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reference/docs/c.md
Thanatos 6c8217202a doc: update c.md (#911)
2024-12-30 03:01:44 +08:00

1706 lines
38 KiB
Markdown
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This file contains ambiguous Unicode characters

This file contains Unicode characters that might be confused with other characters. If you think that this is intentional, you can safely ignore this warning. Use the Escape button to reveal them.

C 备忘清单
===
提供基本语法和方法的 C 快速参考备忘单。
入门
----
### hello.c
<!--rehype:wrap-class=row-span-2-->
```c
#include <stdio.h>
int main() {
printf("Hello World!");
return 0;
}
```
使用 `gcc` 编译 `hello.c` 源文件
```bash
$ gcc -o hello hello.c
```
运行编译后的二进制文件可执行文件(`hello`)
```bash
$ ./hello
# 输出 => Hello World
```
### 变量
<!--rehype:wrap-class=row-span-2-->
```c
int myNum = 15;
int myNum2; // 声明变量 myNum2
// 变量声明后第一次赋值我们称为初始化
// 如果 初始化 和 赋值 在同一行
// 那么我们可以直接称为 定义变量 myNum2
myNum2 = 15;
int myNum3 = 15; // myNum3 值为 15
myNum3 = 10; // 现在 myNum3 值为 10
float myFloatNum = 5.99; // 浮点数
char myLetter = 'D'; // 字符
int x = 5;
int y = 6;
int sum = x + y; // 添加变量相加
// 声明多个变量
int x = 5, y = 6, z = 50;
int a, b, c = 10;
//仅声明变量不初始化
int result;
// 如果未初始化，变量的值是未定义的，使用它会导致错误的结果。
// 此时，变量的值是随机的，因此在使用该变量之前必须进行初始化。
result = result + 10; // 错误：未初始化的变量 result 会导致不可预测的结果
// 部分编译器会输出 Warning，警告未初始化的变量可能导致未定义行为。
```
### 常量 Constants
常量在 C 语言中我们一般理解为不能被改变的值，活用常量与符号常量，可以使代码更加清晰和安全
```c
const int minutesPerHour = 60;
const float PI = 3.14;
```
最佳实践
```c
const int BIRTHYEAR = 1980;
```
说明与补充：
1. **常量命名规范**：常量通常使用全大写字母，多个单词之间用下划线分隔（例如 BIRTHYEAR、MAX_LENGTH）。
2. **`#define` 与 `const`**：
- **`#define`**：宏常量通常在预处理阶段进行替换，不进行类型检查；
- **`const`**：类型安全的常量，编译器可以检查类型，一般更推荐使用 `const`
3. **数组大小**：可以使用 `const` 来定义数组的常量大小，这样编译器会将其作为编译时常量处理
### 注释
```c
// 这是一个注释
printf("Hello World!"); // 这是一个注释
/*
多行注释：用于注释跨多行的内容
上面的代码将打印出 Hello World! 到屏幕上
注意：多行注释不能嵌套，否则会导致编译错误
*/
```
**注意**:
单行注释`//`可以嵌套，`////////这种注释也是对的`
但行内注释应避免过长，以免影响代码可读性
多行注释不能嵌套，否则会导致编译错误（详见下文 [### Warning 和 Error](#warning-和-error) ）
```c
/* 这是一个多行注释的开始
/* 这是嵌套的多行注释，C语言不支持 */
```
### 打印文本
```c
printf("I am learning C.");
int testInteger = 5;
printf("Number = %d", testInteger);
float f = 5.99; // 浮点数
printf("Value = %f", f);
short a = 0b1010110; // 2 进制数字
int b = 02713; // 8 进制数字
long c = 0X1DAB83; // 16 进制数字
//变量a和c分别为short和long型，所以输出必须加上对应的修饰符h和l
// 以 8 进制形式输出
printf("a=%ho, b=%o, c=%lo\n", a, b, c);
// 输出 => a=126, b=2713, c=7325603
// 以 10 进制形式输出
printf("a=%hd, b=%d, c=%ld\n", a, b, c);
// 输出 => a=86, b=1483, c=1944451
// 以 16 进制形式输出（字母小写）
printf("a=%hx, b=%x, c=%lx\n", a, b, c);
// 输出 => a=56, b=5cb, c=1dab83
// 以 16 进制形式输出（字母大写）
printf("a=%hX, b=%X, c=%lX\n", a, b, c);
// 输出 => a=56, b=5CB, c=1DAB83
```
### 控制空格数
```c
int a1=20, a2=345, a3=700;
int b1=56720, b2=9999, b3=20098;
int c1=233, c2=205, c3=1;
int d1=34, d2=0, d3=23;
// %-9d: 十进制输出，最少宽度为9，左对齐
printf("%-9d %-9d %-9d\n", a1, a2, a3);
printf("%-9d %-9d %-9d\n", b1, b2, b3);
printf("%-9d %-9d %-9d\n", c1, c2, c3);
printf("%-9d %-9d %-9d\n", d1, d2, d3);
```
输出结果
```bash
20 345 700
56720 9999 20098
233 205 1
34 0 23
```
`%-9d` 中，`d` 表示以 `10` 进制输出，`9` 表示最少占 `9` 个字符的宽度，宽度不足以空格补齐，`-` 表示左对齐，如果不使用左对齐则默认右对齐
对于整型数据，假设：
```c
int a = 12345;
printf(“%md”,a);
```
1. 若 m <= 实际数据的宽度，则按实际情况输出
2. 若 m > 实际数据的宽度，则在实际数据的左边用空格补齐
3. `printf(“%0md”,a);` 则实际的结果不够 m 位的在数据的左边用0补齐
对于浮点型数据，宽度=整数部分的位数+小数点+小数部分的宽度
假设：
```c
float a = 1.2345;
printf(“%m.nf”,a); //m --整个数据的宽度，n--小数位数
```
1. 实际小数位数>n，截去小数右边多余的小数，截去的第一位要注意四舍五入
2. 实际小数位数< n，在小数的最后补0
3. 若m省略则写作%.n ，整数部分按照实际输出，小数部分按照以上两个规则进行
4. m < n+1，自动突破宽度为m的限制，按照实际数据进行输出
5. m > n+1，整个数据的最左边补空格
### 字符串 Strings
```c
char greetings[] = "Hello World!";
printf("%s", greetings);
```
访问字符串
```c
char greetings[] = "Hello World!";
printf("%c", greetings[0]);
```
修改字符串
```c
char greetings[] = "Hello World!";
greetings[0] = 'J';
printf("%s", greetings);
// 输出 "Jello World!"
