本文围绕 C/C++ 编程展开，介绍了第一行代码及编译执行方法，如 C++ 用 g++ 编译，C 语言用 GCC 编译。还阐述了计算机数据存储单位、常用进制，以及原码、反码和补码。对常量和数据类型进行初步讲解，包括字符常量、字符集等，重点介绍了 C/C++ 基本数据类型和变量定义及常见问题。
第一行代码，常量，数据类型
1. 第一行代码
1.1 第一行 C++ 代码
// [固定格式] 必要的资源引入，iostream 是 C++ 中的标准输入输出库
#include <iostream>
// [固定格式] 使用指定的 namespace 命名空间，限制代码可以使用的范围
using namespace std;
// [固定格式] main 函数，当前函数是整个程序的入口
// 小括号中是必要的参数信息，目前无需使用，按照规范完成
int main(int argc, char * argv[])
{
// 有 vim 配置插件配合，默认缩进 4 个字符，如果误删，使用 tab 键对齐
// 在终端打印展示 hello world
cout << "Hello World!你好，世界!" << endl;
}
1.2 编译执行 C++ 程序
C++ 代码目前 CPU 无法识别，CPU 有且只识别二进制内容，需要进行【编译】操作，得到可执行文件。
需要使用的工具
- g++ C++ 代码编译工具
theo@theo:~/C/Day02$ g++ 01_第一行C++代码.cpp
# g++编译器编辑结果，默认得到一个 a.out 可执行文件
theo@theo:~/C/Day02$ ./a.out
# 执行 C++ 编译结果的 a.out 可执行文件，得到程序结果
Hello World!!!
1.3 C 语言第一行代码
// C 语言标准输入输出头文件，最基本的 C 语言头文件
# include <stdio.h>
// main 函数是整个程序的入口
int main(int argc, char * argv[])
{
/*
* 在控制台打印展示 hello world
*
* %s 是 C 语言打印使用的类型标记，对应的字符串
*/
printf("%s\n", "Hello World!");
return 0;
}
1.4 编译执行 C 语言程序
需要使用的编译工具是 GCC，编译格式
theo@theo:~/C/Day02$ gcc 01_第一行代码.c
# 整体格式可以总结为 gcc 目标C语言文件.c
# 得到的最终可执行文件是一个 a.out，默认的文件名称和类型，.out 在 Linux 系统中是终端可执行文件，类似于 Windows 操作系统的 exe 文件
执行 a.out 终端可执行文件
theo@theo:~/C/Day02$ ./a.out
# ./ 表示当前工作目录的文件，. 表示当前工作目录 / 是路径分隔符
# a.out 是可执行文件
# 执行结果
Hello World!
1.5 第一行代码问题总结
- 注意拼写错误，可以根据颜色提示来进行初步的判断，编译过程也会明确提示错误信息。
- 标点符号一定是英文的，并且成双成对的标点符号一次完成，防止丢失，例如 () ,[], {}, “”, ‘’,<>
- 代码文件存储规范，命名规范
- 注意代码格式，缩进对齐，必须提供必要的空格空行
2. 数据存储
2.1 计算机数据存储单位
【重点】
计算机最小存储单元是字节 （byte）, 一个字节对应 8 个 bit 位(二进制)
常用存储单位的禁止关系:
1 KB ==> 1024 Byte
1 MB ==> 1024 KB
1 GB ==> 1024 MB
1 TB ==> 1024 GB
生产过程中使用进制是 1000 【了解】
2.2 数据常用进制
开发中常用的进制:
十进制，二进制，八进制和十六进制
| 进制 | 基数范围 | 进制关系 |
|---|---|---|
| 十进制 | 0 ~ 9 | 逢 10 进一 |
| 二进制 | 0, 1 | 逢 2 进一 |
| 八进制 | 0 ~ 7 | 逢 8 进一 |
| 十六进制 | 0 ~ 9, A ~ F | 逢 G (16) 进一 |
数据要求规范
进制转换工作，推荐使用计算机提供的计算器工具【程序员模式/编程模式】
二进制:
0001 1001(2) = 对应十进制 => 25(10)
例如:
寄存器内存状态所需 0111 0110(2) ==> 提供十进制数据 118(10)
八进制:
数据格式要求 0 开头，在一些特定情况下，开头的 0 标记可以省略
0777(8) ==> 511(10)
0775(8) ==> 509(10)
