C语言基础

简介：这篇文章是作者在曾经学过c的基础上，为了快速复习巩固c，并且上手嵌入式开发而写的笔记。如果你也是类似的情况，可以阅读这篇文章，如果您是想扎实学c语言，那我并不建议仅仅看这篇文章。当然你也可以将这篇文章作为查缺补漏来使用，文章中如果有借鉴其他文章的话会在对应位置附上文章链接。

主要参考文章/视频：

C语言入门教程，C语言学习教程（非常详细） (biancheng.net)

4.1-数字电路与C语言基础--电平特性_哔哩哔哩_bilibili

普中51单片机开发攻略（这个资源需要大家自行上网搜索，这里不展示链接）

电平特性

单片机是一种数字集成芯片，数字电路中只有两种电平：高电平和低电平。

为了让大家在刚起步的时候对电平特性有一个清晰的认识，我们暂时定义单片机 输出与输入为 TTL 电平，其中高电平为+5V，低电平为 0V。

计算机的串口为 RS232 电平，其中高电平为-12V，低电平为+12V。这里强调的是，RS232C 电平为负逻 辑电平。因此当计算机与单片机之间要通信时， 需要依靠电平转换芯片，比如 MAX232 电平转换芯片。

TTL 电平信号用的最多，这是因为数据表示通常采用二进制，+5V 等价于逻 辑 1，0V 等价于逻辑 0，这被称为 TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统。

TTL 电路和 CMOS 电路的逻辑电平关系如下：

①VOH：逻辑电平 1 的输出电压。

②VOL：逻辑电平 0 的输出电压。

③VIH：逻辑电平 1 的输入电压。

④VIL：逻辑电平 0 的输入电压。

TTL 电平临界值：

①VOHmin=2.4V，VOLmax=0.4V。

②VIHmin=2.0V，VILmax=0.8V。

CMOS 电平临界值（假设电源电压为+5V）：

①VOHmin=4.99V，VOLmax=0.01V。

②VIHmin=3.5V，VILmax=1.5V。

TTL 和 CMOS 的逻辑电平转换：CMOS 电平能驱动 TTL 电平，但 TTL 电平不能驱动 CMOS 电平，需加上拉电阻。

通常情况下，单片机、DSP、FPGA 之间引脚能否直接相连要参考以下方法进 行判断：一般来说，同电压的是可以相连的，不过最好还是要查看下芯片技术手 册上的 VIL、VIH、VOL 和 VOH 的值，看是否能够匹配。有些情况在一般应用中没 有问题，但是参数上就是有点不够匹配，在某些情况下运行可能就不够稳定，或者不同批次的器件就不能运行。

进制的转换

1) 整数部分

例如，将八进制数字 53627 转换成十进制：

53627 = 5×8^4 + 3×8^3 + 6×8^2 + 2×8^1 + 7×8^0 = 22423（十进制）

从右往左看，第1位的位权为 8^0=1，第2位的位权为 8^1=8，第3位的位权为 8^2=64，第4位的位权为 8^3=512，第5位的位权为 8^4=4096 …… 第n位的位权就为 8^(n-1)。将各个位的数字乘以位权，然后再相加，就得到了十进制形式。

2) 小数部分

例如，将八进制数字 423.5176 转换成十进制：

423.5176 = 4×8^2 + 2×8^1 + 3×8^0 + 5×8^-1 + 1×8^-2 + 7×8^-3 + 6×8^-4 = 275.65576171875（十进制）

小数部分和整数部分相反，要从左往右看，第1位的位权为 8^-1=1/8，第2位的位权为 8^-2=1/64，第3位的位权为 8^-3=1/512，第4位的位权为 8^-4=1/4096 …… 第m位的位权就为 8^-m。

将十进制转换为二进制、八进制、十六进制

将十进制转换为其它进制时比较复杂，整数部分和小数部分的算法不一样，下面我们分别讲解。

1) 整数部分

十进制整数转换为 N 进制整数采用“除 N 取余，逆序排列”法。具体做法是：

• 将 N 作为除数，用十进制整数除以 N，可以得到一个商和余数；
• 保留余数，用商继续除以 N，又得到一个新的商和余数；
• 仍然保留余数，用商继续除以 N，还会得到一个新的商和余数；
• ……
• 如此反复进行，每次都保留余数，用商接着除以 N，直到商为 0 时为止。

把先得到的余数作为 N 进制数的低位数字，后得到的余数作为 N 进制数的高位数字，依次排列起来，就得到了 N 进制数字。

下图演示了将十进制数字 36926 转换成八进制的过程：

从图中得知，十进制数字 36926 转换成八进制的结果为 110076。

2) 小数部分

十进制小数转换成 N 进制小数采用“乘 N 取整，顺序排列”法。具体做法是：

• 用 N 乘以十进制小数，可以得到一个积，这个积包含了整数部分和小数部分；
• 将积的整数部分取出，再用 N 乘以余下的小数部分，又得到一个新的积；
• 再将积的整数部分取出，继续用 N 乘以余下的小数部分；
• ……
• 如此反复进行，每次都取出整数部分，用 N 接着乘以小数部分，直到积中的小数部分为 0，或者达到所要求的精度为止。

把取出的整数部分按顺序排列起来，先取出的整数作为 N 进制小数的高位数字，后取出的整数作为低位数字，这样就得到了 N 进制小数。

下图演示了将十进制小数 0.930908203125 转换成八进制小数的过程：

从图中得知，十进制小数 0.930908203125 转换成八进制小数的结果为 0.7345。

单位换算：

• 1Byte = 8 Bit
• 1KB = 1024Byte = 210Byte
• 1MB = 1024KB = 220Byte
• 1GB = 1024MB = 230Byte
• 1TB = 1024GB = 240Byte
• 1PB = 1024TB = 250Byte
• 1EB = 1024PB = 260Byte