```
另一种创建字符串的方法
```c
char greetings[] = {'H','e','l','l','\0'};
printf("%s", greetings);
// 输出 "Hell!"
```
`C` **没有** String 类型，使用 `char` 类型并创建一个字符 `array`
### 条件判断
<!--rehype:wrap-class=row-span-2-->
```c
int time = 20;
if (time < 18) {
printf("再会！");
} else {
printf("晚上好！");
}
// 输出 -> "晚上好！"
int time = 22;
if (time < 10) {
printf("早上好！");
} else if (time < 20) {
printf("再会！");
} else {
printf("晚上好！");
}
// 输出 -> "晚上好！"
int time = 10;
if (time > 8) {
//再嵌套一个if
if (time < 12) {
printf("中午好！")
}
}
// 输出 -> "中午好！"
```
### 三元运算符
<!--rehype:wrap-class=col-span-2-->
三元运算符（? :）是一种简洁的条件判断方式，常用于根据条件选择表达式的值,由三个部分组成：
- 一个条件表达式
- 条件为真时的结果
- 条件为假时的结果
基本语法：`(condition) ? expression1 : expression2;`
如果`condition`为真，则返回`expression1`否则返回`expression2`。
```c
int time = 20;
(time < 18) ? printf("再会！") : printf("晚上好！");
// 输出 -> "晚上好！"
```
三元运算符可以嵌套使用，但嵌套层级太多会导致代码可读性下降，不建议在实际场景使用
```c
int time = 22;
printf((time < 10) ? "早上好！" : (time < 20) ? "再会！" : "晚上好！");
// 输出 -> "晚上好！"
```
### Switch
```c
int day = 4;
switch (day) {
case 3: printf("周三"); break;
case 4: printf("周四"); break;
default:
printf("期待周末");
}
// 输出 -> "周四" (day 4)
```
### While 循环
```c
int i = 0;
while (i < 5) {
printf("%d\n", i);
i++;
}
```
**注意**：不要忘记增加条件中使用的变量，否则循环永远不会结束，成为“死循环”！
### Do/While 循环
```c
int i = 0;
do {
printf("%d\n", i);
i++;
} while (i < 5);
```
### For 循环
```c
int i;
for (i = 0; i < 5; i++) {
printf("%d\n", i);
}
```
### 跳出循环 Break/Continue
<!--rehype:wrap-class=row-span-2-->
```c
int i;
for (i = 0; i < 10; i++) {
if (i == 4) {
break;
}
printf("%d\n", i);
}
```
在 `i` 等于 `4` 时跳出循环
```c
int i;
for (i = 0; i < 10; i++) {
if (i == 4) {
continue;
}
printf("%d\n", i);
}
```
示例跳过 `4` 的值
### While Break 示例
```c
int i = 0;
while (i < 10) {
if (i == 4) {
break;
}
printf("%d\n", i);
i++;
}
```
### While continue 示例
```c
int i = 0;
while (i < 10) {
i++;
if (i == 4) {
continue;
}
printf("%d\n", i);
}
```
### 数组 Arrays
<!--rehype:wrap-class=row-span-2-->
```c
int myNumbers[] = {25, 50, 75, 100};
printf("%d", myNumbers[0]);
// 输出 25
```
更改数组元素
```c
int myNumbers[] = {25, 50, 75, 100};
myNumbers[0] = 33;
printf("%d", myNumbers[0]);
```
循环遍历数组
```c
int myNumbers[] = {25, 50, 75, 100};
int i;
for (i = 0; i < 4; i++) {
printf("%d\n", myNumbers[i]);
}
```
设置数组大小
```c
// 声明一个由四个整数组成的数组：
int myNumbers[4];
// 添加元素
myNumbers[0] = 25;
myNumbers[1] = 50;
myNumbers[2] = 75;
myNumbers[3] = 100;
```
### 枚举 Enum
<!--rehype:wrap-class=col-span-2-->
```c
enum week { Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun };
```
定义枚举变量
```c
enum week a, b, c;
enum week { Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } a, b, c;
```
有了枚举变量，就可以把列表中的值赋给它
```c
enum week { Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun };
enum week a = Mon, b = Wed, c = Sat;
// 或者
enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } a = Mon, b = Wed, c = Sat;
```
### 枚举示例应用
```c
enum week {Mon = 1, Tues, Wed, Thurs} day;
scanf("%d", &day);
switch(day){
case Mon: puts("Monday"); break;
case Tues: puts("Tuesday"); break;
case Wed: puts("Wednesday"); break;
case Thurs: puts("Thursday"); break;
default: puts("Error!");
}
```
### 用户输入
```c
// 创建一个整数变量来存储我们从用户那里得到的数字
int myNum;
// 要求用户输入一个数字
printf("请输入一个数字: \n");
// 获取并保存用户输入的号码
scanf("%d", &myNum);
// 输出用户输入的数字
printf("您输入的数字: %d", myNum);
```
### 用户输入字符串
```c
// 创建一个字符串
char firstName[30];