十六进制:
数据格式要求 0x 开头，而且英文字母不区分大小写
0x111ABC <= 对应计算机而言，数据完全一致 => 0x111abc
0xFFFF FFFF
0x0
【重点】十六进制常用于内存地址编号
2.3 原码，反码和补码【了解，计算机规则】
冯·诺依曼 计算机之父
- 二进制计算机理论，包括原码，反码和补码
- 万物皆文件思维，可以通过读写操作，控制计算机所有内容。
原码，反码和补码用于降低计算机的运算逻辑复杂度，提升计算机性能，优化计算机电路设计。
利用正整数和负整数演示原码，反码和补码
案例:
118 + (-118) = 0;
正整数:
原码，反码和补码一致，都是当前正整数对应的二进制数据情况
118(10) ==> 0111 0110(2)
当前的二进制数据就是正整数 118 的原码，反码和补码，也是当前 118 在内存中的存储形式。
负整数:
-118
原码: 对应正整数二进制数据存储情况，最高位改为 1 表示符号位，负数形式
118(10) ==> 0111 0110(2)
-118(10) = 原码 => 1111 0110(2)
反码: 负数原码除符号位之外，其他位置按位取反
-118(10) = 原码 => 1111 0110(2)
= 反码 => 1000 1001(2)
补码: 反码 + 1
-118(10) = 原码 => 1111 0110(2)
= 反码 => 1000 1001(2)
= 补码 => 1000 1010(2);
【负数在内存中采用补码存储】
3. 常量和数据类型初步了解
3.1 什么是常量
在生活中，开发中不可以修改的量，都是【常量】，包括但是不限于数值。
数值相关:
1 2 3 4 5 ==> 整数
3.14 0.618 9.8 ==> 小数/浮点数
文字相关:
字符常量使用英文单引号包含，并且 C/C++ 不推荐使用单引号包含中文
'1' '2' '3' '4' '5' ==> 数字字符
'A' 'B' 'C' ==> 英文字母
'中' ==> 中文汉字
文本: ===> 字符串
字符串常量使用英文双引号包含，双引号内部的所有内容都是字符串内容。
"晋太元中，武陵人捕鱼为业..."
"庆历四年春, 滕子京谪守巴陵郡..."
"曲曲折折荷塘上面，弥望着田田的叶子..."
3.2 代码演示常量内容
- C++ 演示
#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc, char * argv[])
{
// 整数常量
cout << 7 << endl;
cout << 100 << endl;
// 小数/浮点数常量
cout << 3.141592653 << endl; // 终端展示 3.14159
cout << 6.18 << endl;
// 文字/字符常量
// [要求] 使用英文单引号包含
cout << 'A' << endl;
cout << '9' << endl;
// 文本/字符常量
// [要求] 使用英文双引号包含
cout << "奔驰 S580 V12 " << endl;
cout << "沃尔沃 XC90 S90 V90" << endl;
cout << "阿尔法罗密欧 朱丽叶" << endl;
// 布尔类型，表示真假关系 true 对应 1 false 对应 0
cout << true << endl;
cout << false << endl;
}
- C 语言演示
#include <stdio.h>
int main(int argc, char * argv[])
{
// 整数常量显示
printf("整数：%d\n", 10);
printf("整数：%d\n", 58);
printf("整数：%d\n", 27);
// 浮点数常量演示
printf("浮点数：%f\n", 3.14);
printf("浮点数：%f\n", 77.34);
printf("浮点数：%f\n", 5.123);
// 字符常量演示，字符要求使用英文单引号包含的内容，C/C++ 不推荐包含中文
printf("字符：%c\n", 'A');
printf("字符：%c\n", '*');
printf("字符：%c\n", '数');
printf("字符：%c\n", '1');
// 字符串常量
printf("字符串常量：%s\n", "该吃饭了！！");
return 0;
}
3.3 字符常量补充
3.3.1 字符常量概述
任何一个字符对于计算机而言都是一个【图片】，在计算机中使用一个表格，对每一个图标进行编号处理，在使用字符数据过程中，计算机会根据对应的编号，选择对应的字符内容进行展示。
