,1表示负)，其他位代表了数据绝对值
  2. 反码: 如果是正数，反码就是原码，如果是负数，符号位不变，其余为按位取反
  3. 补码: 如果是正数，补码就是原码，如果是负数, 反码 + 1
  • 格式控制符

int 整型：%d short 整型：%hd， h代表half，即一半的存储字节 long 整型：%ld long long 整型：%lld 显示不同进制的前缀: %#o、 %#x

  • (在内存中以二进制小数表示)以指数方式存储,数据分为指数与小数部分 符号位(1) + 指数位(8 /11) + 尾数(23 / 52)
  1. 浮点型数据先分别将整数部分与小数部分转换为二进制数据。
  2. 将转换后的数据以科学计数法的方式表示
  3. 根据数据的正负，确认最高位(符号位)，然后将指数 + 指数偏移量(127 / 1023) 转换为8位数据 / 11位数据，将科学计数法表示的尾数部分(.以后)放置在最后的 23/52位

注意： 浮点型数据在内存中存储的是一个近似值，因为有些浮点型数据无法用有限数位来表示。

  • 面试题: 浮点型数据和 0 怎么比较?

定义一个极小的正数作为误差阈值（通常称为 Epsilon），只要浮点数的绝对值小于这个阈值，我们就认为它“等于” 0。

  • 字符型数据：

在内存中并不是存储字符本身，而是存储字符的ASCII码值。

不同数据类型混合运算

类型转换方式：

  1. 隐式类型转换： 编译系统自动转化： 转换规则: 低优先级类型 —> 高优先级转换
  2. 强制类型转化： 程序员自行完成转换。 转换语法：(目标类型) 待转换数据/表达式;

printf 格式说明符

整型格式

浮点型格式

字符与字符串格式

特殊用途格式

宽度与精度

  • %md：指定最小宽度为 m，不足用空格填充。
  • %.nf：浮点数保留 n 位小数。
  • %.ns：字符串最多输出前 n 个字符。

C 语言 I/O 缓冲区的“进与出”

查漏补缺

表达式优先级问题

整型运算核心

  1. 数据的底层存储法则（截断与溢出） 在计算机底层，数据最终都是以二进制比特序列的形式存在的。 截断机制：当把一个较大范围的数据类型（如 32 位整数）赋值给较小范围的类型（如 8 位字符）时，编译器会直接截取低位二进制存入，高位部分被丢弃。 溢出与重解释：如果截断后的二进制序列超出了目标类型的表达范围，计算机会按照目标类型的编码规则（有符号数通常采用补码）重新解释这段二进制，从而得到一个“面目全非”的数值。

  2. 运算与传参的预处理法则（整型提升） 为了保证 CPU 的运算效率，C 语言规定在表达式运算或作为可变参数（如 printf 的参数）传递时，所有小于 int 长度的整型（如 char、short）都必须先转换为 int（或 unsigned int）。这个转换过程称为“整型提升”，其核心规则如下： 有符号数的符号扩展：如果原类型是有符号的且值为负数（最高位是 1），提升时高位全部补 1；如果值为正数，高位全部补 0。这保证了提升前后的数值大小不变。 无符号数的零扩展：如果原类型是无符号的，无论数值是多少，提升时高位一律补 0。

  3. 格式化输出的解释法则（格式符决定视角） printf 等输出函数本身并不知道传入变量的真实类型，它完全依赖程序员提供的“格式控制符”来解读内存中的二进制数据。 有符号解读（如 %d）：函数会将传入二进制序列的最高位视为符号位。如果是 1，则将其视为负数（补码）进行解析。 无符号解读（如 %u）：函数会忽略符号位的概念，将传入的所有二进制位全部视为数值位，直接计算其代表的正整数大小。

  4. 混合运算的类型对齐法则（算术转换） 当不同长度的整数参与同一个数学运算时，编译器会按照“向长度更长、精度更高的类型对齐”的原则，自动将短类型转换为长类型，再进行计算。

  • 有符号与无符号的碰撞：当有符号整数与无符号整数进行运算时，如果它们的长度相同（例如都是 32 位），有符号数会被强制转换为无符号数参与运算。这意味着原本的负数会被当作一个极大的正数来处理，这往往是导致逻辑判断出现严重偏差的隐形陷阱。
#include <stdio.h>

int main() {
    // 初始化变量
    signed char a = -1;
    unsigned char b = 255;
    short c = -1;

    // 运算与输出
    printf("1. %d\n", a + b); // 254
    printf("2. %u\n", (char)b); // 2^32 - 1
    printf("3. %d\n", (unsigned short)c); // 65535

// 0000 0000 0000 0001
// 1111 1111 1111 1110
// 1111 1111 1111 1111 2^16-1 = 65535
    return 0;
}
  • 存储看补码，运算看提升，输出看格式。

数组

一维数组常见的陷阱

  1. 索引越界
  • 牢记数组下标从 0 开始，到 长度-1 结束。
  • 循环条件严格使用 i < 数组长度。
  1. 数组传参时的“长度消失”
  • 数组传参时，数组名会自动转换成指针，指针的 sizeof 为指针的大小，而不是数组的长度。
  • 在传递的时候需要额外增加一个长度的变量
  1. 返回局部数组的地址
  • 函数返回局部变量的地址，函数结束后，局部变量会被回收，返回的地址会指向一个不存在的地址。
  • 解决方法：
  • 创建一个全局变量，将局部变量的值赋给全局变量，返回全局变量的地址。
  • 使用 malloc 实现动态内存分配，返回分配的指针，注意释放内存。
  1. 数组名是地址常量，不能整体赋值
  • 使用 memcpy 等内存拷贝函数。
  • 字符数组使用 strcpy 函数。
  1. 未初始化导致“垃圾值”
  • 定义时立即初始化。int arr[10] = {0}; 可以将所有元素初始化为0。
  • 全局数组或静态数组（static）会被自动初始化为0。

二维数组常见陷阱

  1. 定义时不能省略列数
  • 在定义并初始化二维数组时，可以省略行数，但绝对不能省略列数。编译器需要知道列数来计算内存偏移，以正确访问元素。

  1. 函数传参时，列数必须明确

  2. 混淆行指针与二级指针

行指针是什么？ 列指针是什么？

字符数组与字符串的专属陷阱

  1. 忘记字符串结束符 \0
  • 在字符数组中，字符串的结束符必须用 \0 来结束。如果没有结束符，那么字符串将无法被正确处理。
  1. 缓冲区溢出
  • 字符数组的大小必须足够大，以容纳字符串。如果字符串的长度超过字符数组的大小，那么字符串将无法被正确处理。
  • 注意： strncpy 在截断时不会自动添加 \0，需要手动添加。

常用字符数组函数

  • strcpy：将源字符串复制到目标字符串。
  • strncpy：将源字符串复制到目标字符串，最多复制 n 个字符。
  • strcat：将源字符串追加到目标字符串的末尾。
  • strncat：将源字符串追加到目标字符串的末尾，最多追加 n 个字符。
  • strlen：返回字符串的长度。
  • strcmp：比较两个字符串。
  • strncmp：比较两个字符串，最多比较 n 个字符。
  • strstr：在源字符串中查找子字符串。
  • strchr：在源字符串中查找字符。
  • strrchr：在源字符串中从末尾开始查找字符。
  • strspn: 该函数返回 str1 中第一个不在字符串 str2 中出现的字符下标。
  • strcpan: 该函数返回 str1 开头连续都不含字符串 str2 中字符的字符数。

函数

指针