// 要求用户输入一些文本
printf("输入您的名字: \n");
// 获取并保存文本
scanf("%s", firstName);
// 输出文本
printf("Hello %s.", firstName);
```
### 内存地址
创建变量时，会为该变量分配一个内存地址
```c
int myAge = 43;
printf("%p", &myAge);
// 输出：0x7ffe5367e044
```
要访问它，请使用引用运算符 (`&`)
### 创建指针
```c
int myAge = 43; // 一个 int 变量
printf("%d", myAge); // 输出 myAge(43)的值
// 输出 myAge 的内存地址（0x7ffe5367e044）
printf("%p", &myAge);
```
### 指针变量
<!--rehype:wrap-class=col-span-2-->
```c
int myAge = 43; // 一个 int 变量
int* ptr = &myAge; // 名为 ptr 的指针变量，用于存储 myAge 的地址
printf("%d\n", myAge); // 输出 myAge (43) 的值
printf("%p\n", &myAge); // 输出 myAge 的内存地址（0x7ffe5367e044）
printf("%p\n", ptr); // 用指针（0x7ffe5367e044）输出myAge的内存地址
```
### 取消引用
```c
int myAge = 43; // 变量声明
int* ptr = &myAge; // 指针声明
// 参考：用指针输出 myAge 的
// 内存地址（0x7ffe5367e044）
printf("%p\n", ptr);
// 取消引用：用指针输出 myAge 的值 (43)
printf("%d\n", *ptr);
```
运算符
---
### 算术运算符
```c
int myNum = 100 + 50;
int sum1 = 100 + 50; // 150 (100 + 50)
int sum2 = sum1 + 250; // 400 (150 + 250)
int sum3 = sum2 + sum2; // 800 (400 + 400)
```
----
| Operator | Name | Description | Example |
| -------- | -------- | -------- | -------- |
| `+` | 加 | 将两个值相加 | `x + y` |
| `-` | 减 | 从另一个值中减去一个值 | `x - y` |
| `*` | 乘 | 将两个值相乘 | `x * y` |
| `/` | 除 | 将一个值除以另一个 | `x / y` |
| `%` | 取模 | 返回除法余数 | `x % y` |
| `++` | 增量 | 将变量的值增加 1 | `++` |
| `--` | 乘量 | 将变量的值减 1 | `--x` |
### 赋值运算符
| 符号 | 示例 | 如同 |
| -------- | ------- | ---------- |
| `=` | x `=` 5 | x `=` 5 |
| `+=` | x `+=` 3 | x `=` x `+` 3 |
| `-=` | x `-=` 3 | x `=` x `-` 3 |
| `*=` | x `*=` 3 | x `=` x `*` 3 |
| `/=` | x `/=` 3 | x `=` x `/` 3 |
| `%=` | x `%=` 3 | x `=` x `%` 3 |
| `&=` | x `&=` 3 | x `=` x `&` 3 |
| `\|=` | x `\|=` 3 | x `=` x `\|` 3 |
| `^=` | x `^=` 3 | x `=` x `^` 3 |
| `>>=` | x `>>=` 3 | x `=` x `>>` 3 |
| `<<=` | x `<<=` 3 | x `=` x `<<` 3 |
### 比较运算符
```c
int x = 5;
int y = 3;
printf("%d", x > y);
// 返回 1（真），因为 5 大于 3
```
----
| 符号 | 名称 | 示例 |
| -------- | ------- | ------- |
| `==` | 等于 | x `==` y |
| `!=` | 不等于 | x `!=` y |
| `>` | 大于 | x `>` y |
| `<` | 小于 | x `<` y |
| `>=` | 大于或等于 | x `>=` y |
| `<=` | 小于或等于 | x `<=` y |
比较运算符用于比较两个值
### 逻辑运算符
<!--rehype:wrap-class=col-span-2-->
| 符号 | 名称 | 说明 | 示例 |
| -------- | -------- | -------- | -------- |
| `&&` | `与`逻辑 | 如果两个语句都为真，则返回真 | `x < 5 && x < 10` |
| `\|\|` | `或`逻辑 | 如果其中一个语句为真，则返回真 | `x < 5 \|\| x < 4` |
| `!` | `非`逻辑 | 反转结果，如果结果为真则返回假 | `!(x < 5 && x < 10)` |
### 运算符示例
<!--rehype:wrap-class=row-span-2-->
```c
unsigned int a = 60; /* 60 = 0011 1100 */
unsigned int b = 13; /* 13 = 0000 1101 */
int c = 0;
c = a & b; /* 12 = 0000 1100 */
printf("Line 1 - c 的值是 %d\n", c );
c = a | b; /* 61 = 0011 1101 */
printf("Line 2 - c 的值是 %d\n", c );
c = a ^ b; /* 49 = 0011 0001 */
printf("Line 3 - c 的值是 %d\n", c );
c = ~a; /*-61 = 1100 0011 */
printf("Line 4 - c 的值是 %d\n", c );
c = a << 2; /* 240 = 1111 0000 */
printf("Line 5 - c 的值是 %d\n", c );
c = a >> 2; /* 15 = 0000 1111 */
printf("Line 6 - c 的值是 %d\n", c );
```
### 位运算符
<!--rehype:wrap-class=col-span-2-->
运算符 | 描述 | 实例
:- |:- |:-
`&` | 按位与操作，按二进制位进行"与"运算 | `(A & B)` 将得到 `12` 即为 0000 1100
`\|` | 按位或运算符，按二进制位进行"或"运算 | `(A \| B)` 将得到 `61` 即为 0011 1101
`^` | 异或运算符，按二进制位进行"异或"运算 | `(A ^ B)` 将得到 `49` 即为 0011 0001
`~` | 取反运算符，按二进制位进行"取反"运算 | `(~A)` 将得到 `-61` 即为 1100 0011
`<<` | 二进制左移运算符 | `A << 2` 将得到 `240` 即为 1111 0000
