C语言程序设计(第三版)-谭浩强笔记

第一章　概述 第一章　概述   1． C语言的特点   ①语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。共有３２个关键字，９种控制语句。 ②运算符丰富，公有３４种运算符。 ③数据结构丰富，数据类型有：整型、实型、字符型、数组、指针、结构体、共用体等。 ④具有结构化的控制语句（如if…else、while、do…while、switch、for） ⑤语法限制不太严格，程序自由度大。 ⑥允许直接访问物理地址，能进行位（bit）操作，可以直接对硬件操作。 ⑦生成目标代码质量高，程序执行效率高。 ⑧可移植性好。     2． C语言的用途   C虽不擅长科学计算和管理领域，但对操作系统和系统实用程序以及对硬件进行操作方面，C有明显的优势。现在很多大型应用软件也用Ｃ编写。   Top of Page      第二章　数据类型、运算符与表达式   1． C的数据类型   C的数据类型包括：整型、字符型、实型或浮点型（单精度和双精度）、枚举类型、数组类型、结构体类型、共用体类型、指针类型和空类型。   2． 常量与变量   常量其值不可改变，符号常量名通常用大写。变量其值可以改变，变量名只能由字母、数字和下划线组成，且第一个字符必须为字母或下划线。否则为不合法的变量名。变量在编译时为其分配相应存储单元。   3． 整型数据   整型常量的表示方法：十进制不用说了，八进制以0开头，如0123，十六进制以0x开头，如0x1e。 整型变量分为：基本型（int）、短整型（short int）、长整型（long int）和无符号型。不同机器上各类数据所占内存字节数不同，一般int型为２个字节，long型为4个字节。   4． 实型数据   实型常量表示形式：十进制形式由数字和小数点组成（必须有小数点），如：0.12、.123、123 0.0等。指数形式如123e3代表123×10的三次方。 实型变量分为单精度（float）和双精度（double）两类。在一般系统中float型占4字节，7位有效数字，double型占8字节，15~16位有效数字。   5． 字符型数据   字符变量用单引号括起来，如'a','b'等。还有一些是特殊的字符常量，如'\n','\t'等。分别代表换行和横向跳格。 字符变量以char 来定义，一个变量只能存放一个字符常量。 字符串常量是由双引号括起来的字符序列。这里一定要注意'a'和"a"的不同，前者为字符常量，后者为字符串常量，c规定：每个字符串的结尾加一个结束标志''，实际上"a"包含两个字符：'a'和''。   6． 数值型数据间的混合运算   整型、字符型、实型数据间可以混合运算，运算时不同类型数据要转换成同一类型再运算，转换规则： char,short -> int -> unsigned -> long -> double <- float   7． 运算符和表达式   c运算符包括： 算数运算符（　+　-　*　/　%　） 关系运算符（ > < == >= <= != ） 逻辑运算符（ ! && || ） 位运算符（ << >> ~ | ^ & ） 赋值运算符（　= ） 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（　[ ] ） 其它运算符（　如函数调用运算符( ) ） 自增自减运算符（　++ -- ）注意：++i和i++的不同之处，++i使用i之前先使i加１，i++使用i之后，使i加１。 逗号表达式的求解过程：先求解表达式１，再求解表达式２，整个表达式的值是表达式２的值。   Top of Page      第三章 最简单的ｃ程序设计   １．c的９种控制语句：   if() ~ else~ for()~ while()~ do~while() continue break switch goto return 程序的三种基本结构：顺序结构，选择结构，循环结构     ２．数据输出   c语言不提供输入输出语句，输入输出操作是由c的库函数完成。但要包含头文件stdio.h。 putchar( ) 向终端输出一个字符 printf( )的字符： ① d格式符　用来输出十进制整数 %d 按整型数据的实际长度输出 %md 使输出长度为m，如果数据长度小于m，则左补空格，如果大于m，则输出实际长度 %ld 输出长整型数据 ② o格式符　以八进制形式输出整数 ③ x格式符　以十六进制形式输出整数 ④ u格式符　用来输出unsigned型数据，以十进制形式输出 ⑤ c格式符　用来输出一个字符 ⑥ s格式符　输出一个字符串 %s　输出实际长度字符串 %ms 输出的串占m列，如果串长度小于m，左补空格，如果大于m，实际输出 %-ms输出的串占m列，如果串长度小于m，右补空格， %m.ns 输出占m列，但只取字符串中左端n个字符并靠右对齐 %-m.ns m、n含义同上，靠左对齐，如果n>m，则m自动取n值 ⑦ f格式符　以小数形式输出实数 %f 整数部分全部输出，小数部分输出6位 %m.nf 输出数据共占m列，其中有n位小数。