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| 1 | +# 01. 基本语法 |
| 2 | + |
| 3 | +## 语句 |
| 4 | + |
| 5 | +C 语言的代码由一行行语句(statement)组成。语句就是程序执行的一个操作命令。C 语言规定,语句必须使用分号结尾,除非有明确规定可以不写分号。 |
| 6 | + |
| 7 | +```c |
| 8 | +int x = 1; |
| 9 | +``` |
| 10 | + |
| 11 | +上面就是一个变量声明语句,声明整数变量`x`,并且将值设为`1`。 |
| 12 | + |
| 13 | +多个语句可以写在一行。语句之间的换行符并不是必需的,只是为了方便阅读代码。 |
| 14 | + |
| 15 | +```c |
| 16 | +int x; x = 1; |
| 17 | +``` |
| 18 | + |
| 19 | +一个语句也可以写成多行,这时就要依靠分号判断语句在哪一行结束。 |
| 20 | + |
| 21 | +```c |
| 22 | +int x; |
| 23 | +x |
| 24 | += |
| 25 | +1 |
| 26 | +; |
| 27 | +``` |
| 28 | + |
| 29 | +上面示例中,第二个语句`x = 1;`被拆成了四行。编译器会自动忽略代码里面的换行。 |
| 30 | + |
| 31 | +单个分号也是有效语句,称为“空语句”,虽然毫无作用。 |
| 32 | + |
| 33 | +```c |
| 34 | +; |
| 35 | +``` |
| 36 | + |
| 37 | +## 表达式 |
| 38 | + |
| 39 | +C 语言的各种计算,主要通过表达式完成。表达式(expression)是一个计算式,用来获取值。 |
| 40 | + |
| 41 | +```c |
| 42 | +1 + 2 |
| 43 | +``` |
| 44 | + |
| 45 | +上面代码就是一个表达式,用来获取`1 + 2`这个算术计算的结果。 |
| 46 | + |
| 47 | +表达式加上分号,也可以成为语句,但是没有实际的作用。 |
| 48 | + |
| 49 | +```c |
| 50 | +8; |
| 51 | +3 + 4; |
| 52 | +``` |
| 53 | + |
| 54 | +上面示例是两个表达式,加上分号以后成为语句。 |
| 55 | + |
| 56 | +表达式与语句的区别主要是两点: |
| 57 | + |
| 58 | +- 语句可以包含表达式,但是表达式本身不构成语句。 |
| 59 | +- 表达式都有返回值,语句不一定有。因为语句用来执行某个命令,很多时候不需要返回值,比如变量声明语句(`int x = 1`)就没有返回值。 |
| 60 | + |
| 61 | +## 语句块 |
| 62 | + |
| 63 | +C 语言允许多个语句使用一对大括号`{}`,组成一个块,也称为复合语句(compounded statement)。在语法上,语句块可以视为多个语句组成的一个复合语句。 |
| 64 | + |
| 65 | +```c |
| 66 | +{ |
| 67 | + int x; |
| 68 | + x = 1; |
| 69 | +} |
| 70 | +``` |
| 71 | + |
| 72 | +上面示例中,大括号形成了一个语句块。 |
| 73 | + |
| 74 | +大括号的结尾不需要添加分号。 |
| 75 | + |
| 76 | +## 空格 |
| 77 | + |
| 78 | +C 语言里面的空格,主要用来帮助编译器区分语法单位。如果语法单位不用空格就能区分,空格就不是必须的,只是为了增加代码的可读性。 |
| 79 | + |
| 80 | +```c |
| 81 | +int x = 1; |
| 82 | +// 等同于 |
| 83 | +int x=1; |
| 84 | +``` |
| 85 | + |
| 86 | +上面示例中,赋值号(`=`)前后有没有空格都可以,因为编译器这里不借助空格,就能区分语法单位。 |
| 87 | + |
| 88 | +语法单位之间的多个空格,等同于单个空格。 |
| 89 | + |
| 90 | +```c |
| 91 | +int x = 1; |
| 92 | +``` |
| 93 | + |
| 94 | +上面示例中,各个语法单位之间的多个空格,跟单个空格的效果是一样的。 |
| 95 | + |
| 96 | +空格还用来表示缩进。多层级的代码有没有缩进,其实对于编译器来说并没有差别,没有缩进的代码也是完全可以运行的。强调代码缩进,只是为了增强代码可读性,便于区分代码块。 |