`>>` | 二进制右移运算符 | `A >> 2` 将得到 `15` 即为 0000 1111
数据类型 Data Types
---
### 基本数据类型
<!--rehype:wrap-class=col-span-2-->
| 数据类型 | 大小 Size | 范围 Range | 描述 Description |
| ----- | ----- | ----- | ----- |
| `char` | 1 字节 | `−128` ~ `127` | 单个字符/字母/数字/ASCII |
| `signed char` | 1 字节 | `−128` ~ `127` | - |
| `unsigned char` | 1 字节 | `0` ~ `255` | - |
| `int` | `2` 到 `4` 字节 | `−32,768` ~ `32,767` | 存储整数 |
| `signed int` | 2 字节 | `−32,768` ~ `32,767` | |
| `unsigned int` | 2 字节 | `0` ~ `65,535` | |
| `short int` | 2 字节 | `−32,768` ~ `32,767` | |
| `signed short int` | 2 字节 | `−32,768` ~ `32,767` | |
| `unsigned short int` | 2 字节 | `0` ~ `65,535` | |
| `long int` | 4 字节 | `-2,147,483,648` ~ `2,147,483,647` | |
| `signed long int` | 4 字节 | `-2,147,483,648` ~ `2,147,483,647` | |
| `unsigned long int` | 4 字节 | `0` ~ `4,294,967,295` | |
| `float` | 4 字节 | | |
| `double` | 8 字节 | | |
| `long double` | 10 字节 | | |
### 数据类型
```c
// 创建变量
int myNum = 5; // 整数
float myFloatNum = 5.99; // 浮点数
char myLetter = 'D'; // 字符串
// 高精度浮点数据或数字
double myDouble = 3.2325467;
// 打印输出变量
printf("%d\n", myNum);
printf("%f\n", myFloatNum);
printf("%c\n", myLetter);
printf("%lf\n", myDouble);
```
----
数据类型 | 说 明
:- | :-
`char` | 字符型
`short` | 短整型
`int` | 整型
`long` | 长整型
`float` | 单精度浮点型
`double` | 双精度浮点型
`void` | 无类型
### 基本格式说明符
| 格式说明符 | 数据类型 |
| ----- | ----- |
| `%d` 或 `%i` | `int` 整数 |
| `%f` | `float` 单精度的十进制类型 |
| `%lf` | `double` 高精度浮点数据或数字 |
| `%c` | `char` 字符 |
| `%s` | 用于 `strings` 字符串 |
### 基本格式说明符
| | short | int | long |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| 8 进制 | `%ho` | `%o` | `%lo` |
| 10 进制 | `%hd` | `%d` | `%ld` |
| 16 进制 | `%hx` / `%hX` | `%x` / `%X` | `%lx` / `%lX` |
### 数据格式示例
```c
int myNum = 5;
float myFloatNum = 5.99; // 浮点数
char myLetter = 'D'; // 字符串
// 打印输出变量
printf("%d\n", myNum);
printf("%f\n", myFloatNum);
printf("%c\n", myLetter);
```
预处理器
---
### 预处理器指令
<!--rehype:wrap-class=row-span-2-->
指令 | 描述
---- | ----
`#define` | 定义宏
`#include` | 包含一个源代码文件
`#undef` | 取消已定义的宏
`#ifdef` | 如果宏已经定义，则返回真
`#ifndef` | 如果宏没有定义，则返回真
`#if` | 如果给定条件为真，则编译下面代码
`#else` | `#if` 的替代方案
`#elif` | 如果 `#if` 条件为假，当前条件为`真`
`#endif` | 结束一个 `#if……#else` 条件编译块
`#error` | 当遇到标准错误时，输出错误消息
`#pragma` | 使用标准化方法，向编译器发布特殊的命令到编译器中
```c
// 所有的 MAX_ARRAY_LENGTH 替换为 20
#define MAX_ARRAY_LENGTH 20
// 系统库中获取 stdio.h
#include <stdio.h>
// 本地目录中获取 myheader.h
#include "myheader.h"
#undef FILE_SIZE
#define FILE_SIZE 42 // 取消已定义并定义为 42
```
### 预定义宏
<!--rehype:wrap-class=row-span-2-->
宏 | 描述
---- | ----
`__DATE__` | 当前日期，一个以 "MMM DD YYYY" 格式表示的字符常量
`__TIME__` | 当前时间，一个以 "HH:MM:SS" 格式表示的字符常量
`__FILE__` | 这会包含当前文件名，一个字符串常量
`__LINE__` | 这会包含当前行号，一个十进制常量
`__STDC__` | 当编译器以 `ANSI` 标准编译时，则定义为 `1`
<!--rehype:className=style-list-->
`ANSI C` 定义了许多宏，您可以使用这些宏，但是不能直接修改这些预定义的宏
#### 预定义宏示例
```c
#include <stdio.h>
int main() {
printf("File :%s\n", __FILE__);
printf("Date :%s\n", __DATE__);
printf("Time :%s\n", __TIME__);
printf("Line :%d\n", __LINE__);
printf("ANSI :%d\n", __STDC__);
}
```
### 宏延续运算符（\）
一个宏通常写在一个单行上。
```c
#define message_for(a, b) \
printf(#a " 和 " #b ": 我们爱你！\n")
```
如果宏太长，一个单行容纳不下，则使用宏延续运算符 `\`
### 字符串常量化运算符（#）
```c
#include <stdio.h>
#define message_for(a, b) \
printf(#a " 和 " #b ": 我们爱你！\n")
int main(void) {
message_for(Carole, Debra);
return 0;
}
```
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
```
Carole 和 Debra: 我们爱你！