编译（Compile）

将C语言代码转换成CPU能够识别的二进制指令，也就是将代码加工成 .exe 程序的格式；这个工具是一个特殊的软件，叫做编译器（Compiler）。

编译器能够识别代码中的词汇、句子以及各种特定的格式，并将他们转换成计算机能够识别的二进制形式，这个过程称为编译（Compile）。

C语言的编译器有很多种，不同的平台下有不同的编译器，例如：

• Windows 下常用的是微软开发的 Visual C++，它被集成在 Visual Studio 中，一般不单独使用；
• Linux 下常用的是 GUN 组织开发的 GCC，很多 Linux 发行版都自带 GCC；
• Mac 下常用的是 LLVM/Clang，它被集成在 Xcode 中（Xcode 以前集成的是 GCC，后来由于 GCC 的不配合才改为 LLVM/Clang，LLVM/Clang 的性能比 GCC 更加强大）。

你的代码语法正确与否，编译器说了才算，我们学习C语言，从某种意义上说就是学习如何使用编译器。

编译器可以 100% 保证你的代码从语法上讲是正确的，因为哪怕有一点小小的错误，编译也不能通过，编译器会告诉你哪里错了，便于你的更改。

链接（Link）

C语言代码经过编译以后，并没有生成最终的可执行文件（.exe 文件），而是生成了一种叫做目标文件（Object File）的中间文件（或者说临时文件）。目标文件也是二进制形式的，它和可执行文件的格式是一样的。对于 Visual C++，目标文件的后缀是.obj；对于 GCC，目标文件的后缀是.o。

目标文件经过链接（Link）以后才能变成可执行文件。既然目标文件和可执行文件的格式是一样的，为什么还要再链接一次呢，直接作为可执行文件不行吗？

不行的！因为编译只是将我们自己写的代码变成了二进制形式，它还需要和系统组件（比如标准库、动态链接库等）结合起来，这些组件都是程序运行所必须的。

链接（Link）其实就是一个“打包”的过程，它将所有二进制形式的目标文件和系统组件组合成一个可执行文件。完成链接的过程也需要一个特殊的软件，叫做链接器（Linker）。

随着我们学习的深入，我们编写的代码越来越多，最终需要将它们分散到多个源文件中，编译器每次只能编译一个源文件，生成一个目标文件，这个时候，链接器除了将目标文件和系统组件组合起来，还需要将编译器生成的多个目标文件组合起来。

再次强调，编译是针对一个源文件的，有多少个源文件就需要编译多少次，就会生成多少个目标文件。

编译链接总结

不管我们编写的代码有多么简单，都必须经过「编译 --> 链接」的过程才能生成可执行文件：

• 编译就是将我们编写的源代码“翻译”成计算机可以识别的二进制格式，它们以目标文件的形式存在；
• 链接就是一个“打包”的过程，它将所有的目标文件以及系统组件组合成一个可执行文件。

常用数据类型

建议观看文章：

STC89C52RC单片机额外篇 | 03 - 认识C51编译器支持的数据类型_stc89c52rc的sfr-CSDN博客

这里有个关键点，不同位的编译器的类型占据的字节长度是不同的。

在标准C语言中基本的数据类型，例如char、int、short、long、float与double，它们存储数据的长度是有差异的，而在C51编译器中，int与short是一样的，float与double也是一样的，我们通过表格来看看它们具体的定义：

C51扩充数据类型（C中是没有的 这是单片机内容）

这些寄存器的声明已经完全被包含在 51 单片机的特殊功能寄存器声明头 文件“reg51.h”中了

例如：sbit TI=SCON^1; SCON 是一个 8 位寄存器，SCON^1 表示这个 8 位寄存器的次低位，最低位是 SCON^0;SCON^7 表示这个寄存器的最高位。

该语句的功能就是将 SCON 寄存器的 次低位声明为 TI，以后若要对 SCON 寄存器的次低位操作，则可直接操作 TI。

例如：sfr SCON=0x98; SCON 是单片机的串行口控制寄存器，这个寄存器在单片机内存中的地址是 0X98。这样声明后，我们再以后要操作这个控制寄存器时，就可以直接对 SCON 进行操作，这时编译器也会明白，我们实际要操作的是单片机内部 0X98 地址处 的这个寄存器，而 SCON 仅仅是这个地址的一个代号或是名称而已，当然，我们 也可以定义成其他的名称。

变量的存储种类

存储种类是指变量在程序执行过程中的作用范围。C51 变量的存储种类有四 种，分别是自动(auto)、外部(extern)、静态(static)和寄存器(register)。

a．auto：

使用 auto 定义的变量称为自动变量，其作用范围在定义它的函数体或复合 语句内部，当定义它的函数体或复合语句执行时，C51 才为该变量分配内存空间， 结束时占用的内存空间释放。自动变量一般分配在内存的堆栈空间中。定义变量时，如果省略存储种类，则该变量默认为自动(auto)变量。

b．extern：

使用 extern 定义的变量称为外部变量。在一个函数体内，要使用一个已在 该函数体外或别的程序中定义过的外部变量时，该变量在该函数体内要用 extern 说明。外部变量被定义后分配固定的内存空间，在程序整个执行时间内 都有效，直到程序结束才释放。

c．static：

使用 static 定义的变量称为静态变量。它又分为内部静态变量和外部静态 变量。在函数体内部定义的静态变量为内部静态变量，它在对应的函数体内有效， 一直存在，但在函数体外不可见，这样不仅使变量在定义它的函数体外被保护， 还可以实现当离开函数时值不被改变。外部静态变量上在函数外部定义的静态变量。它在程序中一直存在，但在定义的范围之外是不可见的。如在多文件或多模 块处理中，外部静态变量只在文件内部或模块内部有效。

d．register：

使用 register 定义的变量称为寄存器变量。它定义的变量存放在 CPU 内部 的寄存器中，处理速度快，但数目少。C51 编译器编译时能自动识别程序中使用 频率最高的变量，并自动将其作为寄存器变量，用户可以无需专门声明。

