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C语言教程

编程基础

通俗地理解什么是编程语言 C 语言究竟是一门怎样的语言? C 语言和 C++ 到底有什么关系? 学了 C 语言到底能做什么,能从事什么工作? 二进制、八进制和十六进制 不同进制之间的转换 数据在内存中的存储 载入内存,让程序运行起来 ASCII 编码,将英文存储到计算机 GB2312 编码和 GBK 编码,将中文存储到计算机 Unicode 字符集,将全世界的文字存储到计算机 程序员的薪水和发展方向大全 不要这样学习 C 语言,这是一个坑! 明白了这点才能学好编程,否则参加什么培训班都没用

C 语言初探

第一个 C 语言程序 选择正确的输入法,严格区分中英文 什么是源文件? 什么是编译和链接? 主流 C 语言编译器有哪些? 什么是 IDE(集成开发环境)? 什么是工程/项目? 哪款 C 语言编译器(IDE)适合初学者? 如何在手机上编写 C 语言代码? C 语言的三套标准:C89、C99 和 C11 C 语言为什么有那么多编译器? 程序安装是怎么回事? 制作安装包,让用户安装程序 C 语言程序的错误和警告 分析第一个 C 语言程序 C 语言代码中的空白符 彩色版的 C 语言,让文字更漂亮 一个真正带界面的 C 语言程序

变量和数据类型

大话 C 语言变量和数据类型 在屏幕上输出各种类型的数据 C 语言中的整数(short,int,long) 二进制数、八进制数和十六进制数 C 语言中的正负数及其输出 整数在内存中是如何存储的,为什么它堪称天才般的设计 整数的取值范围以及数值溢出 C 语言中的小数(float,double) 小数在内存中是如何存储的,揭秘诺贝尔奖级别的设计(长篇神文) 在 C 语言中使用英文字符 在 C 语言中使用中文字符 C 语言到底使用什么编码?谁说 C 语言使用 ASCII 码,真是荒谬! C 语言转义字符 C 语言中的几个重要概念 C 语言加减乘除运算 C 语言自增(++) 和自减(--) 变量的定义位置以及初始值 运算符的优先级和结合性 C 语言数据类型转换

C 语言输入输出

数据输出大汇总以及轻量进阶 在屏幕的任意位置输出字符,开发小游戏的第一步 使用 scanf 读取从键盘输入的数据 从键盘输入字符和字符串 进入缓冲区(缓存)的世界,破解一切与输入输出有关的疑难杂症 结合缓冲区谈 scanf 函数,那些奇怪的行为其实都有章可循 清空(刷新)缓冲区,从根本上消除那些奇怪的行为 scanf 的高级用法,原来 scanf 还有这么多新技能 C 语言模拟密码输入(显示星号 ) 非阻塞式键盘监听,用户不输入数据程序也能继续执行

循环结构和选择结构

else 语句 C 语言关系运算符 C 语言逻辑运算符 case 语句 C 语言条件运算符 C 语言 while 循环 C 语言 for 循环 C 语言跳出循环 C 语言循环嵌套 对选择结构和循环结构的总结 谈编程思维的培养,初学者如何实现自我突破(非常重要) 写一个内存泄露的例子,让计算机内存爆满

C 语言数组

什么是数组 C 语言二维数组 判断数组中是否包含某个元素 C 语言字符数组和字符串 字符串的输入和输出 C 语言字符串处理函数 C 语言数组是静态的,不能插入或删除元素 C 语言数组的越界和溢出 C 语言变长数组:使用变量指明数组的长度 对数组元素进行排序 对 C 语言数组的总结

C 语言函数

什么是函数? C 语言函数定义 C 语言函数的形参和实参 C 语言函数的返回值 C 语言函数的调用(从中发现程序运行的秘密) 函数声明以及函数原型 全局变量和局部变量 C 语言变量的作用域 C 语言块级变量 C 语言递归函数(带实例演示) 中间递归函数(比较复杂的一种递归) 多层递归函数(最烧脑的一种递归) 递归函数的致命缺陷:巨大的时间开销和内存开销(附带优化方案) 忽略语法细节,从整体上理解函数

预处理命令

什么是预处理命令? #include 的用法 C 语言宏定义 C 语言带参数的宏定义 带参宏定义和函数的区别 宏参数的字符串化和宏参数的连接 C 语言中几个预定义宏 C 语言条件编译 #error 命令,阻止程序编译 C 语言预处理命令总结

