【C语言】数据类型、变量、常量、字符串、转义字符、注释

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1 C语言介绍

C语言是一种通用的编程语言，由Dennis Ritchie在1970年代初期开发。它的主要特点包括：

高效性：C语言能够生成高效的机器代码，适合系统编程和嵌入式开发。

灵活性：C语言支持多种编程范式，包括过程式编程和结构化编程。

可移植性：C语言编写的程序可以在不同的平台上编译和运行，具有良好的可移植性。

丰富的库：C语言提供了丰富的标准库，支持各种常用的操作和功能。

底层操作：C语言允许对内存进行直接操作，适合开发操作系统和驱动程序等底层软件。

C语言广泛应用于系统软件、应用程序、游戏开发和嵌入式系统等领域，是许多现代编程语言的基础。

先写一个hello world的程序：

#include <stdio.h>

int main() 
{
    printf("Hello, World!\n");
    return 0;
}

2 数据类型

数据类型		32为下字节数	64位下字节数	打印格式
char	字符数据类型	1字节	1字节	%c或%s
short	短整型	2字节	2字节	%d
int	整形	4字节	4字节	%d
long	长整型	4字节	4字节（Linux系统下为8字节）	%ld
long long	长长整形	8字节	8字节	%lld
float	单精度浮点型	4字节	4字节	%f
double	双精度浮点型	8字节	8字节	%lf

注意：由于long类型在Windows系统和Linux系统中，字节数不同，因此考虑到程序的可移植性，应避免使用long类型。

计算机存储单位之间的换算：

3 变量

3.1 变量的定义

#include <stdio.h>

int main() 
{
    // 定义整型变量
    int a; // 声明变量
    a = 10; // 初始化变量

    // 定义浮点型变量并初始化
    float b = 5.5;

    // 定义字符型变量
    char c = 'A';

    // 输出变量的值
    printf("a = %d\n", a);
    printf("b = %.2f\n", b);
    printf("c = %c\n", c);

    return 0;
}

3.2 变量的分类

在C语言中，变量可以根据其作用域和生命周期分为两大类：局部变量和全局变量。

局部变量：

定义：局部变量是在函数内部定义的变量。
作用域：仅在定义它的函数或代码块内可见。
生命周期：当函数执行结束后，局部变量的存储空间会被释放。
初始化：局部变量在声明时未被初始化的情况下，其值是未定义的。

全局变量：

定义：全局变量是在所有函数外部定义的变量。
作用域：在整个程序中可见，所有函数都可以访问。
生命周期：程序运行期间一直存在，直到程序结束。
初始化：全局变量会自动初始化为零（对于基本数据类型）。

代码示例：全局变量和局部变量的使用

#include <stdio.h>

int global = 2019; // 全局变量

int main() 
{
    int local = 2018; // 局部变量
    // 下面定义的 global 会隐藏全局变量
    int global = 2020; // 局部变量

    printf("global = %d\n", global); // 输出局部变量 global 的值
    return 0;
}

总结：当局部变量和全局变量同名的时候，局部变量优先使用。

3.3 变量的作用域和生命周期

作用域：作用域（scope）是程序设计中的一个概念，指的是一个程序中变量的可用范围。具体来说，它限制了一个名称的可用性的代码范围。

局部变量的作用域是变量所在的局部范围。
全局变量的作用域是整个程序。

生命周期：生命周期指的是变量的创建到销毁之间的一个时间段。

局部变量的生命周期是：进入作用域生命周期开始，出作用域生命周期结束。
全局变量的生命周期是：整个程序的生命周期。

4 常量

4.1 字面常量

字面常量（literal constant）是指在程序中直接写出的固定值，表示特定的数据类型，而不需要任何计算或变量的引用。字面常量的值在代码中是明确的，并且在程序执行期间不会改变。

字面常量可以分为几种类型：

整数常量：如 10、-5、0
浮点常量：如 3.14、-0.001、2.0
字符常量：如 'A'、'z'
字符串常量：如 "Hello, world!"、"123"
布尔常量：如 true、false