```
需要把一个宏的参数转换为字符串常量时，使用字符串常量化运算符 `#`
### 标记粘贴运算符（##）
```c
#include <stdio.h>
#define tokenpaster(n) \
printf ("token" #n " = %d", token##n)
int main(void){
int token34 = 40;
tokenpaster(34);
return 0;
}
```
### defined() 运算符
```c
#include <stdio.h>
#if !defined (MESSAGE)
#define MESSAGE "You wish!"
#endif
int main(void) {
printf("信息如下: %s\n", \
MESSAGE);
return 0;
}
```
### 参数化的宏
```c
int square(int x) {
return x * x;
}
```
宏重写上面的代码，如下：
```c
#define square(x) ((x) * (x))
```
宏名称和左圆括号之间不允许有空格
```c
#include <stdio.h>
#define MAX(x,y) ((x) > (y) ? (x) : (y))
int main(void) {
printf("20 到 10 之间的最大值是 %d\n", \
MAX(10, 20));
return 0;
}
```
### Warning 和 Error
<!--rehype:wrap-class=row-span-2-->
在 C 语言中，警告（Warning）和错误（Error）是编译器用于标识代码潜在问题或阻止代码编译的两种机制
**警告**：
警告提示代码中可能存在的问题，但不会阻止代码编译。处理警告可以提升代码质量和可移植性。
**常见警告示例**：
1. 未使用的变量
`int x; printf("%d",x);`
2. 类型隐式转换（可能导致数据丢失）
`int x = 3.14; //浮点数被隐式转换`
`int a = 2147483647 + 1; //可能溢出`
3. 函数声明与定义不匹配
**错误**：
警告提示代码中可能存在的问题，但不会阻止代码编译。处理警告可以提升代码质量和可移植性。
**常见错误示例**：
1. 语法错误（如缺少分号）
`int x=1 `
2. 函数定义冲突
```C
void func(int);
void func(double);
```
3. 函数或变量未定义
`y = 10; printf("%d",y);`
4. 头文件缺失或冲突
`#include <unknown.h>`
**使用编译器指令控制警告和错误**:
1. 抑制警告
可以使用编译器选项来关闭特定的警告，例如在 GCC 中：
```GCC
gcc -w file.c # 禁用所有警告
gcc -Wall file.c # 启用所有常见警告
gcc -Werror file.c # 将警告视为错误
```
2. 使用 #pragma 控制警告
在某些编译器中，可以使用`#pragma`指令启用或禁用警告
```C
#include <stdio.h>
#pragma warning(disable : 4996) // 禁用警告（适用于 MSVC 编译器）
int main() {
printf("Hello, world!");
return 0;
}
```
**总结**
| 区别点 | Warning（警告） | Error（错误） |
|------------------|----------------------------------------|----------------------------------------|
| 严重程度 | 程序可继续编译，但可能存在隐患 | 编译无法完成，必须修复 |
| 编译结果 | 生成可执行文件 | 无法生成可执行文件 |
| 触发原因 | 潜在问题，例如隐式转换或未使用的变量 | 语法或语义错误，例如语法错误或未定义变量 |
| 修复必要性 | 可选择修复，但建议修复以避免潜在问题 | 必须修复才能继续编译 |
| 编译器选项调整 | 可以忽略或转换为错误（如 `-Werror`） | 无法调整，必须修复 |
函数
----
### 函数声明和定义
<!--rehype:wrap-class=row-span-2-->
```c
int main() {
printf("Hello World!");
return 0;
}
```
函数由两部分组成
```c
void myFunction() { // 声明 declaration
// 函数体（要执行的代码）(definition)
}
```
----
- `Declaration` 声明函数名称、返回类型和参数 _(如果有)_
- `Definition` 函数体 _(要执行的代码)_
----
```c
// 函数声明
void myFunction();
// 主要方法
int main() {
myFunction(); // --> 调用函数
return 0;
}
void myFunction() {// 函数定义
printf("晚上好！");
}
```
### 调用函数
```c
// 创建函数
void myFunction() {
printf("晚上好！");
}
int main() {
myFunction(); // 调用函数
myFunction(); // 可以被多次调用
return 0;
}
// 输出 -> "晚上好！"
// 输出 -> "晚上好！"
```
### 函数参数
```c
void myFunction(char name[]) {
printf("Hello %s\n", name);
}
int main() {
myFunction("Liam");
myFunction("Jenny");
return 0;
}
// Hello Liam
// Hello Jenny
```
### 多个参数
```c
void myFunction(char name[], int age) {
printf("你好 %s 你 %d 岁了。\n",name,age);
}
int main() {
myFunction("Liam", 3);
myFunction("Jenny", 14);
return 0;
}
// 你好 Liam 你 3 岁了。
// 你好 Jenny 你 14 岁了。
```
### 返回值
<!--rehype:wrap-class=row-span-2-->
```c
int myFunction(int x) {
return 5 + x;
}
int main() {
printf("结果: %d", myFunction(3));
return 0;
}
// 输出 8 (5 + 3)
```
两个参数
```c
int myFunction(int x, int y) {
return x + y;
}
int main() {
printf("结果: %d", myFunction(5, 3));
// 将结果存储在变量中
int result = myFunction(5, 3);
printf("结果 = %d", result);
return 0;
}
// 结果: 8 (5 + 3)
// 结果 = 8 (5 + 3)
```
### 递归示例
```c
int sum(int k);
int main() {
int result = sum(10);
printf("%d", result);