如果数值长度小于m，左补空格 %-m.nf 同上，右补空格 ⑧ e格式符　以指数形式输出实数 %e 系统指定６位小数，5位指数（e+002 ) ⑨ g格式符　输出实数，根据数值大小，自动选f格式或e格式     3．数据输入   getchar( ) 从终端输入一个字符 scanf( 格式控制,地址列表) 标准C scanf中不使用%u，对于unsigned型数据，以%d或%o或%x输入。％后的*，用来跳过它相应的数据。输入数据时不能规定精度如scanf( "%7.2f", &a );是不合法的。   Top of Page      第四章 逻辑运算和判断选取控制   1． 关系运算符：   c提供６种关系运算符（> < <= >= == != ）前四种优先级高于后两种。   2． If语句   C提供了三种形式的if语句 If(表达式) 语句 If(表达式) 语句1 else 语句2 If(表达式1) 语句1 Else if(表达式2) 语句2 … else 语句n   3． 条件运算符   (a>b)?a:b 条件为真，表达式取值a，否则取值b   4． Switch语句   Switch(表达式) { case 常量表达式１：语句１; break; case 常量表达式２：语句2; break; 　　 … case 常量表达式n：语句ｎ; break; 　　default ：语句ｎ＋１; }     Top of Page      第五章 循环控制   1． 几种循环语句   goto语句（现已很少使用） while语句　先判断表达式后执行语句 do-while语句　先执行语句后判断表达式 for语句   2． Break语句和continue语句   Break语句用于跳出循环，continue用于结束本次循环。     Top of Page      第六章 数组   1． 一维数组   c规定只有静态存储（static）和外部存储（extern）数组才能初始化。给数组初始化时可以不指定数组长度。   2． 二维数组   3． 字符数组   部分字符串处理函数 puts(字符数组)　将一个字符串输出到终端。 gets(字符数组) 从终端输入一个字符串到字符数组，并且得到一个函数值，为该字符数组的首地址 strcat(字符数组１,字符数组2)　连接两个字符数组中的字符串，数组1必须足够大。 Strcpy(字符数组１,字符串2)　　将字符串２拷贝到字符数组１中。 Strcmp(字符串1,字符串2) 比较字符串，相等返回0，字符串１>字符串2，返回正数，小于返回负数。 Strlen(字符数组) 求字符串长度。 Strlwr( 字符串)　将字符串中的大写字母转换成小写 Strupr( 字符串) 　将字符串中的小写字母转换成大写 以上是一些比较常用的字符串处理函数。     Top of Page      第七章 函数   1． 关于形参和实参的说明   ① 在函数被调用之前，形参不占内存 ② 实参可以是常量、变量或表达式 ③ 必须指定形参的类型 ④ 实参与形参类型应一致 ⑤ 实参对形参的数据传递是"值传递"，即单向传递   2． 函数返回值   如果想让函数返回一个值，在函数中就要用return语句来获得，在定义函数时也要对函数值指定类型，如果不指定，默认返回整型。   3． 函数调用   1)注意在函数调用时实参和形参的个数、类型应一一对应。对实参表求值的顺序是不确定的，有的系统按自左至右，有的系统则按自右至左的顺序。这一点要注意。 2)函数调用的方式：函数语句，函数表达式，函数参数 3)如果主调函数和被调函数在同一文件中，并且主调函数在前，那么一般要在主调函数中对被调函数进行说明。除非：(1)被调函数的返回值类型为整型或字符型(2)被调函数出现在主调函数之前。 4)对函数的说明和定义是不同的，定义是指对函数功能的确立，包括指定函数名，函数值类型，形参及其类型、函数体等。说明则只是对已定义的函数返回值类型进行说明，只包括函数名、函数类型以及一个空的括弧，不包括形参和函数体。 5)c语言允许函数的递归调用（在调用一个函数的过程中又出现直接或间接的调用该函数本身）。   4． 数组作为函数参数   1)数组元素作为函数参数　和一般变量相同 2)数组名作参数应该在主调和被调函数分别定义数组，形参数组的大小可以不定义。注意：数组名作参数，不是单向传递。 3)多维数组作参数，在被调函数中对形参数组定义时可以省略第一维的大小说明，但不能省略第二维或更高维的说明。   5． 局部变量和全局变量   从变量作用域角度分，变量可分为局部变量和全局变量。 