C语言概述

0、体系介绍

• C语言概述
  • 什么是C语言
  • 为什么学习C语言
  • Hello World
  • system函数
  • C语言编译过程
  • CPU内部结构与寄存器
  • 汇编语言
  • 集成开发环境IDE
• 数据类型
  • 常量与变量
  • 整型：int
  • sizeof 关键字
  • 字符型：char
  • 实型（浮点型）：float，double
  • 进制
  • 计算机内数据存储方式
  • 类型限定符
  • 字符串格式化输入输出
• 运算符与表达式
  • 常用运算符分类
  • 算术运算符
  • 赋值运算符
  • 比较运算符
  • 逻辑运算符
  • 运算符优先级
  • 类型转换
• 程序流程结构
  • 概述
  • 选择结构
  • 循环结构
  • 跳转语句：break，continue，goto
• 数组和字符串
  • 概述
  • 一维数组
  • 二维数组
  • 多维数组
  • 字符数组与字符串
• 函数
  • 概述
  • 函数的定义
  • 函数的调用
  • 函数的声明
  • main 函数与 exit 函数
  • 多文件编程
• 指针
  • 概述
  • 指针基础知识
  • 指针和数组
  • 多级指针
  • 指针和函数
  • 指针和字符串
  • 指针小结
• 内存管理
  • 作用域
  • 内存布局
  • 内存分区代码分析
• 复合类型（自定义类型）
  • 结构体
  • 共用体（联合体）
  • 枚举
  • typedef
• 文件操作
  • 概述
  • 文件指针
  • 文件的顺序读写
  • 文件的随机读写
  • Linux 和 Windows 文本文件的区别
  • 获取文件状态
  • 删除文件，重命名文件名
  • 文件缓冲区
• Unix/Linux环境使用

1、什么是C语言

• 语言是人和人交流，C语言是人和机器交流
• 应用：大型服务器、嵌入式、网络安全

2、为什么要学习C语言

2.1、C语言特点

1）优点：

• 代码量小
• 执行速度快
• 功能强大
• 编程自由

2）缺点

• 代码实现周期长
• 可移植性较差
• 过于自由，经验不足容易出错
• 对平台库依赖较多

2.2、C语言应用领域

• 网站后台程序
• 针对某个主题写出功能强大的程序库
• 大型游戏引擎
• 写出另一种语言
• 操作系统、驱动程序
• 嵌入式微处理器开发
• web开发
• 分布式开发
• 并行计算
• 游戏逻辑
• 桌面开发
• 虚拟技术
• 数据库
• 编译器
• 大数据
• 云存储

2.3、C语言的简洁

• C语言仅有32 个关键字，9种控制语句，34种运算符

**32个关键字：**auto、break、case、switch、char、const、continue、default、do、double、else、enum、extern、float、for、goto、if、int、long、register、return、short、signed、sizeof、static、struct、typedef、unsigned、union、void、volatile（防止编译器优化）、while

9中控制语句： if-else、for、while、do-while、continue、break、switch、goto、return

34种运算符：

• 算术运算符：+、-、*、/、%、++、–
• 关系运算符：<、<=、==、>、>=、!=
• 位运算符：<<、>>、~、|、^、&
• 逻辑运算符：&&、||、！
• 赋值运算符：=及其拓展
• 条件运算符：?:
• 逗号运算符：,
• 指针运算符：*、&
• 求字节数：sizeof
• 强制类型转换：(类型)
• 分量运算符：->、.
• 下标运算符：[]
• 其他：()

3、Hello World

//导入一个文件，stdio.h是一个标准库，标准输入输出库		.h头文件
//<>表示导入系统文件
//""表示导入自定义文件
#include<stdio.h>


//两个斜杠表示注释，行注释，只能注释一行

/*
块注释
可以多行注释
注释内容不参与程序编译
*/

//int 数据类型，整型，出现在函数中，表示函数的返回值类型
//main 程序的主函数，程序有且只有一个主函数	()里面表示函数的参数
//函数的参数可以有多个，使用逗号分隔

int main()
{

	//{}	函数体
	//printf	是stdio.h中系统提供的函数，表示在标准输出设备上打印字符串
	//""表示字符串
	//;表示一条语句的结束
    // \n是一个转义字符，表示换行
	printf("Hello World!\n");

	//return 出现在其他函数中，表示函数结束；出现在main函数中，表示程序结束
	//0表示函数的返回值类型，要和函数返回值类型对应
	return 0;
}

