C语言入门教程

第一阶段：启程准备

1. C语言是什么？

C语言是一种经典的、使用非常广泛的高级计算机编程语言。但它又非常接近计算机底层（硬件），因此常被称为“中级语言”或“系统编程语言”。

• 特点：高效、灵活、功能强大。
• 用途：操作系统（如Windows、Linux）、嵌入式系统（如单片机、智能家电）、驱动程序、编译器、游戏开发等。
• 地位：是现代许多高级语言（如C++， C#， Java， Python）的基础。学好C语言，对理解计算机原理和学习其他语言大有裨益。

2. 搭建开发环境

要编写和运行C语言程序，你需要两个工具：

1. 代码编辑器：用于书写代码。例如：Visual Studio Code, Notepad++, 或任何纯文本编辑器。
2. 编译器：用于将你写的“高级语言”代码翻译成计算机能理解的“机器语言”。

推荐给新手的方案：使用集成开发环境（IDE）
IDE将编辑器和编译器等功能集成在一起，方便使用。

• Windows: Dev-C++ 或 Code::Blocks
  • 轻量级，安装简单，非常适合初学者。
• Mac/Linux: 通常自带GCC编译器。你可以使用终端（Terminal）和任何文本编辑器，或者安装 Xcode（Mac） 或 Code::Blocks。

以Dev-C++为例，第一个程序“Hello, World!”

1. 安装并打开Dev-C++。
2. 点击 文件 -> 新建 -> 源代码。
3. 输入以下代码：

#include <stdio.h>  // 包含标准输入输出头文件

int main() {        // 主函数，程序的入口
    printf("Hello, World!\n"); // 在屏幕上输出 "Hello, World!"
    return 0;       // 程序正常结束
}

4. 点击 文件 -> 保存为...，将文件保存为 hello.c。
5. 点击 运行 -> 编译运行（或按 F11）。如果一切正常，会弹出一个黑色窗口，显示 Hello, World!。

恭喜你，你写出了第一个C程序！

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第二阶段：核心语法基础

让我们逐行分析上面的“Hello, World!”程序，并学习核心概念。

1. 基本结构

• #include <stdio.h>：预处理指令。它告诉编译器在编译之前，先把 stdio.h（标准输入输出头文件）的内容包含进来。有了它，我们才能使用 printf 这样的输入输出函数。
• int main() { ... }：主函数。每个C程序都必须有且仅有一个 main 函数。程序从这里开始执行。
• { }：花括号，定义了函数的开始和结束。
• printf("...")：一个函数，用于将内容输出到标准输出设备（屏幕）。
• \n：转义字符，代表换行。
• return 0;：main 函数的返回值。返回0通常表示程序成功执行完毕。
• //：单行注释，用于解释代码，编译器会忽略它。多行注释用 /* ... */。

2. 变量与数据类型

计算机需要存储数据，数据有不同的类型。

数据类型	说明	示例
int	整型	int age = 20;
float	单精度浮点型	float price = 10.5;
double	双精度浮点型	double salary = 8500.75;
char	字符型	char grade = 'A';

如何使用？

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10;          // 声明一个整型变量a，并赋值为10
    float b = 3.14;      // 声明一个浮点型变量b
    char c = 'C';        // 声明一个字符型变量c

    b = 5.67;           // 改变变量b的值

    printf("a = %d\n", a);  // %d 用于输出整数
    printf("b = %.2f\n", b); // %.2f 输出浮点数，保留两位小数
    printf("c = %c\n", c);  // %c 用于输出字符

    return 0;
}

3. 输入与输出

• 输出：printf()

  • 用于格式化输出。
  • %d， %f， %c 这些叫做格式说明符，它们指定了要输出的变量的类型。

• 输入：scanf()

  • 用于从键盘接收输入。

#include <stdio.h>

int main() {
    int number;
    printf("请输入一个整数：");
    scanf("%d", &number);   // & 是“取地址符”，非常重要！
    printf("你输入的数是：%d\n", number);
    return 0;
}