1)内部变量（局部变量） 在一个函数内定义，只在函数范围内有效的变量。 　　 2)外部变量（全局变量） 在函数外定义，可以为本文件其它函数所共用，有效范围从定义变量的位置开始 　　　　　到本文件结束。建议尽量少使用全局变量，因为它在程序全部执行过程中都占用 　　　　　资源，而且使函数的通用性降低了。如果在定义外部变量之前的函数要想使用该 　　　　　外部变量，则应在该函数中用extern作外部变量说明。   6． 动态存储变量与静态存储变量   从变量值存在的时间（生存期）角度来分，可分为静态存储变量和动态存储变量。静态存储指在程序运行期间给变量分配固定的存储空间，动态存储指程序运行期间根据需要动态的给变量分配存储空间。 C语言中，变量的存储方法分为两大类：静态存储类和动态存储类，具体包括：自动的（auto），静态的(static)，寄存器的(register)，外部的(extern)。 1) 局部变量的存储方式 函数中的局部变量如不作专门说明，都之auto的，即动态存储的，auto可以省略。局部变量也可以定义为static的，这时它在函数内值是不变的。静态局部变量如不赋初值，编译时系统自动赋值为０，动态局部变量如不赋初值，则它的值是个不确定的值。C规定，只有在定义全局变量和局部静态变量时才能对数组赋初值。为提高执行效率，c允许将局部变量值放在寄存器中，这种变量叫register变量，要用register说明。但只有局部动态变量和形式参数可以作为register变量，其它不行。 2) 全局变量的存储方式 全局变量在函数外部定义，编译时分配在静态存储区，可以在程序中各个函数所引用。多个文件的情况如何引用全局变量呢？假如在一个文件定义全局变量，在别的文件引用，就要在此文件中用extern对全局变量说明，但如果全局变量定义时用static的话，此全局变量就只能在本文件中引用了，而不能被其它文件引用。 3) 存储类别小结 从作用域角度分，有局部变量和全局变量 局部变量：自动变量，即动态局部变量（离开函数，值就消失） 　　　　　静态局部变量（离开函数，值仍保留） 　寄存器变量（离开函数，值就消失） 　（形参可定义为自动变量和寄存器变量） 全局变量：静态全局变量（只限本文件引用） 　全局变量（允许其它文件引用） 从存在的时间分，有静态存储和动态存储 动态存储：自动变量（本函数内有效） 　寄存器变量（本函数内有效） 　形参 静态存储：静态局部变量（函数内有效） 　静态全局变量（本文件内有效） 　全局变量（其它文件可引用） 从变量值存放的位置分 静态存储区：静态局部变量 　　静态全局变量 全局变量 动态存储区：自动变量和形参 寄存器内：寄存器变量   7． 内部函数和外部函数   内部函数：只能被本文件中的其它函数调用，定义时前加static，内部函数又称静态函数。 外部函数：可以被其它文件调用，定义时前加extern，如果省略，则隐含为外部函数，在需要调用此函数的文件中，一般要用extern说明。     Top of Page      第八章 预编译处理       c编译系统在对程序进行通常的编译之前，先进行预处理。c提供的预处理功能主要有以下三种：1）宏定义　2）文件包含　3）条件编译   1． 宏定义   不带参数的宏定义 用一个指定的标识符来代表一个字符串，形式：#define 标识符 字符串 几点说明： １） 宏名一般用大写 ２） 宏定义不作语法检查，只有在编译被宏展开后的源程序时才会报错 ３） 宏定义不是c语句，不在行末加分号 ４） 宏名有效范围为定义到本源文件结束 ５） 可以用#undef命令终止宏定义的作用域 ６） 在宏定义时，可以引用已定义的宏名   带参数的宏定义 定义形式：#define 宏名（参数表）　字符串 这和函数有些类似，但他们是不同的： １） 函数调用时，先求实参表达式值，再代入形参，而宏只是简单替换，并不求值 ２） 函数调用是在程序运行时分配内存的，而宏展开时并不分配内存，也没有返回值的概念 ３） 对函数中的实参和形参都要定义类型，而且要求一致，宏名无类型，其参数也没有类型。 ４） 函数只有一个返回值，而宏可以得到几个结果 ５） 宏替换不占运行时间，只占编译时间，而函数调用占运行时间   2． 文件包含处理   #include "文件1" 就是将文件1的全部复制插入到#include位置，作为一个源文件进行编译。 在#include命令中，文件名可以用" "也可以用< >，假如现在file1.c中包含file2.h文件，" "表示系统先在file1.c所在目录中找file2.h，如果找不到，再按系统指定的标准方式检索目录，< >表示系统直接按指定的标准方式检索目录。所以用" "保险一点。   3． 条件编译   条件编译指不对整个程序都编译，而是编译满足条件的那部分。