return 0;
}
int sum(int k) {
if (k > 0) {
return k + sum(k - 1);
} else {
return 0;
}
}
```
### 数学函数
```c
#include <math.h>
printf("%f", sqrt(16)); // 平方根
printf("%f", ceil(1.4)); // 四舍五入 (入)
printf("%f", floor(1.4)); // 四舍五入 (舍)
printf("%f", pow(4, 3)); // x(4)的y(3)次方
```
----
- `abs(x)` 绝对值
- `acos(x)` 反余弦值
- `asin(x)` 反正弦值
- `atan(x)` 反正切
- `cbrt(x)` 立方根
- `cos(x)` 余弦
- `exp(x)` Ex 的值
- `sin(x)` x 的正弦值
- `tan(x)` 角度的正切
<!--rehype:className=cols-2-->
Structures 结构
---
### 创建结构
```c
struct MyStructure { // 结构声明
int myNum; // 成员（int 变量）
char myLetter; // 成员（char 变量）
}; // 用分号结束结构
```
创建一个名为 `s1` 的结构变量
```c {7}
struct myStructure {
int myNum;
char myLetter;
};
int main() {
struct myStructure s1;
return 0;
}
```
### 结构中的字符串
```c {9}
struct myStructure {
int myNum;
char myLetter;
char myString[30]; // String
};
int main() {
struct myStructure s1;
strcpy(s1.myString, "Some text");
// 打印值
printf("我字符串: %s", s1.myString);
return 0;
}
```
使用 `strcpy` 函数为字符串赋值
### 访问结构成员
<!--rehype:wrap-class=row-span-2-->
```c {11,12,16}
// 创建一个名为 myStructure 的结构
struct myStructure {
int myNum;
char myLetter;
};
int main() {
// 创建一个名为 s1 的 myStructure 结构变量
struct myStructure s1;
// 为 s1 的成员赋值
s1.myNum = 13;
s1.myLetter = 'B';
// 创建一个名为 s2 的 myStructure 结构变量
// 并为其赋值
struct myStructure s2 = {13, 'B'};
// 打印值
printf("My number: %d\n", s1.myNum);
printf("My letter: %c\n", s1.myLetter);
return 0;
}
```
创建不同的结构变量
```c
struct myStructure s1;
struct myStructure s2;
// 为不同的结构变量赋值
s1.myNum = 13;
s1.myLetter = 'B';
s2.myNum = 20;
s2.myLetter = 'C';
```
### 复制结构
```c {6}
struct myStructure s1 = {
13, 'B', "Some text"
};
struct myStructure s2;
s2 = s1;
```
示例中，将 `s1` 的值复制到 `s2`
### 修改值
```c {6,7}
// 创建一个结构变量并为其赋值
struct myStructure s1 = {
13, 'B'
};
// 修改值
s1.myNum = 30;
s1.myLetter = 'C';
// 打印值
printf("%d %c %s",
s1.myNum,
s1.myLetter);
```
文件处理
---
### 文件处理函数
函数 | 描述 Description
---- | ----
`fopen()` | `打开`新文件或现有文件
`fprintf()` | 将数据`写入`文件
`fscanf()` | 从文件中`读取`数据
`fputc()` | 将一个字符`写入`文件
`fgetc()` | 从文件中`读取`一个字符
`fclose()` | `关闭`文件
`fseek()` | 将文件指针设置到`给定位置`
`fputw()` | 将整数`写入`文件
`fgetw()` | 从文件中`读取`一个整数
`ftell()` | 返回当前`位置`
`rewind()` | 将文件指针设置为文件的开头
C 库中有许多函数可以`打开`/`读取`/`写入`/`搜索`和`关闭`文件
### 打开模式参数
模式 Mode | 描述 Description
---- | ----
`r` | 以`读取`模式打开一个文本文件，允许读取文件
`w` | 以`写`模式打开一个文本文件，允许写入文件
`a` | 以`追加`模式打开一个文本文件<br />如果文件不存在，则会创建一个新文件
`r+` | 以`读写`模式打开一个文本文件，允许读写文件
`w+` | 以`读写`模式打开一个文本文件，允许读写文件
`a+` | 以`读写`模式打开一个文本文件，允许读写文件
`rb` | 以`读取`模式打开二进制文件
`wb` | 以`写入`模式打开二进制文件
`ab` | 以`追加`模式打开二进制文件
`rb+` | 以`读写`模式打开二进制文件
`wb+` | 以`读写`模式打开二进制文件
`ab+` | 以`读写`模式打开二进制文件
### 打开文件：fopen()
```c {6}
#include<stdio.h>
void main( ) {
FILE *fp;
char ch;
fp = fopen("file_handle.c", "r");
while (1) {
ch = fgetc(fp);
if (ch == EOF)
break;
printf("%c", ch);
}
fclose(fp);
}
```
对文件执行所有操作后，必须关闭 `fclose()` 该文件
### 写入文件：fprintf()
```c {7}
#include <stdio.h>
main() {
FILE *fp;
fp = fopen("file.txt", "w"); // 打开文件
// 将数据写入文件
fprintf(fp, "fprintf 的 Hello 文件..\n");
fclose(fp); // 关闭文件
}
```
### 读取文件：fscanf()
```c {6}
#include <stdio.h>
main(){
FILE *fp;
char buff[255]; // 创建char数组存储文件数据
fp = fopen("file.txt", "r");
while(fscanf(fp, "%s", buff)!=EOF) {
printf("%s ", buff);
}
fclose(fp);
}
```
### 写入文件：fputc()
```c {6}
#include <stdio.h>
main(){
FILE *fp;
fp = fopen("file1.txt", "w"); // 打开文件
fputc('a',fp); // 将单个字符写入文件
fclose(fp); // 关闭文件