存储器类型（正常情况不用操作）

存储器类型 存储器类型是用于指明变量所处的单片机的存储器区域情况。存储器类型与 存储种类完全不同。C51 编译器能识别的存储器类型有以下几种，见表所示。

定义变量时也可以省“存储器类型”，省时 C51 编译器将按编译模式默认存 储器类型。

特殊功能寄存器变量

51 系列单片机片内有许多特殊功能寄存器，通过这些特殊功能寄存器可以控 制 51 系列单片机的定时器、计数器、串口、I/O 及其它功能部件，每一个特殊 功能寄存器在片内 RAM 中都对应于一个字节单元或两个字节单元。

在 C51 中，允许用户对这些特殊功能寄存器进行访问，访问时须通过 sfr 或 sfr16 类型说明符进行定义，定义时须指明它们所对应的片内 RAM 单元的地址。

格式如下：

sfr 或 sfr16 特殊功能寄存器名=地址；

sfr 用于对 51 单片机中单字节的特殊功能寄存器进行定义，sfr16 用于对双 字节特殊功能寄存器进行定义。特殊功能寄存器名一般用大写字母表示。地址一 般用直接地址形式。

【例】特殊功能寄存器的定义。

sfr PSW=0xd0；

sfr SCON=0x98；

sfr TMOD=0x89；

sfr P1=0x90；

sfr16 DPTR=0x82；

sfr16 T1=0X8A

位变量

在 C51 中，允许用户通过位类型符定义位变量。位类型符有两个：bit 和 sbit。 可以定义两种位变量。

bit 位类型符用于定义一般的可位处理位变量。它的格式如下：

bit 位变量名；

在格式中可以加上各种修饰，但注意存储器类型只能是 bdata、data、idata。 只能是片内 RAM 的可位寻址区，严格来说只能是 bdata。

sbit 位类型符用于定义在可位寻址字节或特殊功能寄存器中的位，定义时须 指明其位地址，可以是位直接地址，可以是可位寻址变量带位号，也可以是特殊 功能寄存器名带位号。

格式如下：

sbit 位变量名=位地址；

如位地址为位直接地址，其取值范围为 0x00~0xff；如位地址是可位寻址变 量带位号或特殊功能寄存器名带位号，则在它前面须对可位寻址变量或特殊功能 寄存器进行定义。字节地址与位号之间、特殊功能寄存器与位号之间一般用“^” 作间隔。

如定义 51 单片机管脚:

sbit LED=P1^0；

在 C51 中，为了用户操作方便，C51 编译器把 51 单片机的常用的特殊功能寄 存器和特殊位进行了定义，放在一个“reg51.h”或“reg52.h”的头文件中，当 用户要使用时，只须要在使用之前用一条预处理命令“#include ” 或“#include ”把这个头文件包含到程序最开始位置，然后就可使用 殊功能寄存器名和特殊位名称。

printf

#include <stdio.h>
int main()
{
    int n = 100;
    char c = '@';  //字符用单引号包围，字符串用双引号包围
    float money = 93.96;
    printf("n=%d, c=%c, money=%f\n", n, c, money);

    return 0;
}

输出结果： n=100, c=@, money=93.959999

sizeof 操作符

获取某个数据类型的长度可以使用 sizeof 操作符，如下所示：

#include <stdio.h>
int main()
{
    short a = 10;
    int b = 100;
   
    int short_length = sizeof a;
    int int_length = sizeof(b);
    int long_length = sizeof(long);
    int char_length = sizeof(char);
   
    printf("short=%d, int=%d, long=%d, char=%d\n", short_length, int_length, long_length, char_length);
   
    return 0;
}

在 32 位环境以及 Win64 环境下的运行结果为：

short=2, int=4, long=4, char=1

sizeof 用来获取某个数据类型或变量所占用的字节数，如果后面跟的是变量名称，那么可以省略( )，如果跟的是数据类型，就必须带上( )。

不同整型的输出

使用不同的格式控制符可以输出不同类型的整数，它们分别是：

• %hd用来输出 short int 类型，hd 是 short decimal 的简写；
• %d用来输出 int 类型，d 是 decimal 的简写；
• %ld用来输出 long int 类型，ld 是 long decimal 的简写。

下面的例子演示了不同整型的输出：

#include <stdio.h>
int main()
{
    short a = 10;
    int b = 100;
    long c = 9437;

    printf("a=%hd, b=%d, c=%ld\n", a, b, c);
    return 0;
}

运行结果： a=10, b=100, c=9437

二进制数、八进制数和十六进制数的表示

一个数字默认就是十进制的，表示一个十进制数字不需要任何特殊的格式。但是，表示一个二进制、八进制或者十六进制数字就不一样了，为了和十进制数字区分开来，必须采用某种特殊的写法，具体来说，就是在数字前面加上特定的字符，也就是加前缀。

1) 二进制

二进制由 0 和 1 两个数字组成，使用时必须以0b或0B（不区分大小写）开头，例如：

//合法的二进制
int a = 0b101;  //换算成十进制为 5
int b = -0b110010;  //换算成十进制为 -50
int c = 0B100001;  //换算成十进制为 33

2) 八进制

八进制由 0~7 八个数字组成，使用时必须以0开头（注意是数字 0，不是字母 o），例如：

//合法的八进制数
int a = 015;  //换算成十进制为 13
int b = -0101;  //换算成十进制为 -65
int c = 0177777;  //换算成十进制为 65535