| 97 | + |
| 98 | +大多数 C 语言的风格要求是,下一级代码比上一级缩进4个空格。为了书写的紧凑,本书采用缩写两个空格。 |
| 99 | + |
| 100 | +```c |
| 101 | +// 缩进四个空格 |
| 102 | +if (x > 0) |
| 103 | + printf("positive\n"); |
| 104 | + |
| 105 | +// 缩进两个空格 |
| 106 | +if (x > 0) |
| 107 | + printf("positive\n"); |
| 108 | +``` |
| 109 | +
|
| 110 | +只包含空格的行被称为空白行,编译器会完全忽略该行。 |
| 111 | +
|
| 112 | +## 注释 |
| 113 | +
|
| 114 | +注释是对代码的说明,编译器会忽略注释,也就是说,注释对实际代码没有影响。 |
| 115 | +
|
| 116 | +C 语言的注释有两种表示方法。第一种方法是将注释放在`/*...*/`之间,内部可以分行。 |
| 117 | +
|
| 118 | +```c |
| 119 | +/* 注释 */ |
| 120 | +
|
| 121 | +/* |
| 122 | + 这是一行注释 |
| 123 | +*/ |
| 124 | +``` |
| 125 | + |
| 126 | +这种注释可以插在行内。 |
| 127 | + |
| 128 | +```c |
| 129 | +int open(char* s /* file name */, int mode); |
| 130 | +``` |
| 131 | +
|
| 132 | +上面示例中,`/* file name */`用来对函数参数进行说明,跟在它后面的代码依然会有效执行。 |
| 133 | +
|
| 134 | +这种注释一定不能忘记写结束符号`*/`,否则很容易导致错误。 |
| 135 | +
|
| 136 | +```c |
| 137 | +printf("a "); /* 注释一 |
| 138 | +printf("b "); |
| 139 | +printf("c "); /* 注释二 */ |
| 140 | +printf("d "); |
| 141 | +``` |
| 142 | + |
| 143 | +上面示例的原意是,第一行和第三行代码的尾部,有两个注释。但是,第一行注释忘记写结束符号,导致注释一延续到第三行结束。 |
| 144 | + |
| 145 | +第二种写法是将注释放在双斜杠`//`后面,从双斜杠到行尾都属于注释。这种注释只能是单行,可以放在行首,也可以放在一行语句的结尾。这是 C99 标准新增的语法。 |
| 146 | + |
| 147 | +```c |
| 148 | +// 这是一行注释 |
| 149 | + |
| 150 | +int x = 1; // 这也是注释 |
| 151 | +``` |
| 152 | + |
| 153 | +不管是哪一种注释,都不能放在双引号里面。双引号里面的注释符号,会成为字符串的一部分,解释为普通符号,失去注释作用。 |
| 154 | + |
| 155 | +```c |
| 156 | +printf("// hello /* world */ "); |
| 157 | +``` |
| 158 | +
|
| 159 | +上面示例中,双引号里面的注释符号,都会被视为普通字符,没有注释作用。 |
| 160 | +
|
| 161 | +编译时,注释会被替换成一个空格,所以`min/* space */Value`会变成`min Value`,而不是`minValue`。 |
| 162 | +
|
| 163 | +## printf() |
| 164 | +
|
| 165 | +### 基本用法 |
| 166 | +
|
| 167 | +本书的示例会大量用到`printf()`函数,这里先介绍一下这个函数。 |
| 168 | +
|
| 169 | +`printf()`的作用是将参数文本输出到屏幕。它名字里面的`f`代表`format`(格式化),表示可以定制输出文本的格式。 |
| 170 | +
|
| 171 | +```c |
| 172 | +printf("Hello World"); |
| 173 | +``` |
| 174 | + |
| 175 | +上面命令会在屏幕上输出一行文字“Hello World”。 |
| 176 | + |