3.3.2 字符集
计算机中常用的字符集
- GBK 中国新国标，包括中文简体字和少数民族文字
- UTF-8 万国码，支持中文，英文还有其他国家文字
- ASCII 码，美国信息交互标准协会指定的编码，主要包含内容是英文字母，标点符号，数字字符和键盘特定按键，国际规范要求，所有在计算机中使用的字符集前 0 ~ 127 必须是 ASCII 码
- ASCII 中 0 ~ 31 编码对应的字符是不可见字符
- ASCII 中数字字符顺序为 ‘0’ ~ ‘9’【重点】
- ASCII 中英文字母大写编码值小于小写编码值【重点】
- ASCII 中英文字母大小写非连续，中间有其他标点符号【重点】
- 【重点/规范】操作使用字符常量，必须使用字符本身，不允许使用编码值
"hello World"; // 正常使用 "10410110810811132119111114108100" // 非法使用，不建议使用编码值对应字符内容，阅读性基本没有。
3.3.3 转义字符【了解】
转义字符
- 有特定限制的字符内容，转换为无意义字符，例如:
\" 转义双引号：双引号是有限制意义的字符，在双引号前加上反斜杠可以把双引号转换为无意义字符，直接打印出双引号。 \' 转义单引号 \\ 转义反斜杠 \\\\ 转义两个反斜杠
- 无特定含义字符，转换为带有特征性的操作字符
\n 回车，相对于 Enter 键 \t 制表符，相对于 Tab 键 \a 蜂鸣器 alter
3.4 补充
一个来自 2015 年的面试题
请问
\40 是什么？？？
1. \ 是一个转义字符标记
2. \ 之后要求的数据可以是八进制数据
3. 八进制数据可以省略标记 0
\40 ==> 八进制对应 040 字符 ==> sp 空格
【重点知识】
'\0' 表示编码集当中编号为 0 字符，为不可见字符，字符标记为 nul
4. 数据类型【重点】
4.1 C/C++ 基本数据类型
- 整数: 一般用于存储整数相关数据内容，支持负数和正数，同时可以选择当前数据非负数
| 数据类型 | 占用内存空间字节数 | 存储数据范围(无符号和有符号) |
|---|---|---|
| short | 2个字节(16bit) | 0 ~ 65535 or -32768 ~ 32767 |
| int | 在 32 位机及其以上占 4 个字节(32bit) | 0 ~ 2^32 - 1 or -2^31 ~ 2^31 - 1 |
| long | 在 64 位机及其以上占 8 个字节(64bit) | 0 ~ 2^64 - 1 or -2^63 ~ 2^63 - 1 |
int 类型占用内存字节数补充
- 在 32 位机器及其以上占用内存空间字节数是 4 字节
- 16 位机器对应 2个字节，8 位机器对应 1 个字节
long 类型占用内存字节数补充
- 在 64 位机器及其以上占用内存空间字节数是 8 字节
- 32 位机器对应 4 个字节
- 浮点数: 用于存储小数数据，存在单精度和双精度情况，主要区别是数据存储范围和数据存储精度
| 数据类型 | 占用内存空间字节数 | 存储数据范围 |
|---|---|---|
| float | 4 个字节(32bit) | 10^38 |
| double | 8 个字节(64bit) | 10^308 |
float 单精度浮点类型 和 double 双精度浮点类型
- float 数据存储范围小于 double
- float 数据精度没有 double 高
- 浮点数据精度情况在特定情况下无法满足开发需求，可能需要其他类型支持。
- 字符类型
| 数据类型 | 占用内存空间字节数 | 存储数据范围 |
|---|---|---|
| char | 1个字节(8bit) | 可以存储英文和标点符号 |
- 布尔类型
C++ 补充数据类型，在 C 语言中不支持
| 数据类型 | 占用内存空间字节数 | 存储数据范围 |
|---|---|---|
| bool | 1个字节(8bit) | true(1) or false(0) |
4.2 变量【重点】
4.2.1 变量定义基本格式
格式: 数据类型 变量名 = 初始化数据;
“数据类型”:
目前选择 C 语言基本数据类型作为当前变量选择类型，后续的数据需要满足类型需求，严格遵守数据类型一致化要求。
1. 考虑存储的数据形式
2. 考虑数据存储的数据范围，够用就行
3. 考虑数据存储的后续变化范围【关注点】，例如: 立方数据，阶乘，斐波那契数列
“变量名”:
1. 要求见名知意，推荐
小驼峰命名法 studentName studentScore