3) 十六进制

十六进制由数字 09、字母 AF 或 a~f（不区分大小写）组成，使用时必须以0x或0X（不区分大小写）开头，例如：

//合法的十六进制
int a = 0X2A;  //换算成十进制为 42
int b = -0XA0;  //换算成十进制为 -160
int c = 0xffff;  //换算成十进制为 65535

下表全面地总结了不同类型的整数，以不同进制的形式输出时对应的格式控制符（--表示没有对应的格式控制符）。

	short	int	long	unsigned short	unsigned int	unsigned long
八进制	--	--	--	%ho	%o	%lo
十进制	%hd	%d	%ld	%hu	%u	%lu
十六进制	--	--	--	%hx 或者 %hX	%x 或者 %X	%lx 或者 %lX

转义字符

字符集（Character Set）为每个字符分配了唯一的编号，我们不妨将它称为编码值。在C语言中，一个字符除了可以用它的实体（也就是真正的字符）表示，还可以用编码值表示。这种使用编码值来间接地表示字符的方式称为转义字符（Escape Character）。

转义字符以\或者\x开头，以\开头表示后跟八进制形式的编码值，以\x开头表示后跟十六进制形式的编码值。对于转义字符来说，只能使用八进制或者十六进制。

字符 1、2、3、a、b、c 对应的 ASCII 码的八进制形式分别是 61、62、63、141、142、143，十六进制形式分别是 31、32、33、61、62、63。下面的例子演示了转义字符的用法：

char a = '\61';  //字符1
char b = '\141';  //字符a
char c = '\x31';  //字符1
char d = '\x61';  //字符a
char *str1 = "\x31\x32\x33\x61\x62\x63";  //字符串"123abc"
char *str2 = "\61\62\63\141\142\143";  //字符串"123abc"
char *str3 = "The string is: \61\62\63\x61\x62\x63"  //混用八进制和十六进制形式

转义字符既可以用于单个字符，也可以用于字符串，并且一个字符串中可以同时使用八进制形式和十六进制形式。

转义字符的初衷是用于 ASCII 编码，所以它的取值范围有限：

• 八进制形式的转义字符最多后跟三个数字，也即\ddd，最大取值是\177；
• 十六进制形式的转义字符最多后跟两个数字，也即\xdd，最大取值是\x7f。

转义字符	意义	ASCII码值（十进制）
\a	响铃(BEL)	007
\b	退格(BS) ，将当前位置移到前一列	008
\f	换页(FF)，将当前位置移到下页开头	012
\n	换行(LF) ，将当前位置移到下一行开头	010
\r	回车(CR) ，将当前位置移到本行开头	013
\t	水平制表(HT)	009
\v	垂直制表(VT)	011
'	单引号	039
"	双引号	034
\	反斜杠	092

\n和\t是最常用的两个转义字符：

• \n用来换行，让文本从下一行的开头输出，前面的章节中已经多次使用；
• \t用来占位，一般相当于四个空格，或者 tab 键的功能。

单引号、双引号、反斜杠是特殊的字符，不能直接表示：

• 单引号是字符类型的开头和结尾，要使用\'表示，也即'\''；
• 双引号是字符串的开头和结尾，要使用\"表示，也即"abc\"123"；
• 反斜杠是转义字符的开头，要使用\\表示，也即'\\'，或者"abc\\123"。

表达式（Expression）和语句（Statement）

表达式（Expression）和语句（Statement）的概念在C语言中并没有明确的定义：

• 表达式可以看做一个计算的公式，往往由数据、变量、运算符等组成，例如3*4+5、a=c=d等，表达式的结果必定是一个值；
• 语句的范围更加广泛，不一定是计算，不一定有值，可以是某个操作、某个函数、选择结构、循环等。

赶紧划重点：

• 表达式必须有一个执行结果，这个结果必须是一个值，例如3*4+5的结果 17，a=c=d=10的结果是 10，printf("hello")的结果是 5（printf 的返回值是成功打印的字符的个数）。
• 以分号;结束的往往称为语句，而不是表达式，例如3*4+5;、a=c=d;等。

加减乘除

	加法	减法	乘法	除法	求余数（取余）
数学	+	-	×	÷	无
C语言	+	-	*	/	%

强制类型转换

强制类型转换的格式为：

(type_name) expression

type_name为新类型名称，expression为表达式。例如：

(float) a;  //将变量 a 转换为 float 类型
(int)(x+y);  //把表达式 x+y 的结果转换为 int 整型
(float) 100;  //将数值 100（默认为int类型）转换为 float 类型

下面是一个需要强制类型转换的经典例子：

#include <stdio.h>
int main(){
    int sum = 103;  //总数
    int count = 7;  //数目
    double average;  //平均数
    average = (double) sum / count;
    printf("Average is %lf!\n", average);
    return 0;
}

运行结果： Average is 14.714286!

数据输出大汇总

在C语言中，有三个函数可以用来在显示器上输出数据，它们分别是：

• puts()：只能输出字符串，并且输出结束后会自动换行
• putchar()：只能输出单个字符
• printf()：可以输出各种类型的数据

汇总一下格式控制符：

格式控制符	说明
%c	输出一个单一的字符
%hd、%d、%ld	以十进制、有符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%hu、%u、%lu	以十进制、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%ho、%o、%lo	以八进制、不带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%#ho、%#o、%#lo	以八进制、带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%hx、%x、%lx %hX、%X、%lX	以十六进制、不带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数。如果 x 小写，那么输出的十六进制数字也小写；如果 X 大写，那么输出的十六进制数字也大写。
%#hx、%#x、%#lx %#hX、%#X、%#lX	以十六进制、带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数。如果 x 小写，那么输出的十六进制数字和前缀都小写；如果 X 大写，那么输出的十六进制数字和前缀都大写。
%f、%lf	以十进制的形式输出 float、double 类型的小数
%e、%le %E、%lE	以指数的形式输出 float、double 类型的小数。如果 e 小写，那么输出结果中的 e 也小写；如果 E 大写，那么输出结果中的 E 也大写。
%g、%lg %G、%lG	以十进制和指数中较短的形式输出 float、double 类型的小数，并且小数部分的最后不会添加多余的 0。如果 g 小写，那么当以指数形式输出时 e 也小写；如果 G 大写，那么当以指数形式输出时 E 也大写。
%s	输出一个字符串