4. 运算符

• 算术运算符：+, -, *, /, %（取余数）
• 关系运算符：==, !=, >, <, >=, <=
• 逻辑运算符：&&（与）， ||（或）， !（非）

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 5, b = 3;
    printf("a + b = %d\n", a + b);
    printf("a > b ? %d\n", a > b); // 输出 1 (真) 或 0 (假)
    return 0;
}

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第三阶段：程序流程控制

1. 条件判断 (if...else)

让程序根据条件决定执行哪段代码。

#include <stdio.h>

int main() {
    int score;
    printf("请输入你的分数：");
    scanf("%d", &score);

    if (score >= 90) {
        printf("优秀！\n");
    } else if (score >= 60) {
        printf("及格。\n");
    } else {
        printf("不及格，要加油了！\n");
    }
    return 0;
}

2. 循环

• for 循环：适合已知循环次数的场景。

  // 计算 1+2+3+...+100 的和
  #include <stdio.h>
  int main() {
      int sum = 0;
      for (int i = 1; i <= 100; i++) {
          sum += i; // 等价于 sum = sum + i;
      }
      printf("总和是：%d\n", sum);
      return 0;
  }
  

• while 循环：适合在条件满足时一直循环。

  // 不断要求用户输入，直到输入0为止
  #include <stdio.h>
  int main() {
      int num;
      printf("请输入一个数字（输入0退出）：");
      scanf("%d", &num);
      while (num != 0) {
          printf("你输入了：%d\n", num);
          printf("请再输入一个数字（输入0退出）：");
          scanf("%d", &num);
      }
      printf("程序结束。\n");
      return 0;
  }
  

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第四阶段：进阶核心概念

1. 函数

函数是一段执行特定任务的代码块，可以重复使用。这避免了代码重复，让程序更清晰。

#include <stdio.h>

// 定义一个函数，功能是求两个数的最大值
int max(int x, int y) { // x和y是“形式参数”
    if (x > y) {
        return x;
    } else {
        return y;
    }
}

int main() {
    int a = 10, b = 20;
    int result = max(a, b); // 调用函数，a和b是“实际参数”
    printf("最大值是：%d\n", result);
    return 0;
}

2. 数组

用于存储同一类型的多个数据的集合。

#include <stdio.h>

int main() {
    // 声明一个包含5个整数的数组
    int numbers[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

    // 通过下标（索引）访问数组元素，下标从0开始
    printf("第一个元素：%d\n", numbers[0]); // 输出 10
    printf("第三个元素：%d\n", numbers[2]); // 输出 30

    // 循环遍历数组
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("numbers[%d] = %d\n", i, numbers[i]);
    }
    return 0;
}

3. 指针（C语言的灵魂与难点）

指针是一个变量，其值是另一个变量的内存地址。

#include <stdio.h>

int main() {
    int var = 10;   // 定义一个普通变量
    int *p;         // 定义一个指针变量，指向一个整数

    p = &var;       // 将变量var的地址赋值给指针p

    printf("变量var的值：%d\n", var);    // 输出：10
    printf("变量var的地址：%p\n", &var); // 输出地址（类似0x7fff...）
    printf("指针p存储的地址：%p\n", p);  // 输出同上
    printf("通过指针p访问var的值：%d\n", *p); // *p 是“解引用”，输出：10

    *p = 20; // 通过指针修改变量var的值
    printf("现在var的值是：%d\n", var); // 输出：20

    return 0;
}

为什么学指针？
指针可以让你直接操作内存，使得函数可以修改外部变量的值（通过传递地址），也是动态内存分配、数组和字符串操作的基础。

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推荐资源

• 书籍：
  • 《C Primer Plus》：非常经典，讲解细致，适合零基础自学。
  • 《C程序设计语言》：C语言之父著作，简洁深刻，适合有一定基础后阅读。
• 在线教程：
  • 菜鸟教程（C语言）：中文，内容全面，适合快速查阅。
  • W3Schools（C）：英文，交互式练习，非常适合入门。