下划线命名法 student_name student_score
2. 要求全部使用英文单词
3. 变量名在一定范围内唯一
4. 变量名是操作当前变量的关键名称
“=”:
1. 名称为【赋值号】
2. 赋值号，将赋值号右侧的数据，赋值给左侧的变量
左侧要求必须是一个变量，不可以是其他内容。
“初始化数据”：
1. 根据当前数据类型，合理合法的初始化数据内容
2. C/C++ 语言变量如果没有赋值数据的情况下，有可能会导致数据错乱，存在【野值】问题
“；”：分号不要忘。
4.2.2 变量定义案例
整数案例
C++ 案例
#include <iostream> using namespace std; int main(int argc, char * argv[]) { // 数据类型 变量名 = 初始化数据; // 整型变量定义 short num1 = 10; int num2 = 20; long num3 = 100; // num1 num2 num3 都是变量，后续操作可以使用 cout << "num1 = " << num1 << endl; cout << "num2 = " << num2 << endl; cout << "num3 = " << num3 << endl; // sizeof 是获取数据类型，变量占用的内存空间字节数 cout << "sizeof(short) = " << sizeof(short) << endl; cout << "sizeof(int) = " << sizeof(int) << endl; cout << "sizeof(long) = " << sizeof(long) << endl; }C 语言案例
#include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]) { /* * 变量定义格式： * 数聚类型 变量名 = 初始化数据； */ // 当前定义的变量，变量数据类型为 short 类型，变量名为 num1 // 存储数据为 10 short num1 = 10; // 变量数据类型为 int 类型，变量名为 num2 // 存储数据为 100 int num2 = 100; // 数据存储类型为 long 类型，变量名为 num3 // 存储数据为 10000 long num3 = 10000; printf("num1 = %d\n", num1); printf("num2 = %d\n", num2); printf("num3 = %ld\n", num3); // 03_整型变量定义案例.c:37:15: warning: overflow in implicit constant conversion [-Woverflow] // short num5 = 100000; // 100000 超出了 short 类型支持的数据范围 short num5 = 10000; printf("num5 = %d\n", num5); return 0; }
浮点型
浮点类型常量赋值建议:
浮点类型常量，例如 3.14 对于计算机而言，默认数据类型为 double 类型，因为计算机仅考虑当前数据的精度完整，数据内容存储完整，不考虑数据占用的空间问题。
【建议】如果使用常量浮点类型数据给予 float 类型数据赋值操作，需要在常量之后加上一个大写的 F
float num1 = 3.14; // 正确方式，但是 3.14 计算机默认为 double 类型 // 优化 float num1 = 3.14F; // 明确告知编译器，当前 3.14F 是一个 float 类型数据。
- C++ 案例
#include <iostream> using namespace std; int main(int argc, char * argv[]) { // 数据类型 变量名 = 初始化数据; // 浮点类型变量 float num1 = 3.14F; // F 明确告知编译器，当前的 3.14 为 float 类型 double num2 = 3.14; cout << "num1 = " << num1 << endl; cout << "num2 = " << num2 << endl; cout << "sizeof(float) = " << sizeof(float) << endl; cout << "sizeof(double) = " << sizeof(double) << endl; cout << "sizeof(3.14F) = " << sizeof(3.14F) << endl; // 4 个字节 cout << "sizeof(3.14) = " << sizeof(3.14) << endl; // 8 个字节 }