printf() 格式控制符的完整形式如下：

%[flag][width][.precision]type

[ ] 表示此处的内容可有可无，是可以省略的。

\1) type 表示输出类型，比如 %d、%f、%c、%lf，type 就分别对应 d、f、c、lf；再如，%-9d中 type 对应 d。

type 这一项必须有，这意味着输出时必须要知道是什么类型。

\2) width 表示最小输出宽度，也就是至少占用几个字符的位置；例如，%-9d中 width 对应 9，表示输出结果最少占用 9 个字符的宽度。

当输出结果的宽度不足 width 时，以空格补齐（如果没有指定对齐方式，默认会在左边补齐空格）；当输出结果的宽度超过 width 时，width 不再起作用，按照数据本身的宽度来输出。

下面的代码演示了 width 的用法：

#include <stdio.h>
int main(){
    int n = 234;
    float f = 9.8;
    char c = '@';
    char *str = "http://c.biancheng.net";
    printf("%10d%12f%4c%8s", n, f, c, str);
    return 0;
}

运行结果：

       234    9.800000   @http://c.biancheng.net

对输出结果的说明：

• n 的指定输出宽度为 10，234 的宽度为 3，所以前边要补上 7 个空格。
• f 的指定输出宽度为 12，9.800000 的宽度为 8，所以前边要补上 4 个空格。
• str 的指定输出宽度为 8，"c.biancheng.net" 的宽度为 22，超过了 8，所以指定输出宽度不再起作用，而是按照 str 的实际宽度输出。

\3) .precision 表示输出精度，也就是小数的位数。

• 当小数部分的位数大于 precision 时，会按照四舍五入的原则丢掉多余的数字；
• 当小数部分的位数小于 precision 时，会在后面补 0。

另外，.precision 也可以用于整数和字符串，但是功能却是相反的：

• 用于整数时，.precision 表示最小输出宽度。与 width 不同的是，整数的宽度不足时会在左边补 0，而不是补空格。
• 用于字符串时，.precision 表示最大输出宽度，或者说截取字符串。当字符串的长度大于 precision 时，会截掉多余的字符；当字符串的长度小于 precision 时，.precision 就不再起作用。

请看下面的例子：

#include <stdio.h>
int main(){
    int n = 123456;
    double f = 882.923672;
    char *str = "abcdefghi";
    printf("n: %.9d  %.4d\n", n, n);
    printf("f: %.2lf  %.4lf  %.10lf\n", f, f, f);
    printf("str: %.5s  %.15s\n", str, str);
    return 0;
}

运行结果：

n: 000123456  123456
f: 882.92  882.9237  882.9236720000
str: abcde  abcdefghi

对输出结果的说明：

• 对于 n，.precision 表示最小输出宽度。n 本身的宽度为 6，当 precision 为 9 时，大于 6，要在 n 的前面补 3 个 0；当 precision 为 4 时，小于 6，不再起作用。
• 对于 f，.precision 表示输出精度。f 的小数部分有 6 位数字，当 precision 为 2 或者 4 时，都小于 6，要按照四舍五入的原则截断小数；当 precision 为 10 时，大于 6，要在小数的后面补四个 0。
• 对于 str，.precision 表示最大输出宽度。str 本身的宽度为 9，当 precision 为 5 时，小于 9，要截取 str 的前 5 个字符；当 precision 为 15 时，大于 9，不再起作用。

\4) flag 是标志字符。例如，%#x中 flag 对应 #，%-9d中 flags 对应-。下表列出了 printf() 可以用的 flag：

标志字符	含 义
-	-表示左对齐。如果没有，就按照默认的对齐方式，默认一般为右对齐。
+	用于整数或者小数，表示输出符号（正负号）。如果没有，那么只有负数才会输出符号。
空格	用于整数或者小数，输出值为正时冠以空格，为负时冠以负号。
#	对于八进制（%o）和十六进制（%x / %X）整数，# 表示在输出时添加前缀；八进制的前缀是 0，十六进制的前缀是 0x / 0X。对于小数（%f / %e / %g），# 表示强迫输出小数点。如果没有小数部分，默认是不输出小数点的，加上 # 以后，即使没有小数部分也会带上小数点。

请看下面的例子：

#include <stdio.h>
int main(){
    int m = 192, n = -943;
    float f = 84.342;
    printf("m=%10d, m=%-10d\n", m, m);  //演示 - 的用法
    printf("m=%+d, n=%+d\n", m, n);  //演示 + 的用法
    printf("m=% d, n=% d\n", m, n);  //演示空格的用法
    printf("f=%.0f, f=%#.0f\n", f, f);  //演示#的用法
    return 0;
}

运行结果：

m=       192, m=192      
m=+192, n=-943
m= 192, n=-943
f=84, f=84.