条件编译有以下几种形式： 1）#ifdef 标识符 　 程序段１ 　 #else 程序段２ #endif 它的作用：当标识符在前面已经被定义过（一般用#define），则对程序段１编译，否则对程序段２编译。 ２）#ifndef 标识符 程序段１ #else 程序段２ #endif 它的作用和#ifdef相反，当标识符没被定义过，对程序段１编译，否则对程序段２编译。 ３）#if 表达式 程序段１ 　　#else 　程序段２ #endif 它的作用：当表达式值为真（非０）时，对程序段１编译，否则对程序段２编译。   Top of Page      第九章 指针     　　指针说白了就是地址。指针变量就是用来存放指针（地址）的变量。   1． 变量的指针和指向变量的指针变量   读起来很拗口，说白了就是变量的地址和用来存放变量地址的地址变量。因为一个变量在编译的时候系统要为它分配一个地址，假如再用一个变量来存放这个地址，那么这个变量就叫做指向变量的指针变量，也就是用来存放变量地址的这么一个变量。所谓"指向"就是指存放××的地址，如指向变量的指针变量，"指向"就是指用来存放变量的地址，再如指向数组的指针变量，"指向"就是指存放数组的地址。只要理解了这个，指针也就不难了。另外，还有指向字符串的指针变量，指向函数的指针变量，指向指针的指针变量等。   1) 指针变量的定义 形式：类型标识符　*标识符　如：int *pointer; 要注意两点：*表示pointer是个指针变量，在用这个变量的时候不能写成*pointer， *pointer是pointer指向的变量。一个指针变量只能指向同一个类型的变量。如上面 pointer只能指向int型变量。   2)指针变量的引用 两个有关的运算符： & 取地址运算符 &a 就代表变量a的地址 * 指针运算符　　*a　就代表变量a的值   2． 数组的指针和指向数组的指针变量   数组的指针指数组的起始地址，数组元素的指针指数组元素的地址。 1)指向数组元素的指针变量的定义与赋值 定义和指向变量的指针变量定义相同，c规定数组名代表数组的首地址，即第一个数组元素地址。 2)通过指针引用数组元素 我们通常引用数组元素的形式是a[i]，如果用指针可以这样引用，*(a+i)，或定义一个指针变量p，将数组a的首地址赋给p，p=a;然后用*(p+i)引用。 注意：指针变量ｐ指向数组a首地址，则p++指向数组ａ的下一元素地址，即a[1]的地址。 3)数组名作函数参数 形参数组和实参数组之间并不是值传递，而是共用同一段地址，所以在函数调用过程中如果形参的值发生变化，则实参的值也跟着变化。 4)指向多维数组的指针和指针变量 以二维数组为居多。假设定义了一个二维数组a[3][4]，那么 a代表整个二维数组的首地址，也代表第0行的首地址，同时也是第0行第0列的元素的首地址。a +0和a[0]代表第0行首地址，a+1和a[1]代表第一行的首地址。 假设a是一个数组的首地址，那么如果a是一维的，a+I代表第I个元素的地址，如果a是二维的，则a+I代表第I行的首地址。 那么第一行第二列的元素地址如何表示呢？a[1]+2或&a[1][2]或*(a+1)+2。 我们只要记住：在二维数组中a代表整个数组的首地址，a[I]代表第I行的首地址，a[I]与*(a+I)等价就行了。只要运用熟练了就没什么复杂的了。 5)指向由m个整数组成的一维数组的指针变量 如：int (*p)[4]，p是一个指向包含4个元素的一维数组，如果p先指向a[0]，则p+1指向a[1]，即p的增值是以一维数组的长度为单位的，这里是4，举个例子： 假设a[3][4]=，p先指向a[0]也就是数组a的首地址，那么p+1就是a[1]的首地址即元素9的地址，因为在定义p时int (*p)[4]，定义一维数组长度为4，所以p+1就等于加了一个一维数组的长度4。   3． 字符串的指针和指向字符串的指针变量   1)字符串的表示形式 c中字符串有两种表示形式：一种是数组，一种是字符指针 char string[]="I love c!"; char *str="I love c!"; 其实指针形式也是在内存中开辟了一个数组，只不过数组的首地址存放在字符指针变量str中，千万不要认为str是一个字符串变量。 2)字符串指针作函数参数 实际上字符串指针就是数组的首地址。 3)字符指针变量与字符数组的区别 ① 字符数组由若干元素组成，每个元素存放一个字符，而字符指针变量只存放字符串的首地址，不是整个字符串 ② 对数组初始化要用static，对指针变量不用。 ③ 对字符数组赋值，只能对各个元素赋值，不能象下面这样： char str[14]; str="I love c!"; 对指针变量可以， char *str; str="I love c!"; 注意：此时赋给str的不是字符，而是字符串首地址。 ④ 数组在定义和编译时分配内存单元，而指针变量定义后最好将其初始化，否则指针变量的值会指向一个不确定