| 177 | +`printf()`不会在行尾自动添加换行符,运行结束后,光标就停留在输出结束的地方,不会自动换行。为了让光标移到下一行的开头,可以在输出文本的结尾,添加一个换行符`\n`。 |
| 178 | + |
| 179 | +```c |
| 180 | +printf("Hello World\n"); |
| 181 | +``` |
| 182 | +
|
| 183 | +如果文本内部有换行,也是通过插入换行符来实现。 |
| 184 | +
|
| 185 | +```c |
| 186 | +printf("Hello\nWorld\n"); |
| 187 | +``` |
| 188 | + |
| 189 | +上面示例先输出一个`Hello`,然后换行,在下一行开头输出`World`,然后又是一个换行。 |
| 190 | + |
| 191 | +上面示例也可以写成两个`printf()`,效果完全一样。 |
| 192 | + |
| 193 | +```c |
| 194 | +printf("Hello\n"); |
| 195 | +printf("World\n"); |
| 196 | +``` |
| 197 | +
|
| 198 | +`printf()`是在标准库的头文件`stdio.h`定义的。使用这个函数之前,必须在源码文件头部引入这个头文件。 |
| 199 | +
|
| 200 | +```c |
| 201 | +#include <stdio.h> |
| 202 | +
|
| 203 | +int main(void) { |
| 204 | + printf("Hello World\n"); |
| 205 | +} |
| 206 | +``` |
| 207 | + |
| 208 | +上面示例中,只有在源码头部加上`#include <stdio.h>`,才能使用`printf()`这个函数。`#include`指令的详细解释,请看《预处理器》一章。 |
| 209 | + |
| 210 | +### 占位符 |
| 211 | + |
| 212 | +`printf()`可以在输出文本中指定占位符。所谓“占位符”,就是这个位置可以用其他值代入。 |
| 213 | + |
| 214 | +```c |
| 215 | +// 输出 There are 3 apples |
| 216 | +printf("There are %i apples\n", 3); |
| 217 | +``` |
| 218 | +
|
| 219 | +上面示例中,`There are %i apples\n`是输出文本,里面的`%i`就是占位符,表示这个位置要用其他值来替换。占位符的第一个字符一律为百分号`%`,第二个字符表示占位符的类型,`%i`表示这里代入的值必须是一个整数。 |
| 220 | +
|
| 221 | +`printf()`的第二个参数就是替换占位符的值,上面的例子是整数`3`替换`%i`。执行后的输出结果就是`There are 3 apples`。 |
| 222 | +
|
| 223 | +常用的占位符除了`%i`,还有`%s`表示代入的是字符串。 |
| 224 | +
|
| 225 | +```c |
| 226 | +printf("%s will come tonight\n", "Jane"); |
| 227 | +``` |
| 228 | + |
| 229 | +上面示例中,`%s`表示代入的是一个字符串,所以`printf()`的第二个参数就必须是字符串,这个例子是`Jane`。执行后的输出就是`Jane will come tonight`。 |
| 230 | + |
| 231 | +输出文本里面可以使用多个占位符。 |
| 232 | + |
| 233 | +```c |
| 234 | +printf("%s says it is %i o'clock\n", "Ben", 21); |
| 235 | +``` |
| 236 | +
|
| 237 | +上面示例中,输出文本`%s says it is %i o'clock`有两个占位符,第一个是字符串占位符`%s`,第二个是整数占位符`%i`,分别对应`printf()`的第二个参数(`Ben`)和第三个参数(`21`)。执行后的输出就是`Ben says it is 21 o'clock`。 |
| 238 | +
|
| 239 | +`printf()`参数与占位符是一一对应关系,如果有`n`个占位符,`printf()`的参数就应该有`n + 1`个。如果参数个数少于对应的占位符,`printf()`可能会输出内存中的任意值。 |
| 240 | +
|
| 241 | +`printf()`的占位符有许多种类,与 C 语言的数据类型相对应。下面按照字母顺序,列出常用的占位符,方便查找,具体含义在后面章节介绍。 |