对输出结果的说明：

• 当以%10d输出 m 时，是右对齐，所以在 192 前面补七个空格；当以%-10d输出 m 时，是左对齐，所以在 192 后面补七个空格。
• m 是正数，以%+d输出时要带上正号；n 是负数，以%+d输出时要带上负号。
• m 是正数，以% d输出时要在前面加空格；n 是负数，以% d输出时要在前面加负号。
• %.0f表示保留 0 位小数，也就是只输出整数部分，不输出小数部分。默认情况下，这种输出形式是不带小数点的，但是如果有了#标志，那么就要在整数的后面“硬加上”一个小数点，以和纯整数区分开。

scanf()

scanf 是 scan format 的缩写，意思是格式化扫描，也就是从键盘获得用户输入，和 printf 的功能正好相反。

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 0, b = 0, c = 0, d = 0;
    scanf("%d", &a);  //输入整数并赋值给
    scanf("%d", &b);  //输入整数并赋值给变量b
    printf("a+b=%d\n", a+b);  //计算a+b的值并输出
    scanf("%d %d", &c, &d);  //输入两个整数并分别赋值给c、d
    printf("c*d=%d\n", c*d);  //计算c*d的值并输出
    return 0;
}

运行结果： 12↙ 60↙ a+b=72 10 23↙ c*d=230

注意"%d %d"之间是有空格的，所以输入数据时也要有空格。对于 scanf()，输入数据的格式要和控制字符串的格式保持一致。

scanf() 格式控制符汇总

格式控制符	说明
%c	读取一个单一的字符
%hd、%d、%ld	读取一个十进制整数，并分别赋值给 short、int、long 类型
%ho、%o、%lo	读取一个八进制整数（可带前缀也可不带），并分别赋值给 short、int、long 类型
%hx、%x、%lx	读取一个十六进制整数（可带前缀也可不带），并分别赋值给 short、int、long 类型
%hu、%u、%lu	读取一个无符号整数，并分别赋值给 unsigned short、unsigned int、unsigned long 类型
%f、%lf	读取一个十进制形式的小数，并分别赋值给 float、double 类型
%e、%le	读取一个指数形式的小数，并分别赋值给 float、double 类型
%g、%lg	既可以读取一个十进制形式的小数，也可以读取一个指数形式的小数，并分别赋值给 float、double 类型
%s	读取一个字符串（以空白符为结束）

gets()

输入字符串当然可以使用 scanf() 这个通用的输入函数，对应的格式控制符为%s，上节已经讲到了；本节我们重点讲解的是 gets() 这个专用的字符串输入函数，它拥有一个 scanf() 不具备的特性。

gets() 的使用也很简单，请看下面的代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
    char author[30], lang[30], url[30];
    gets(author);
    printf("author: %s\n", author);
    gets(lang);
    printf("lang: %s\n", lang);
    gets(url);
    printf("url: %s\n", url);
   
    return 0;
}

gets() 是有缓冲区的，每次按下回车键，就代表当前输入结束了，gets() 开始从缓冲区中读取内容，这一点和 scanf() 是一样的。gets() 和 scanf() 的主要区别是：

• scanf() 读取字符串时以空格为分隔，遇到空格就认为当前字符串结束了，所以无法读取含有空格的字符串。
• gets() 认为空格也是字符串的一部分，只有遇到回车键时才认为字符串输入结束，所以，不管输入了多少个空格，只要不按下回车键，对 gets() 来说就是一个完整的字符串。

1) getchar()

最容易理解的字符输入函数是 getchar()，它就是scanf("%c", c)的替代品，除了更加简洁，没有其它优势了；或者说，getchar() 就是 scanf() 的一个简化版本。

下面的代码演示了 getchar() 的用法：

#include <stdio.h>
int main()
{
    char c;
    c = getchar();
    printf("c: %c\n", c);
    return 0;
}

C语言中常用的从控制台读取数据的函数有五个，它们分别是 scanf()、getchar()、getche()、getch() 和 gets()。其中 scanf()、getchar()、gets() 是标准函数，适用于所有平台；getche() 和 getch() 不是标准函数，只能用于 Windows。

scanf() 是通用的输入函数，它可以读取多种类型的数据。

getchar()、getche() 和 getch() 是专用的字符输入函数，它们在缓冲区和回显方面与 scanf() 有着不同的特性，是 scanf() 不能替代的。

gets() 是专用的字符串输入函数，与 scanf() 相比，gets() 的主要优势是可以读取含有空格的字符串。

scanf() 可以一次性读取多份类型相同或者不同的数据，getchar()、getche()、getch() 和 gets() 每次只能读取一份特定类型的数据，不能一次性读取多份数据。

多个if else语句

if else 语句也可以多个同时使用，构成多个分支，形式如下：

if(判断条件1){
  语句块1
} else if(判断条件2){
  语句块2
}else if(判断条件3){
  语句块3
}else if(判断条件m){
  语句块m
}else{
   语句块n
}

意思是，从上到下依次检测判断条件，当某个判断条件成立时，则执行其对应的语句块，然后跳到整个 if else 语句之外继续执行其他代码。如果所有判断条件都不成立，则执行语句块n，然后继续执行后续代码。

也就是说，一旦遇到能够成立的判断条件，则不再执行其他的语句块，所以最终只能有一个语句块被执行。

switch

switch 是另外一种选择结构的语句，用来代替简单的、拥有多个分枝的 if else 语句，基本格式如下：

switch(表达式){
  case 整型数值1: 语句 1;
  case 整型数值2: 语句 2;
  ......
  case 整型数值n: 语句 n;
  default: 语句 n+1;
}

记得如果不用break打断的话，会执行成功分支后的所有分支（default除外）

逻辑运算符

运算符	说明	结合性	举例
&&	与运算，双目，对应数学中的“且”	左结合	1&&0、(9>3)&&(b>a)
||	或运算，双目，对应数学中的“或”	左结合	1||0、(9>3)||(b>a)
!	非运算，单目，对应数学中的“非”	右结合	!a、!(2<5)

优先级

逻辑运算符和其它运算符优先级从低到高依次为：

赋值运算符(=) < &&和|| < 关系运算符 < 算术运算符 < 非(!)

