Horace Chan

C 程序结构与基础语法

C程序主要包括一下部分： 预处理器指令 函数 变量 语句&表达式 注释

程序结构

C程序主要包括一下部分：

  • 预处理器指令
  • 函数
  • 变量
  • 语句&表达式
  • 注释

以“Hello world“为例：

#include <stdio.h>  //预处理器指令，告诉 C 编译器在实际编译之前要包含 stdio.h 文件
 
int main()          //主函数，程序从这里开始执行
{
   /* 我的第一个 C 程序 */  //注释内容
   printf("Hello, World! \n");  // printf(...)是 C 中另一个可用的函数
   
   return 0;       //终止 main() 函数，并返回值 0
}

基础语法

C 语言的令牌主要包括以下几种类型：

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

C 程序的基本结构

#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。
  • 示例：#include <stdio.h>

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。
  • 示例：#define PI 3.14159

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。
  • 示例：int add(int a, int b);

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。
  • 示例：int main() { ... }

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。

  • 示例：

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

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。

  • 示例：

    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。

  • 示例：

    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。

  • 示例：

    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。
  • 示例：return 0;

分隔符

分隔符用于分隔语句和表达式，常见的分隔符包括：

  • 逗号 , ：用于分隔变量声明或函数参数。
  • 分号 ; ：用于结束语句。
  • 括号：
    • 圆括号 () 用于分组表达式、函数调用。
    • 花括号 {} 用于定义代码块。
    • 方括号 [] 用于数组下标。

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。

例如，下面是两个不同的语句：

printf("Hello, World! \n");
return 0;

一个单独的分号也可以作为一个空语句，表示什么都不做。例如：;

标识符

标识符是程序中变量、函数、数组等的名字。标识符由 字母（大写或小写）、数字和下划线 组成，但第一个字符必须是字母或下划线，不能是数字。

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

常量

常量是固定值，在程序执行期间不会改变。

常量可以是整型常量、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

const是常量的标识

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。

常用

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

运算符（Operators）

运算符用于执行各种操作，如算术运算、逻辑运算、比较运算等。

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：=, +=, -=, *=, /=, %=
  • 其他运算符：sizeof, ?:, &, *, ->, .

C 的数据类型

C 中的类型可分为以下几种：

序号 类型与描述
1 基本数据类型
它们是算术类型，包括整型（int）、字符型（char）、浮点型（float）和双精度浮点型（double）。
2 枚举类型：
它们也是算术类型，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 表示没有值的数据类型，通常用于函数返回值。
4 派生类型：
包括数组类型、指针类型和结构体类型。

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

浮点类型

下表列出了关于标准浮点类型的存储大小、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 位有效位
double 8 字节 2.3E-308 到 1.7E+308 15 位有效位
long double 16 字节 3.4E-4932 到 1.1E+4932 19 位有效位

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
C 中有各种函数都不返回值，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
C 中有各种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。

运行C程序的步骤与方法

一、 运行步骤流程

graph TD
    A[编辑] -->|程序代码的录入，生成源程序 *.c| B[编译]
    B -->|语法分析查错，翻译，生成目标程序 *.obj| C[链接]
    C -->|与其它目标程序或库链接装配，生成可执行程序 *.exe| D[执行]
    
    classDef default fill:#403b93,stroke:#24a497,stroke-width:2px,color:#fff;

二、 程序文件对比

源程序 目标程序 可执行程序
内容 程序设计语言 机器语言 机器语言
可执行 不可以 不可以 可以
文件名后缀 .c .obj .exe

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