| 242 | +
|
| 243 | +- `%a`:十六进制浮点数,字母输出为小写。 |
| 244 | +- `%A`:十六进制浮点数,字母输出为大写。 |
| 245 | +- `%c`:字符。 |
| 246 | +- `%d`:十进制整数。 |
| 247 | +- `%e`:使用科学计数法的浮点数,指数部分的`e`为小写。 |
| 248 | +- `%E`:使用科学计数法的浮点数,指数部分的`E`为大写。 |
| 249 | +- `%i`:整数,基本等同于`%d`。 |
| 250 | +- `%f`:小数(包含`float`类型和`double`类型)。 |
| 251 | +- `%g`:6个有效数字的浮点数。整数部分一旦超过6位,就会自动转为科学计数法,指数部分的`e`为小写。 |
| 252 | +- `%G`:等同于`%g`,唯一的区别是指数部分的`E`为大写。 |
| 253 | +- `%hd`:十进制 short int 类型。 |
| 254 | +- `%ho`:八进制 short int 类型。 |
| 255 | +- `%hx`:十六进制 short int 类型。 |
| 256 | +- `%hu`:unsigned short int 类型。 |
| 257 | +- `%ld`:十进制 long int 类型。 |
| 258 | +- `%lo`:八进制 long int 类型。 |
| 259 | +- `%lx`:十六进制 long int 类型。 |
| 260 | +- `%lu`:unsigned long int 类型。 |
| 261 | +- `%lld`:十进制 long long int 类型。 |
| 262 | +- `%llo`:八进制 long long int 类型。 |
| 263 | +- `%llx`:十六进制 long long int 类型。 |
| 264 | +- `%llu`:unsigned long long int 类型。 |
| 265 | +- `%Le`:科学计数法表示的 long double 类型浮点数。 |
| 266 | +- `%Lf`:long double 类型浮点数。 |
| 267 | +- `%n`:已输出的字符串数量。该占位符本身不输出,只将值存储在指定变量之中。 |
| 268 | +- `%o`:八进制整数。 |
| 269 | +- `%p`:指针。 |
| 270 | +- `%s`:字符串。 |
| 271 | +- `%u`:无符号整数(unsigned int)。 |
| 272 | +- `%x`:十六进制整数。 |
| 273 | +- `%zd`:`size_t`类型。 |
| 274 | +- `%%`:输出一个百分号。 |
| 275 | +
|
| 276 | +### 输出格式 |
| 277 | +
|
| 278 | +`printf()`可以定制占位符的输出格式。 |
| 279 | +
|
| 280 | +(1)限定宽度 |
| 281 | +
|
| 282 | +`printf()`允许限定占位符的最小宽度。 |
| 283 | +
|
| 284 | +```c |
| 285 | +printf("%5d\n", 123); // 输出为 " 123" |
| 286 | +``` |
| 287 | + |
| 288 | +上面示例中,`%5d`表示这个占位符的宽度至少为5位。如果不满5位,对应的值的前面会添加空格。 |
| 289 | + |
| 290 | +输出的值默认是右对齐,即输出内容前面会有空格;如果希望改成左对齐,在输出内容后面添加空格,可以在占位符的`%`的后面插入一个`-`号。 |
| 291 | + |
| 292 | +```c |
| 293 | +printf("%-5d\n", 123); // 输出为 "123 " |
| 294 | +``` |
| 295 | +
|
| 296 | +上面示例中,输出内容`123`的后面添加了空格。 |
| 297 | +
|
| 298 | +对于小数,这个限定符会限制所有数字的最小显示宽度。 |
| 299 | +
|
| 300 | +```c |
| 301 | +// 输出 " 123.450000" |
| 302 | +printf("%12f\n", 123.45); |
| 303 | +``` |
| 304 | + |
| 305 | +上面示例中,`%12f`表示输出的浮点数最少要占据12位。由于小数的默认显示精度是小数点后6位,所以`123.45`输出结果的头部会添加2个空格。 |
| 306 | + |
| 307 | +(2)总是显示正负号 |
| 308 | + |