}
```
### 读取文件：fgetc()
```c {8}
#include<stdio.h>
#include<conio.h>
void main() {
FILE *fp;
char c;
clrscr();
fp=fopen("myfile.txt", "r");
while((c=fgetc(fp))!=EOF){
printf("%c", c);
}
fclose(fp);
getch();
}
```
### 写入文件：fputs()
```c {8}
#include<stdio.h>
#include<conio.h>
void main(){
FILE *fp;
clrscr();
fp = fopen("myfile2.txt","w");
fputs("hello c programming",fp);
fclose(fp);
getch();
}
```
### 读取文件：fgets()
```c {10}
#include<stdio.h>
#include<conio.h>
void main() {
FILE *fp;
char text[300];
clrscr();
fp=fopen("myfile2.txt", "r");
printf("%s", fgets(text, 200, fp));
fclose(fp);
getch();
}
```
### fseek()
```c {8}
#include <stdio.h>
void main(){
FILE *fp;
fp = fopen("myfile.txt","w+");
fputs("This is Book", fp);
// 将文件指针设置到给定位置
fseek(fp, 7, SEEK_SET);
fputs("Kenny Wong", fp);
fclose(fp);
}
```
将文件指针设置到给定位置
### rewind()
```c {11}
#include<stdio.h>
#include<conio.h>
void main(){
FILE *fp;
char c;
clrscr();
fp=fopen("file.txt", "r");
while((c=fgetc(fp)) != EOF){
printf("%c", c);
}
rewind(fp); // 将文件指针移动到文件的开头
while((c=fgetc(fp)) != EOF){
printf("%c", c);
}
fclose(fp);
getch();
}
// 输出
// Hello World!Hello World!
```
### ftell()
```c {11}
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
void main (){
FILE *fp;
int length;
clrscr();
fp = fopen("file.txt", "r");
fseek(fp, 0, SEEK_END);
length = ftell(fp); // 返回当前位置
fclose(fp);
printf("文件大小: %d bytes", length);
getch();
}
// 输出
// 文件大小: 18 bytes
```
## C 网络编程
### 网络编程介绍
C使用sockets进行网络通信。包含头文件：
- `#include <sys/socket.h>`: 套接字操作，如创建、绑定和监听套接字
- `#include <arpa/inet.h>`: IP 地址转换
- `#include <unistd.h>`: 关闭套接字等
- `#include <netinet/in.h>`: 网络地址结构定义和相关敞亮
### 创建套接字
网络通信的第一步是创建套接字。套接字是网络通信的基础，通过它可以与远程主机进行数据交换。
#### 服务端
```cpp
int server_fd, new_socket; // 定义服务器文件描述符和新连接的套接字
int port = 8080; // 服务器使用的端口号
// 创建套接字文件描述符
// AF_INET 表示使用 IPv4 协议，SOCK_STREAM 表示使用 TCP 协议，协议参数通常为 0（默认 TCP）
if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
perror("socket failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
```
#### 客户端
```cpp
int sock = 0; // 客户端的套接字描述符
struct sockaddr_in serv_addr; // 定义服务器地址结构体
// 创建套接字
if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
perror("Socket creation failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
```
### 绑定套接字
服务端创建套接字后，需要将其绑定到特定的 IP 地址和端口，以便客户端能够连接。
#### 服务端
```cpp
struct sockaddr_in address; // 定义存储地址信息的结构体
address.sin_family = AF_INET; // 设置地址族为 IPv4
address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 将服务器绑定到所有可用的网络接口（即本机的所有 IP 地址）
address.sin_port = htons(port); // 将端口号转换为网络字节序，大端模式
// 将套接字绑定到指定的地址和端口上
// bind() 将服务器的文件描述符与 IP 地址和端口号进行绑定，以便客户端能够通过该地址和端口访问服务器
if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {
perror("bind failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
```
### 监听和接收连接
服务端在绑定套接字之后，需要进入监听状态，以等待客户端的连接请求。
#### 服务端
```cpp
// 开始监听客户端连接
// 监听连接请求
// listen() 函数将套接字设置为被动模式，准备接收来自客户端的连接请求
if (listen(server_fd, 3) < 0) { // 第二个参数 3 表示连接请求的队列大小
perror("listen failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
int addrlen = sizeof(address); // 获取地址结构体的大小
// accept() 函数会阻塞等待客户端的连接请求，一旦连接请求到来，创建一个新的套接字 new_socket 用于数据传输
if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {
perror("accept failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
```
### 连接到服务端
客户端使用 `connect()` 函数连接到服务器的 IP 地址和端口。
#### 客户端
```cpp
// 设置服务器地址
