C/C++学习手册

C 语言教程

一 、简介 环境设置

通用的 、面向过程式的 高级 计算机程序设计语言

1972 年，为了 移植与开发 UNIX 操作系统 丹尼斯·里奇在贝尔电话实验室设计开发了 C 语言

C 语言最开始是于 1972 年在 美商迪吉多电脑 DEC PDP-11 计算机上被首次实现

在 1978 年，布莱恩·柯林汉（Brian Kernighan）和丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie）制作了 C 的第一个公开可用的描述，现在被称为 K&R 标准

截至 1973 年 UNIX 操作系统，C编译器，和几乎所有的 UNIX 应用程序都是用 C 语言编写的。

  • 易于学习。
  • 结构化语言。
  • 它产生高效率的程序。
  • 它可以处理底层的活动。
  • 它可以在多种计算机平台上编译。

计算机编程术语 C 语言编程概念

  • C 语言是以 B 语言为基础的，B 语言大概是在 1970 年被引进的。
  • C 语言标准是于 1988 年由美国国家标准协会（ANSI，全称 American National Standard Institute）制定的。
    最新的 C 语言标准为 C18 ，在它之前的 C 语言标准有 C17、C11…C99 等
  • 目前，C 语言是最广泛使用的系统程序设计语言。
  • 大多数先进的软件都是使用 C 语言实现的。
  • 当今最流行的 Linux 操作系统和 RDBMS（Relational Database Management System：关系数据库管理系统） MySQL 都是使用 C 语言编写的。

最初是用于系统开发工作，特别是组成操作系统的程序

由于 C 语言所产生的代码运行速度与汇编语言编写的代码运行速度几乎一样，所以采用 C 语言作为系统开发语言。

  • 操作系统
  • 语言编译器
  • 汇编器
  • 文本编辑器
  • 打印机
  • 网络驱动器
  • 现代程序
  • 数据库
  • 语言解释器
  • 实体工具

一个 C 语言程序，可以是 3 行，也可以是数百万行，

它可以写在一个或多个扩展名为 “.c” 的文本文件中，

例如，hello.c。您可以使用 “vi”、“vim” 或任何其他文本编辑器来编写您的 C 语言程序。

C11 新特性

C11（也被称为C1X）指ISO标准ISO/IEC 9899:2011，是当前最新的C语言标准。在它之前的C语言标准为C99。

  • ​​对齐处理（Alignment）的标准化（包括_Alignas标志符，alignof运算符，aligned_alloc函数以及<stdalign.h>头文件）。​​
  • ​​_Noreturn 函数标记，类似于 gcc 的 __attribute__((noreturn))。​​
  • ​​_Generic 关键字。​​
  • ​​多线程（Multithreading）支持，包括：​​​​_Thread_local存储类型标识符，<threads.h>头文件，里面包含了线程的创建和管理函数。​​​​_Atomic类型修饰符和<stdatomic.h>头文件。​​
  • ​​增强的Unicode的支持。基于C Unicode技术报告ISO/IEC TR 19769:2004，增强了对Unicode的支持。包括为UTF-16/UTF-32编码增加了char16_t和char32_t数据类型，提供了包含unicode字符串转换函数的头文件<uchar.h>。​​
  • ​​删除了 gets() 函数，使用一个新的更安全的函数gets_s()替代。​​
  • ​​增加了边界检查函数接口，定义了新的安全的函数，例如 fopen_s()，strcat_s() 等等。​​
  • ​​增加了更多浮点处理宏(宏)。​​
  • ​​匿名结构体/联合体支持。这个在gcc早已存在，C11将其引入标准。​​
  • ​​静态断言（Static assertions），_Static_assert()，在解释 #if 和 #error 之后被处理。​​
  • ​​新的 fopen() 模式，("…x")。类似 POSIX 中的 O_CREAT|O_EXCL，在文件锁中比较常用。​​
  • ​​新增 quick_exit() 函数作为第三种终止程序的方式。当 exit()失败时可以做最少的清理工作。​​