| 309 | +默认情况下,`printf()`不对正数显示`+`号,只对负数显示`-`号。如果想让正数也输出`+`号,可以在占位符的`%`后面加一个`+`。 |
| 310 | + |
| 311 | +```c |
| 312 | +printf("%+d\n", 12); // 输出 +12 |
| 313 | +printf("%+d\n", -12); // 输出 -12 |
| 314 | +``` |
| 315 | +
|
| 316 | +上面示例中,`%+d`可以确保输出的数值,总是带有正负号。 |
| 317 | +
|
| 318 | +(3)限定小数位数 |
| 319 | +
|
| 320 | +输出小数时,有时希望限定小数的位数。举例来说,希望小数点后面只保留两位,占位符可以写成`%.2f`。 |
| 321 | +
|
| 322 | +```c |
| 323 | +// 输出 Number is 0.50 |
| 324 | +printf("Number is %.2f\n", 0.5); |
| 325 | +``` |
| 326 | + |
| 327 | +上面示例中,如果希望小数点后面输出3位(`0.500`),占位符就要写成`%.3f`。 |
| 328 | + |
| 329 | +这种写法可以与限定宽度占位符,结合使用。 |
| 330 | + |
| 331 | +```c |
| 332 | +// 输出为 " 0.50" |
| 333 | +printf("%6.2f\n", 0.5); |
| 334 | +``` |
| 335 | +
|
| 336 | +上面示例中,`%6.2f`表示输出字符串最小宽度为6,小数位数为2。所以,输出字符串的头部有两个空格。 |
| 337 | +
|
| 338 | +最小宽度和小数位数这两个限定值,都可以用`*`代替,通过`printf()`的参数传入。 |
| 339 | +
|
| 340 | +```c |
| 341 | +printf("%*.*f\n", 6, 2, 0.5); |
| 342 | +
|
| 343 | +// 等同于 |
| 344 | +printf("%6.2f\n", 0.5); |
| 345 | +``` |
| 346 | + |
| 347 | +上面示例中,`%*.*f`的两个星号通过`printf()`的两个参数`6`和`2`传入。 |
| 348 | + |
| 349 | +(4)输出部分字符串 |
| 350 | + |
| 351 | +`%s`占位符用来输出字符串,默认是全部输出。如果只想输出开头的部分,可以用`%.[m]s`指定输出的长度,其中`[m]`代表一个数字,表示所要输出的长度。 |
| 352 | + |
| 353 | +``` |
| 354 | +// 输出 hello |
| 355 | +printf("%.5s\n", "hello world"); |
| 356 | +``` |
| 357 | + |
| 358 | +上面示例中,占位符`%.5s`表示只输出字符串“hello world”的前5个字符,即“hello”。 |
| 359 | + |
| 360 | +## 标准库,头文件 |
| 361 | + |
| 362 | +程序需要用到的功能,不一定需要自己编写,C 语言可能已经自带了。程序员只要去调用这些自带的功能,就省得自己编写代码了。举例来说,`printf()`这个函数就是 C 语言自带的,只要去调用它,就能实现在屏幕上输出内容。 |
| 363 | + |
| 364 | +C 语言自带的所有这些功能,统称为“标准库”(standard library),因为它们是写入标准的,到底包括哪些功能,应该怎么使用的,都是规定好的,这样才能保证代码的规范和可移植。 |
| 365 | + |
| 366 | +不同的功能定义在不同的文件里面,这些文件统称为“头文件”(header file)。如果系统自带某一个功能,就一定还会自带描述这个功能的头文件,比如`printf()`的头文件就是系统自带的`stdio.h`。头文件的后缀通常是`.h`。 |
| 367 | + |
| 368 | +如果要使用某个功能,就必须先加载对应的头文件,加载使用的是`#include`命令。这就是为什么使用`printf()`之前,必须先加载`stdio.h`的原因。 |
| 369 | + |
| 370 | +```c |
| 371 | +#include <stdio.h> |
| 372 | +``` |
| 373 | + |
| 374 | +注意,加载头文件的`#include`语句不需要分号结尾,详见《预处理器》一章。 |
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