&& 和 || 低于关系运算符，! 高于算术运算符。

while循环

while循环的一般形式为：

while(表达式){ 语句块 }

意思是，先计算“表达式”的值，当值为真（非0）时， 执行“语句块”；执行完“语句块”，再次计算表达式的值，如果为真，继续执行“语句块”……这个过程会一直重复，直到表达式的值为假（0），就退出循环，执行 while 后面的代码。

for

or循环的一般形式：

for(初始化语句; 循环条件; 自增或自减){ 语句块 }

break

用于跳出循环

continue

用于跳过剩余语句，直接进入下一次循环

#include <stdio.h>
int main(){
    char c = 0;
    while(c!='\n'){  //回车键结束循环
        c=getchar();
        if(c=='4' || c=='5'){  //按下的是数字键4或5
            continue;  //跳过当次循环，进入下次循环
        }
        putchar(c);
    }
    return 0;
}

数组

对有序数组的查询

#include <stdio.h>
int main(){
    int nums[10] = {0, 1, 6, 10, 23, 34, 100, 177, 296, 999};
    int i, num, thisindex = -1;
   
    printf("Input an integer: ");
    scanf("%d", &num);
    for(i=0; i<10; i++){
        if(nums[i] == num){
            thisindex = i;
            break;
        }else if(nums[i] > num){
            break;
        }
    }
    if(thisindex < 0){
        printf("%d isn't  in the array.\n", num);
    }else{
        printf("%d is  in the array, it's index is %d.\n", num, thisindex);
    }
   
    return 0;
}

字符数组

char a[10];  //一维字符数组
char b[5][10];  //二维字符数组
char c[20]={'c', '  ', 'p', 'r', 'o', 'g', 'r', 'a','m'};  // 给部分数组元素赋值
char d[]={'c', ' ', 'p', 'r', 'o', 'g', 'r', 'a', 'm' };  //对全体元素赋值时可以省去长度
char str[30] = {"c.biancheng.net"};
char str[30] = "c.biancheng.net";  //这种形式更加简洁，实际开发中常用

在C语言中，字符串总是以'\0'作为结尾，所以'\0'也被称为字符串结束标志，或者字符串结束符。

'\0'是 ASCII 码表中的第 0 个字符，英文称为 NUL，中文称为“空字符”。该字符既不能显示，也没有控制功能，输出该字符不会有任何效果，它在C语言中唯一的作用就是作为字符串结束标志。

C语言在处理字符串时，会从前往后逐个扫描字符，一旦遇到'\0'就认为到达了字符串的末尾，就结束处理。'\0'至关重要，没有'\0'就意味着永远也到达不了字符串的结尾。

由" "包围的字符串会自动在末尾添加'\0'。例如，"abc123"从表面看起来只包含了 6 个字符，其实不然，C语言会在最后隐式地添加一个'\0'，这个过程是在后台默默地进行的，所以我们感受不到。

下图演示了"C program"在内存中的存储情形：

如果只初始化部分数组元素，那么剩余的数组元素也会自动初始化为“零”值，所以我们只需要将 str 的第 0 个元素赋值为 0，剩下的元素就都是 0 了。

#include <stdio.h>
int main(){
    char str[30] = {0};  //将所有元素都初始化为 0，或者说 '\0'
    char c;
    int i;
    for(c=65,i=0; c<=90; c++,i++){
        str[i] = c;
    }
    printf("%s\n", str);
   
    return 0;
}

字符串长度

所谓字符串长度，就是字符串包含了多少个字符（不包括最后的结束符'\0'）。例如"abc"的长度是 3，而不是 4。

在C语言中，我们使用string.h头文件中的 strlen() 函数来求字符串的长度，它的用法为：

length strlen(strname);

strname 是字符串的名字，或者字符数组的名字；length 是使用 strlen() 后得到的字符串长度，是一个整数。

下面是一个完整的例子

#include <stdio.h>
#include <string.h>  //记得引入该头文件
int main(){
    char str[] = "http://c.biancheng.net/c/";
    long len = strlen(str);
    printf("The lenth of the string is %ld.\n", len);
   
    return 0;
}

运行结果： The lenth of the string is 25.

scanf() gets()

#include <stdio.h>
int main(){
    char str1[30] = {0};
    char str2[30] = {0};
    char str3[30] = {0};
    //gets() 用法
    printf("Input a string: ");
    gets(str1);
    //scanf() 用法
    printf("Input a string: ");
    scanf("%s", str2);
    scanf("%s", str3);
   
    printf("\nstr1: %s\n", str1);
    printf("str2: %s\n", str2);
    printf("str3: %s\n", str3);
    return 0;
}

运行结果：

Input a string: C C++ Java Python Input a string: PHP JavaScript

str1: C C++ Java Python str2: PHP str3: JavaScript

字符串连接函数 strcat()

用于输入输出的字符串函数，例如printf、puts、scanf、gets等，使用时要包含头文件stdio.h，而使用其它字符串函数要包含头文件string.h。

string.h是一个专门用来处理字符串的头文件，它包含了很多字符串处理函数，由于篇幅限制，本节只能讲解几个常用的，

strcat 是 string catenate 的缩写，意思是把两个字符串拼接在一起，语法格式为：

strcat(arrayName1, arrayName2);

arrayName1、arrayName2 为需要拼接的字符串。

strcat() 将把 arrayName2 连接到 arrayName1 后面，并删除原来 arrayName1 最后的结束标志'\0'。这意味着，arrayName1 必须足够长，要能够同时容纳 arrayName1 和 arrayName2，否则会越界（超出范围）。

strcat() 的返回值为 arrayName1 的地址。

下面是一个简单的演示：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(){
    char str1[100]="The URL is ";
    char str2[60];
    printf("Input a URL: ");
    gets(str2);
    strcat(str1, str2);
    puts(str1);
   
    return 0;
}

字符串复制函数 strcpy()

strcpy 是 string copy 的缩写，意思是字符串复制，也即将字符串从一个地方复制到另外一个地方，语法格式为：

strcpy(arrayName1, arrayName2);

strcpy() 会把 arrayName2 中的字符串拷贝到 arrayName1 中，字符串结束标志'\0'也一同拷贝。请看下面的例子：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(){
    char str1[50] = "《C语言变怪兽》";
    char str2[50] = "http://c.biancheng.net/";
    strcpy(str1, str2);
    printf("str1: %s\n", str1);
    return 0;
}