指针

1 分钟彻底理解指针的概念 指针变量的定义和使用 C 语言指针变量的运算 数组指针(指向数组的指针) 字符串指针(指向字符串的指针) C 语言数组灵活多变的访问形式 指针变量作为函数参数 C 语言指针作为函数返回值 二级指针(指向指针的指针) 空指针 NULL 以及 void 指针 数组和指针绝不等价,数组是另外一种类型 数组到底在什么时候会转换为指针 指针数组(数组每个元素都是指针) 一道题目玩转指针数组和二级指针 二维数组指针(指向二维数组的指针) 函数指针(指向函数的指针) 只需一招,彻底攻克 C 语言指针,再复杂的指针都不怕 main() 函数的高级用法:接收用户输入的数据 对 C 语言指针的总结

结构体

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重要知识点补充

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C 语言中的文件是什么? C 语言打开文件 文本文件和二进制文件到底有什么区别? 以字符形式读写文件 以字符串的形式读写文件 以数据块的形式读写文件 格式化读写文件 随机读写文件 C 语言实现文件复制功能 FILE 结构体以及缓冲区深入探讨 获取文件大小(长度) 插入、删除、更改文件内容

C 语言调试

调试的概念以及调试器的选择 设置断点,开始调试 查看和修改变量的值 单步调试(逐语句调试和逐过程调试) 即时窗口的使用 查看、修改运行时的内存 有条件断点的设置 assert 断言函数 调试信息的输出 VS 调试的总结以及技巧

数据输出大汇总以及轻量进阶

在 C 语言中,有三个函数可以用来在显示器上输出数据,它们分别是:
printf() 是最灵活、最复杂、最常用的输出函数,完全可以替代 puts() 和 putchar(),大家一定要掌握。前面的章节中我们已经介绍了 printf() 的基本用法,本节将重点介绍 printf() 的高级用法。
对于初学者,这一节的内容可能有些繁杂,如果你希望加快学习进度,尽早写出有趣的代码,也可以跳过这节,后面遇到不懂的 printf() 用法再来回顾。
首先汇总一下前面学到的格式控制符:
格式控制符 说明
%c 输出一个单一的字符
%hd、%d、%ld 以十进制、有符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%hu、%u、%lu 以十进制、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%ho、%o、%lo 以八进制、不带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%#ho、%#o、%#lo 以八进制、带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数
%hx、%x、%lx
%hX、%X、%lX
以十六进制、不带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数。如果 x 小写,那么输出的十六进制数字也小写;如果 X 大写,那么输出的十六进制数字也大写。
%#hx、%#x、%#lx
%#hX、%#X、%#lX
以十六进制、带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数。如果 x 小写,那么输出的十六进制数字和前缀都小写;如果 X 大写,那么输出的十六进制数字和前缀都大写。
%f、%lf 以十进制的形式输出 float、double 类型的小数
%e、%le
%E、%lE
以指数的形式输出 float、double 类型的小数。如果 e 小写,那么输出结果中的 e 也小写;如果 E 大写,那么输出结果中的 E 也大写。
%g、%lg
%G、%lG
以十进制和指数中较短的形式输出 float、double 类型的小数,并且小数部分的最后不会添加多余的 0。如果 g 小写,那么当以指数形式输出时 e 也小写;如果 G 大写,那么当以指数形式输出时 E 也大写。
%s 输出一个字符串

printf() 的高级用法

通过前面的学习,相信你已经熟悉了 printf() 的基本用法,但是这还不足以把它发挥到极致,printf() 可以有更加炫酷、更加个性、更加整齐的输出形式。

假如现在老师要我们输出一个 4×4 的整数矩阵,为了增强阅读性,数字要对齐,怎么办呢?我们显然可以这样做:
#include <stdio.h>
int main()
{
    int a1=20, a2=345, a3=700, a4=22;
    int b1=56720, b2=9999, b3=20098, b4=2;
    int c1=233, c2=205, c3=1, c4=6666;
    int d1=34, d2=0, d3=23, d4=23006783;

    printf("%d        %d       %d       %d\n", a1, a2, a3, a4);
    printf("%d     %d      %d     %d\n", b1, b2, b3, b4);
    printf("%d       %d       %d         %d\n", c1, c2, c3, c4);
    printf("%d        %d         %d        %d\n", d1, d2, d3, d4);

    return 0;
}
运行结果:
20        345       700       22
56720     9999      20098     2
233       205       1         6666
34        0         23        23006783
矩阵一般在大学的《高等数学》中会讲到,m×n 的数字矩阵可以理解为把 m×n 个数字摆放成 m 行 n 列的样子。
看,这是多么地自虐,要敲那么多空格,还要严格控制空格数,否则输出就会错位。更加恶心的是,如果数字的位数变了,空格的数目也要跟着变。例如,当 a1 的值是 20 时,它后面要敲八个空格;当 a1 的值是 1000 时,它后面就要敲六个空格。每次修改整数的值,都要考虑修改空格的数目,逼死强迫症。