设置 C 语言环境， 确保电脑上有以下两款可用的软件，文本编辑器和 C 编译器。

文本编辑器

这将用于输入您的程序。

文本编辑器的名称和版本在不同的操作系统上可能会有所不同。

Notepad 通常用于 Windows 操作系统上，vim/vi 可用于 Linux/UNIX 操作系统上。

通过编辑器创建的文件通常称为源文件，源文件包含程序源代码。

C 程序的源文件通常使用扩展名 .c。

在开始编程之前，请确保您有一个文本编辑器，且有足够的经验来编写一个计算机程序，然后把它保存在一个文件中，编译并执行它。

C 编译器

写在源文件中的源代码是人类可读的源。

它需要"编译"，转为机器语言，这样 CPU 可以按给定指令执行程序。

C 语言编译器用于把源代码编译成最终的可执行程序。

如果 HP 或 Solaris，则可以使用各自操作系统上的编译器。

不同的操作系统上安装 GNU 的 C/C++ 编译器。

这里同时提到 C/C++，主要是因为 GNU 的 gcc 编译器适合于 C 和 C++ 编程语言。

使用的是 Linux 或 UNIX，请在命令行使用下面的命令来检查您的系统上是否安装了 GCC：

gcc -v

C/C++学习手册_标识符

已经安装了 GNU 编译器，则会显示如下消息

Using built-in specs.
Target: i386-redhat-linux
Configured with: ../configure --prefix=/usr .......
Thread model: posix
gcc version 4.1.2 20080704 (Red Hat 4.1.2-46)

Cent OS Linux

Mac OS X Xcode 开发环境

Windows 上安装 GCC 安装 MinGW

http://mingw-w64.org/doku.php

当安装 MinGW 时，您至少要安装 gcc-core、gcc-g++、binutils 和 MinGW runtime，但是一般情况下都会安装更多其他的项。

添加您安装的 MinGW 的 bin 子目录到您的 PATH 环境变量中，这样您就可以在命令行中通过简单的名称来指定这些工具。

当完成安装时，您可以从 Windows 命令行上运行 gcc、g++、ar、ranlib、dlltool 和其他一些 GNU 工具。

二、程序结构

基本构建块之前

最小的 C 程序结构 Hello World 实例

C 程序主要包括以下部分：

  • 预处理器指令
  • 函数
  • 变量
  • 语句 & 表达式
  • 注释
#include <stdio.h>     //  stdio.h 是一个头文件 (标准输入输出头文件) ,
// #include 是一个预处理命令，用来引入头文件。告诉 C 编译器在实际编译之前要包含 stdio.h 文件
 
int main()   //所有的 C 语言程序都需要包含 main()主函数。 代码从 main() 函数开始执行。
{
   /* 我的第一个 C 程序 */
    //  /* ... */  用于注释说明   会被编译器忽略。
   printf("Hello, World! \n");   // printf() 用于格式化输出到屏幕。   在  "stdio.h"  头文件中声明。
    // 当编译器遇到  printf()  函数时，如果没有找到  stdio.h  头文件，会发生编译错误。
   
    
   return 0;   //  语句用于表示退出程序   终止 main() 函数，并返回值 0。
}

编译 & 执行 C 程序

接下来让我们看看如何把源代码保存在一个文件中，以及如何编译并运行它。

  1. 打开一个文本编辑器，添加上述代码。
  2. 保存文件为hello.c。
  3. 打开命令提示符，进入到保存文件所在的目录。
  4. 键入gcc hello.c，输入回车，编译代码。
  5. 如果代码中没有错误，命令提示符会跳到下一行，并生成a.out可执行文件。
  6. 现在，键入a.out来执行程序。
  7. 您可以看到屏幕上显示“Hello World”。
$ gcc hello.c
$ ./a.out
Hello, World!

请确保您的路径中已包含 gcc 编译器，并确保在包含源文件 hello.c 的目录中运行它。

如果是多个 c 代码的源码文件，编译方法如下：

$ gcc test1.c test2.c -o main.out
$ ./main.out

test1.c 与 test2.c 是两个源代码文件。

三、 基本语法

理解 C 语言的其他基本的构建块

C 的令牌（Token）

C 程序由各种令牌组成

令牌可以是关键字、标识符、常量、字符串值，或者是一个符号。

五个令牌分别是：

printf
(
"Hello, World! \n"
)
;

1分号 ;

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。 eg:

return 0;

2注释

C 语言有两种注释方式：

您不能在注释内嵌套注释，注释也不能出现在字符串或字符值中。

// 单行注释     以 // 开始的单行注释，这种注释可以单独占一行。
/* 单行注释 */    /* */ 这种格式的注释可以单行或多行。
/* 
 多行注释
 多行注释
 多行注释
 */

3标识符

C 标识符是用来标识变量、函数，或任何其他用户自定义项目的名称。

一个标识符以字母 A-Z 或 a-z 或下划线 _ 开始，后跟零个或多个字母、下划线和数字（0-9）。

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。

因此，在 C 中，Manpower 和 manpower 是两个不同的标识符。下面列出几个有效的标识符：

mohd       zara    abc   move_name  a_123
myname50   _temp   j     a23b9      retVal

4关键字

下表列出了 C 中的保留字。这些保留字不能作为常量名、变量名或其他标识符名称。

关键字

说明

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​​

5 C 中的空格

只包含空格的行，被称为空白行，可能带有注释，C 编译器会完全忽略它。

在 C 中，空格用于描述空白符、制表符、换行符和注释。

空格分隔语句的各个部分，让编译器能识别语句中的某个元素（比如 int）在哪里结束，下一个元素在哪里开始。

因此，在下面的语句中：

int age;