• Qt中，文件路径不能有中文，否则无法编译通过
• windows中gcc编译程序：

gcc -o E:/C/hello.exe E:/C/hello.c 		# 前面是可执行程序，后面是源文件，源文件可以有多个

//在linux下，是：
gcc -o E:/C/hello.out E:/C/hello.c 

4、system函数

调用系统的cmd命令。

4.1、system函数的使用

#include<stdlib.h>
int system(const char* command);

功能：在已经运行的程序中执行另外一个外部程序

参数：外部可执行程序的名字

返回值：成功返回0，失败返回其他任意数字

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>

int main()
{

	// cmd 命令：calc，计算器；notepad：记事本；mspaint：画图板
	//system("calc");

	//可以打开一个外部的程序，如果带路径，需要使用双斜杠\\，或者使用一个正斜杠/也可以
	int value;
	value=system("D:\\WeChat\\WeChat.exe");
	printf("%d\n", value);
	return 0;
}

5、C语言编译过程

5.1、C程序编译步骤

C代码编译成可执行程序可分为四步：

1）预处理：宏定义展开、头文件展开、条件编译等，同时将代码中的注释删除，这里不会进行语法检查

2）编译：检查语法，将预处理之后的文件编译成汇编文件

3）汇编：将汇编文件生成目标文件（二进制文件）

4）链接：C语言写的程序是依赖各种库的，编译之后还需要把库链接到最终的可执行程序中去

5.2、gcc编译过程

• 分步编译：

预处理：gcc -E hello.c -o hello.i		# 只进行
编译：gcc -S hello.i -o hello.s
汇编：gcc -c hello.s -o hello.o
链接：gcc hello.o -o hello.exe

• 一步编译：

gcc -o hello.exe hello1.c hello2.c

• 常见代码问题：

1）编辑时异常

2）编译时异常

3）运行时异常

5.3、程序执行时过程

外部存储设备（hello.exe） $\underset{保存}{\overset{加载}{\leftrightarrow }}$ 内存（代码区，数据区，栈区，堆区）$\stackrel{数据交互：总线}{\leftrightarrow }$ 中央处理器（CPU：运算器，寄存器，控制器）

5.3、查找程序所依赖的库

windows平台下，需要使用软件 Depends.exe

6、CPU内部结构与寄存器

6.1、64位于32位系统的区别

• 寄存器是CPU内部最基本的存储单元
• CPU通过总线和外部设备进行交互，总线宽度是8位，寄存器也是8位的，这个CPU就是8位的
• 寄存器是32位的，总线是16位的，称为准32位的CPU
• 64位指令兼容32位的指令
• 64位的CPU架构上运行了64位的软件操作系统，这个系统就是64位的；64位的CPU架构上运行了32位的软件操作系统，这个系统就是32位的；64位软件不能在32位CPU上运行。

6.2、寄存器名字

8位：A、B、C、D

16位：AX、BX、CX、DX

32位：EAX、EBX、ECX、EDX

64位：RAX、RBX、RCX、RDX

6.3、寄存器、缓存、内存的关系

按与CPU的远近来分，离得最近的是寄存器，然后是缓存（CPU缓存），最后是内存

CPU计算时，先预先把要用到数据读到内存，然后再把即将要用的数据读到寄存器。

7、汇编语言和程序调试

7.1、汇编语言：

mov 移动

add 添加

push 压栈

pop 出栈

call 调用

eax 32位寄存器

简单的加法计算：

#include<stdio.h>

int main()
{
	//数据类型，定义整型变量
	int a;
	int b;
	int c;

	__asm
	{
		mov a, 3
		mov b, 4
		mov eax, a
		add eax, b
		mov c, eax


	}

	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

7.2、断点和单步调试

• 断点添加：在选中行单击，或者按f9
• 调试程序，在调试中选择开始调试，或按f5，快速调试
  • 逐语句执行，f11；逐过程执行，f10；跳出过程，shift+f10；停止调试，shift+f5

8、集成开发环境 IDE

代码编辑器、编译器、调试器、图形用户界面

8.1、VS

整行复制：光标定位在该行任意位置，ctrl+c

整行剪切：光标定位在该行任意位置，ctrl+x

智能提示：ctrl+j

自动补全：tab

智能补全：alt+$\to$

大小写转换：选中内容，ctrl+shift+u

整行代码上下移动：alt+上下方向键

格式化代码：ctrl+k+f

8.2、Qt Creator

格式化代码：ctrl+i

注释、取消注释：ctrl+/

自动完成函数定义：alt+enter

编译，但不调试，运行：ctrl+r

编译，不运行：ctrl+b