运行结果： str1: c.biancheng.net/

你看，将 str2 复制到 str1 后，str1 中原来的内容就被覆盖了。

另外，strcpy() 要求 arrayName1 要有足够的长度，否则不能全部装入所拷贝的字符串。

字符串比较函数 strcmp()

strcmp 是 string compare 的缩写，意思是字符串比较，语法格式为：

strcmp(arrayName1, arrayName2);

arrayName1 和 arrayName2 是需要比较的两个字符串。

字符本身没有大小之分，strcmp() 以各个字符对应的 ASCII 码值进行比较。strcmp() 从两个字符串的第 0 个字符开始比较，如果它们相等，就继续比较下一个字符，直到遇见不同的字符，或者到字符串的末尾。

返回值：若 arrayName1 和 arrayName2 相同，则返回0；若 arrayName1 大于 arrayName2，则返回大于 0 的值；若 arrayName1 小于 arrayName2，则返回小于0 的值。

对4组字符串进行比较：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(){
    char a[] = "aBcDeF";
    char b[] = "AbCdEf";
    char c[] = "aacdef";
    char d[] = "aBcDeF";
    printf("a VS b: %d\n", strcmp(a, b));
    printf("a VS c: %d\n", strcmp(a, c));
    printf("a VS d: %d\n", strcmp(a, d));
   
    return 0;
}

运行结果： a VS b: 32 a VS c: -31 a VS d: 0

冒泡排序

下面我们以“3 2 4 1”为例对冒泡排序进行说明。

第一轮 排序过程 3 2 4 1 （最初） 2 3 4 1 （比较3和2，交换） 2 3 4 1 （比较3和4，不交换） 2 3 1 4 （比较4和1，交换） 第一轮结束，最大的数字 4 已经在最后面，因此第二轮排序只需要对前面三个数进行比较。

第二轮 排序过程 2 3 1 4 （第一轮排序结果） 2 3 1 4 （比较2和3，不交换） 2 1 3 4 （比较3和1，交换） 第二轮结束，次大的数字 3 已经排在倒数第二个位置，所以第三轮只需要比较前两个元素。

第三轮 排序过程 2 1 3 4 （第二轮排序结果） 1 2 3 4 （比较2和1，交换）

至此，排序结束。

算法总结及实现

对拥有 n 个元素的数组 R[n] 进行 n-1 轮比较。

第一轮，逐个比较 (R[1], R[2]), (R[2], R[3]), (R[3], R[4]), ……. (R[N-1], R[N])，最大的元素被移动到 R[n] 上。

第二轮，逐个比较 (R[1], R[2]), (R[2], R[3]), (R[3], R[4]), ……. (R[N-2], R[N-1])，次大的元素被移动到 R[n-1] 上。 。。。。。。 以此类推，直到整个数组从小到大排序。

具体的代码实现如下所示：

#include <stdio.h>
int main(){
    int nums[10] = {4, 5, 2, 10, 7, 1, 8, 3, 6, 9};
    int i, j, temp;
    //冒泡排序算法：进行 n-1 轮比较
    for(i=0; i<10-1; i++){
        //每一轮比较前 n-1-i 个，也就是说，已经排序好的最后 i 个不用比较
        for(j=0; j<10-1-i; j++){
            if(nums[j] > nums[j+1]){
                temp = nums[j];
                nums[j] = nums[j+1];
                nums[j+1] = temp;
            }
        }
    }
   
    //输出排序后的数组
    for(i=0; i<10; i++){
        printf("%d ", nums[i]);
    }
    printf("\n");
   
    return 0;
}

运行结果： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

优化冒泡算法

上面的算法是大部分教材中提供的算法，其中有一点是可以优化的：当比较到第 i 轮的时候，如果剩下的元素已经排序好了，那么就不用再继续比较了，跳出循环即可，这样就减少了比较的次数，提高了执行效率。

未经优化的算法一定会进行 n-1 轮比较，经过优化的算法最多进行 n-1 轮比较，高下立判。

优化后的算法实现如下所示：

#include <stdio.h>
int main(){
    int nums[10] = {4, 5, 2, 10, 7, 1, 8, 3, 6, 9};
    int i, j, temp, isSorted;
   
    //优化算法：最多进行 n-1 轮比较
    for(i=0; i<10-1; i++){
        isSorted = 1;  //假设剩下的元素已经排序好了
        for(j=0; j<10-1-i; j++){
            if(nums[j] > nums[j+1]){
                temp = nums[j];
                nums[j] = nums[j+1];
                nums[j+1] = temp;
                isSorted = 0;  //一旦需要交换数组元素，就说明剩下的元素没有排序好
            }
        }
        if(isSorted) break; //如果没有发生交换，说明剩下的元素已经排序好了
    }
    for(i=0; i<10; i++){
        printf("%d ", nums[i]);
    }
    printf("\n");
   
    return 0;
}

我们额外设置了一个变量 isSorted，用它作为标志，值为“真”表示剩下的元素已经排序好了，值为“假”表示剩下的元素还未排序好。

每一轮比较之前，我们预先假设剩下的元素已经排序好了，并将 isSorted 设置为“真”，一旦在比较过程中需要交换元素，就说明假设是错的，剩下的元素没有排序好，于是将 isSorted 的值更改为“假”。

每一轮循环结束后，通过检测 isSorted 的值就知道剩下的元素是否排序好。