4.2 const修饰的常变量

在编程中，const 修饰符用于定义常量变量，这些变量在初始化后不能被修改。const 常量的作用是提高代码的可读性和安全性，防止意外修改。

特点：

不可修改：一旦被初始化，const 修饰的变量的值不能被改变。
作用域：const常量的作用域与普通变量相同，可以是全局或局部的。
类型安全：常量具有明确的数据类型，编译器会在编译时进行类型检查。

const int maxUsers = 100;
// maxUsers = 200; // 错误，不能修改

4.3 #define定义的标识符常量

#define 指令用于定义预处理器宏，可以创建标识符常量。

与 const 常量不同，#define 是在编译前进行文本替换的，通常用于定义常量值、表达式或代码片段。

特点：

文本替换：#define 定义的标识符在预处理阶段被替换为其定义的值。
没有类型：#define 不会进行类型检查，因为它只是简单的文本替换。
作用域：#define 的作用域是从被定义的位置到文件的结束，或者直到被 #undef 取消定义。

#define PI 3.14
#define MAX_USERS 100

#include <stdio.h>

int main() 
{
    printf("PI is: %f\n", PI);
    printf("Max users: %d\n", MAX_USERS);
    return 0;
}

注意：因为没有类型检查，使用 #define 时要注意避免潜在的错误，例如在表达式中使用时可能会引发意外的行为。

4.4 枚举常量

枚举常量（enum constants）是一种在编程中用于定义一组命名整型常量的类型。枚举提供了一种更具可读性和可维护性的方式来处理一组相关值。

特点：

命名常量：枚举常量具有名称，便于理解和使用。
整型值：枚举常量通常被赋予整型值，默认从 0 开始递增，当然也可以手动指定值。
类型安全：枚举提供了一种类型安全的方式来处理常量，避免了魔法数字的使用。

#include <stdio.h>

enum Color 
{
    RED,    // 默认值为 0
    GREEN,  // 默认值为 1
    BLUE    // 默认值为 2
};

int main() 
{
    enum Color myColor = GREEN;
    printf("My color is: %d\n", myColor); // 输出 1
    return 0;
}

5 字符串

字符串：由双引号（Double Quote）引起来的一串字符。

例如：

"hello bit.\n"

注意：字符串的结束标志是一个 \0 的转义字符。在计算字符串长度的时候 \0 是结束标志，不算作字符串内容。

#include <stdio.h>

//下面代码，打印结果是什么？为什么？（强调 '\0' 的重要性）
int main()
{
    char arr1[] = "ppph";
    char arr2[] = {'p', 'p', 'p', 'h'};
    char arr3[] = {'p', 'p', 'p', 'h', '\0'};

    printf("%s\n", arr1);
    printf("%s\n", arr2);
    printf("%s\n", arr3);

    return 0;
}

打印结果：

arr1: 输出 ppph，使用字符串字面值，自动添加 \0 结束符。
arr2: 输出未定义行为，没有 \0 结束符，printf 无法确定字符串结束，可能打印出随机内容或导致错误。
arr3: 输出 ppph，明确包含 \0 结束符，正确表示字符串。

6 转义字符

转义字符（Escape Characters）是在字符串中表示特殊字符的方式，通常以反斜杠（\）开头。它们用于表示无法直接输入的字符或具有特殊意义的字符。

转义字符	释义
\?	在书写连续多个问号时使用，防止被解析成三字母词
\'与\''与\\	为了正确输出’与"与\
\n	换行
\r	回车
\t	水平制表符（效果同TAB键）
\d与\dd与\ddd	d表示8进制数字（注：ASCII表最大数字为127）
\xd与\xdd	d表示16进制数字（注：ASCII表最大数字为127）
\a	警告字符，蜂鸣
\b	退格符
\f	进纸符
\v	垂直制表符

#include <stdio.h>

int main() 
{
    printf("Hello, World!\n"); // 输出后换行
    printf("This is a tab:\tHello!\n"); // 输出一个制表符
    printf("Quotes: \'Single\' and \"Double\"\n"); // 输出引号
    printf("%d\n", strlen("c:\test\628\test.c"));  //\t与\62与\t会被转义，最终打印14
    return 0;
}

7 注释

代码中有不需要的代码可以直接删除，也可以注释掉；
代码中有些代码比较难懂，可以加一下注释文字。

注释有两种风格：

C语言风格的注释/*xxxxxx*/，不能嵌套注释
C++风格的注释/xxxxxxXX，可以注释一行也可以注释多行

#include <stdio.h>

int Add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

/* C语言风格注释
int Sub(int x, int y)
{
    return x - y;
}
*/

int main()
{
    // C++注释风格
    // int a = 10;
    // 调用 Add 函数，完成加法
    printf("%d\n", Add(1, 2));
    return 0;
}