serv_addr.sin_family = AF_INET; // 设置地址族为 IPv4
serv_addr.sin_port = htons(port); // 将端口号转换为网络字节序
// 将 IP 地址转换为二进制并存储在 serv_addr 结构体中
if (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr) <= 0) {
perror("Invalid address/ Address not supported");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 连接服务器
// connect() 函数将客户端的套接字与服务器的地址绑定，从而建立连接
if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
perror("Connection Failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
```
### 发送和接收数据
一旦连接建立，服务端和客户端可以通过套接字发送和接收数据。
#### 服务端
```cpp
// 服务端从客户端接收数据
char buffer[1024] = {0}; // 缓冲区，用于存储接收的数据
int valread = read(new_socket, buffer, 1024); // 从客户端读取数据
printf("Client: %s\n", buffer); // 打印接收到的客户端数据
// 服务端发送响应数据给客户端
const char *response = "Hello from server"; // 响应消息
send(new_socket, response, strlen(response), 0); // 发送数据到客户端
printf("Server message sent\n");
```
#### 客户端
```cpp
// 客户端发送数据给服务端
const char *message = "Hello from client"; // 要发送的消息
send(sock, message, strlen(message), 0); // 发送数据到服务端
printf("Client message sent\n");
// 客户端从服务端接收响应数据
char buffer[1024] = {0}; // 缓冲区，用于存储接收到的数据
int valread = read(sock, buffer, 1024); // 读取服务端的响应数据
printf("Server: %s\n", buffer); // 打印接收到的服务端数据
```
### 关闭套接字
完成通信后，双方都应关闭各自的套接字以释放资源。
#### 服务端
```cpp
// 关闭服务端套接字
close(new_socket); // 关闭用于数据传输的客户端套接字
close(server_fd); // 关闭服务器的监听套接字
```
#### 客户端
```cpp
// 关闭客户端套接字
close(sock); // 关闭客户端的套接字
```
## I/O多路复用
### 多路复用介绍
在网络编程中，服务端可以使用 I/O 多路复用 技术，如 `select`、`poll` 或 `epoll`。这些技术允许服务端同时监听多个文件描述符（如套接字），并在其中一个发生事件时进行处理，提升系统效率。包含头文件：
- `#include <sys/select.h>`: 提供 `select`
- `#include <poll.h>`: 提供 `poll`
- `#include <sys/epoll.h>`: 提供`epoll`
### 使用select
```c
fd_set read_fds; // 定义文件描述符集合
FD_ZERO(&read_fds); // 清空集合
FD_SET(server_socket, &read_fds); // 将服务端套接字加入集合
int max_fd = server_socket;
int activity = select(max_fd + 1, &read_fds, NULL, NULL, NULL); // 等待事件发生
if (activity < 0 && errno != EINTR) {
perror("select error");
}
```
### 使用poll
```c
struct pollfd fds[2]; // 定义文件描述符数组
fds[0].fd = server_socket;
fds[0].events = POLLIN; // 监听读事件
int poll_count = poll(fds, 2, -1); // 等待事件
if (poll_count < 0) {
perror("poll error");
}
```
### 使用epoll
```c
int epoll_fd = epoll_create1(0); // 创建 epoll 文件描述符
struct epoll_event event;
event.events = EPOLLIN;
event.data.fd = server_socket;
if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, server_socket, &event) == -1) {
perror("epoll_ctl failed");
}
struct epoll_event events[10]; // 事件数组
int event_count = epoll_wait(epoll_fd, events, 10, -1); // 等待事件发生
for (int i = 0; i < event_count; i++) {
if (events[i].data.fd == server_socket) {
// 处理服务端套接字上的事件
}
}
```
杂项
---
### Docker 运行环境
<!--rehype:wrap-class=col-span-2-->
- 安装 [`Docker`](./docker.md)
- 创建 [`Dockerfile`](./dockerfile.md) 文件
```dockerfile
FROM alpine:3.14
RUN apk add --no-cache gcc musl-dev
RUN apk add --no-cache g++
```
- 生成本地 myalpine 镜像
```bash
docker build -t myalpine .
```
- 运行映像，把当前路径 `($PWD)` 映射至容器的 `/test` 目录，用 `gcc` 编译程序，`exit`返回
```bash
docker run -it -v $PWD:/test myalpine
root@b1a38bd7107a:/# cd test
root@b1a38bd7107a:/test# gcc -o hello hello.c
Hello World
root@b1a38bd7107a:/test# exit
exit
```
<!--rehype:className=style-timeline-->
另见
---
- [C 教程](https://jaywcjlove.github.io/c-tutorial) _(jaywcjlove.github.io)_
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