C 语言案例
#include <stdio.h> int main(int argc, char * argv[]) { /* * 数据类型 变量名 = 初始化数据; */ /* * 定义一个 float 类型变量，变量名为 num1 * 初始化数据赋值为 3.5 * * [建议] 3.5 常量之后使用大写 F 明确告知编译器 * 当前 3.5 是一个 float 类型数据，默认情况下，计算机 * 为了保证数据的精度和范围，所有的浮点数常量 * 默认数据类型为 double 类型。 * * [严格遵守数据类型一致化原则] */ float num1 = 3.5F; /* * 定义一个 double 类型变量，变量名为 num2 * 初始化数据赋值为 3.5 * */ double num2 = 3.5; printf("float = %f\n", num1); printf("double = %f\n",num2); return 0; }
字符类型和布尔类型
C++ 案例
#include <iostream> using namespace std; int main(int argc, char * argv[]) { // 数据类型 变量名 = 初始化数据; // 字符类型和布尔类型 char ch1 = 'A'; char ch2 = '3'; // 字符类型占用内存空间 1 个字节，中文一般占用 2 - 3 个字节 // 无法保存，存在乱码 char ch3 = '中'; cout << "ch1 : " << ch1 << endl; cout << "ch2 : " << ch2 << endl; cout << "ch3 : " << ch3 << endl; cout << "sizeof(char) : " << sizeof(char) << endl; // ret = 简拼 => result 结果 // true 和 false 是 C++ 关键字，C 语言不支持 bool ret1 = true; // true(1) bool ret2 = false; // false(0) cout << "ret1 : " << ret1 << endl; cout << "ret2 : " << ret2 << endl; cout << "sizeof(bool) : " << sizeof(bool) << endl; }C 语言案例
#include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]) { /* * 数据类型 变量名 = 初始化数据; */ /* * 使用字符常量给予字符变量进行赋值操作，需要使用字符本身 * 不推荐使用编码值 */ char ch1 = 'A'; char ch2 = '*'; // C/C++ 中字符常量对于单一中文汉字不支持，中文需要采用字符串方式来解决 char ch3 = '中'; printf("ch1 = %c\n" , ch1); printf("ch2 = %c\n" , ch2); printf("ch3 = %c\n" , ch3); }
4.3 变量定义常见错误/问题总结
4.3.1 常量数据使用建议
- 使用常量给予 float 类型变量赋值操作，建议采用大写 F 作为常量的结尾修饰
- 使用常量给予 long 类型变量赋值操作，建议采用大写 L 作为常量的结尾修饰
float num1 = 3.5F;
// 明确告知计算机，当前 3.5 是一个 float 类型
long num2 = 1000L;
// 明确告知计算机，当前 1000 是一个 long 类型
// 原则：严格遵守数据类型一致化
4.3.2 变量未定义直接使用【常见】
- 变量已定义，但是在后续的使用过程中，因为拼写错误导致的变量未定义
- 变量在使用之前尚未定义，从始至终未定义对应变量
4.3.3 野值问题【重点，一定要避免】
要求变量在定义之后，如果尚未赋值的情况下，不建议参与除赋值之外的其他操作。因为变量存储的数据内容尚未明确， C/C++ 中对应变量的数据称之为【野值】，无法确定数值
建议变量定义操作时，直接进行必要的初始化操作，防止野值出现
4.3.4 重复定义问题【常见】
变量在一定范围内唯一，不可以重复定义，否则计算机无法对变量名称进行识别。
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