在这里，int 和 age 之间必须至少有一个空格字符（通常是一个空白符），这样编译器才能够区分它们。

fruit = apples + oranges;   // 获取水果的总数

fruit 和 =，或者 = 和 apples 之间的空格字符不是必需的，

但是为了增强可读性，您可以根据需要适当增加一些空格。

四、数据类型


用于声明不同类型的变量或函数的一个广泛的系统

变量的类型决定了变量存储占用的空间

以及如何解释存储的位模式

C 中的类型可分为以下几种：

序号

类型与描述

1

基本类型： 算术类型，包括两种类型：整数类型 和 浮点类型。

2

枚举类型： 算术类型，被用来定义 在程序中 只能赋予其一定的 离散 整数值 的变量。

3

void 类型： 类型说明符 void 表明没有可用的值。

4

派生类型： 它们包括：指针类型、数组类型、结构类型、共用体类型和函数类型。

数组类型和结构类型统称为聚合类型。

函数的类型指的是函数返回值的类型

整数类型

下表列出了关于 标准整数类型 的存储大小和 值范围的细节：

类型

存储大小

值范围

char

1 字节

-128 到 127 或 0 到 255

unsigned char

1 字节

0 到 255

signed char

1 字节

-128 到 127

int

2 或 4 字节

-32,768 到 32,767 或 -2,147,483,648 到 2,147,483,647

unsigned int

2 或 4 字节

0 到 65,535 或 0 到 4,294,967,295

short

2 字节

-32,768 到 32,767

unsigned short

2 字节

0 到 65,535

long

4 字节

-2,147,483,648 到 2,147,483,647

unsigned long

4 字节

0 到 4,294,967,295

各种类型的存储大小与系统位数有关，但目前通用的以64位系统为主

32位系统与64位系统的存储大小的差别（windows 相同）

C/C++学习手册_头文件_02

为了得到某个类型或某个变量在特定平台上的准确大小，您可以使用 sizeof 运算符。

表达式 sizeof(type) 得到 对象或类型的 存储字节大小。

#include <stdio.h>
#include <limits.h>
 
int main()
{
   printf("int 存储大小 : %lu \n", sizeof(int));
   // %lu 为 32 位无符号整数
   return 0;
}

Linux 上编译并执行上面的程序时，它会产生下列结果

int 存储大小 : 4

浮点类型

标准浮点类型 的占用的存储空间大小、值范围和精度的细节：

类型

存储大小

值范围

精度

float

4 字节

1.2E-38 到 3.4E+38

6 位小数

double

8 字节

2.3E-308 到 1.7E+308

15 位小数

long double

16 字节

3.4E-4932 到 1.1E+4932

19 位小数

头文件 float.h 定义了宏，在程序中可以使用这些值和其他有关实数二进制表示的细节。

#include <stdio.h>
#include <float.h>
 
int main()
{
   printf("float 存储最大字节数 : %lu \n", sizeof(float));
   printf("float 最小值: %E\n", FLT_MIN );
    //%E 为以指数形式输出单、双精度实数
   printf("float 最大值: %E\n", FLT_MAX );
   printf("精度值: %d\n", FLT_DIG );
   
   return 0;
}
float 存储最大字节数 : 4 
float 最小值: 1.175494E-38
float 最大值: 3.402823E+38
精度值: 6

void 类型


void 类型指定没有可用的值。它通常用于以下三种情况下：

序号

类型与描述

1

函数返回为空 各种函数 不返回值，或者您可以说它们返回空。不返回值的函数的返回类型为空。例如 void exit (int status);

2

函数参数为空 函数不接受任何参数。不带参数的函数可以接受一个 void。例如 int rand(void);

3

指针指向 void 类型为 void * 的指针代表对象的地址，而不是类型。例如，内存分配函数 void *malloc( size_t size ); 返回指向 void 的指针，可以转换为任何数据类型。

C++ primer Plus

一、 C++ primer Plus

在 继承C语言 高效简洁 快速 可移植性 基础上 添加 面向对象 编程 和 泛型编程 支持

面向对象 特性

C/C++学习手册_头文件_03

模板特性——泛型编程

写一个类的时候表明这个initialize函数是这个类的构造函数
array.join（分隔符separator）   用于把数组中所有元素 放入一个字符串
parseInt() 函数可解析一个字符串 ，并返回一个整数。
parseInt(string, radix)
要解析的数字的基数

array_unshift() 函数在数组开头插入一个或多个元素

被加上的元素作为一个整体添加，这些元素在数组中的顺序和在参数中的顺序一样

黑马

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C/C++学习手册_头文件_04