类似的需求随处可见,整齐的格式会更加美观,让人觉得生动有趣。其实,我们大可不必像上面一样,printf() 可以更好的控制输出格式。更改上面的代码:
#include <stdio.h>
int main()
{
    int a1=20, a2=345, a3=700, a4=22;
    int b1=56720, b2=9999, b3=20098, b4=2;
    int c1=233, c2=205, c3=1, c4=6666;
    int d1=34, d2=0, d3=23, d4=23006783;

    printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", a1, a2, a3, a4);
    printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", b1, b2, b3, b4);
    printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", c1, c2, c3, c4);
    printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", d1, d2, d3, d4);

    return 0;
}
输出结果:
20        345       700       22
56720     9999      20098     2
233       205       1         6666
34        0         23        23006783
这样写起来更加方便,即使改变某个数字,也无需修改 printf() 语句,增加或者减少空格数目。

%-9d中,d表示以十进制输出,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。综合起来,%-9d表示以十进制输出,左对齐,宽度最小为 9 个字符。大家可以亲自试试%9d的输出效果。

printf() 格式控制符的完整形式如下:
%[flag][width][.precision]type
[ ] 表示此处的内容可有可无,是可以省略的。
1) type 表示输出类型,比如 %d、%f、%c、%lf,type 就分别对应 d、f、c、lf;再如,%-9d中 type 对应 d。

type 这一项必须有,这意味着输出时必须要知道是什么类型。

2) width 表示最小输出宽度,也就是至少占用几个字符的位置;例如,%-9d中 width 对应 9,表示输出结果最少占用 9 个字符的宽度。

当输出结果的宽度不足 width 时,以空格补齐(如果没有指定对齐方式,默认会在左边补齐空格);当输出结果的宽度超过 width 时,width 不再起作用,按照数据本身的宽度来输出。

下面的代码演示了 width 的用法:
#include <stdio.h>
int main(){
    int n = 234;
    float f = 9.8;
    char c = '@';
    char *str = "http://c.biancheng.net";
    printf("%10d%12f%4c%8s", n, f, c, str);

    return 0;
}
运行结果:
       234    9.800000   @http://c.biancheng.net
对输出结果的说明:
3) .precision 表示输出精度,也就是小数的位数。
另外,.precision 也可以用于整数和字符串,但是功能却是相反的:
请看下面的例子:
#include <stdio.h>
int main(){
    int n = 123456;
    double f = 882.923672;
    char *str = "abcdefghi";
    printf("n: %.9d  %.4d\n", n, n);
    printf("f: %.2lf  %.4lf  %.10lf\n", f, f, f);
    printf("str: %.5s  %.15s\n", str, str);
    return 0;
}
运行结果:
n: 000123456  123456
f: 882.92  882.9237  882.9236720000
str: abcde  abcdefghi
对输出结果的说明:
4) flag 是标志字符。例如,%#x中 flag 对应 #,%-9d中 flags 对应-。下表列出了 printf() 可以用的 flag:
标志字符 含  义
- -表示左对齐。如果没有,就按照默认的对齐方式,默认一般为右对齐。
+ 用于整数或者小数,表示输出符号(正负号)。如果没有,那么只有负数才会输出符号。
空格 用于整数或者小数,输出值为正时冠以空格,为负时冠以负号。
#
  • 对于八进制(%o)和十六进制(%x / %X)整数,# 表示在输出时添加前缀;八进制的前缀是 0,十六进制的前缀是 0x / 0X。
  • 对于小数(%f / %e / %g),# 表示强迫输出小数点。如果没有小数部分,默认是不输出小数点的,加上 # 以后,即使没有小数部分也会带上小数点。

请看下面的例子:
#include <stdio.h>
int main(){
    int m = 192, n = -943;
    float f = 84.342;
    printf("m=%10d, m=%-10d\n", m, m);  //演示 - 的用法
    printf("m=%+d, n=%+d\n", m, n);  //演示 + 的用法
    printf("m=% d, n=% d\n", m, n);  //演示空格的用法
    printf("f=%.0f, f=%#.0f\n", f, f);  //演示#的用法

    return 0;
}
运行结果:
m=       192, m=192      
m=+192, n=-943
m= 192, n=-943
f=84, f=84.
对输出结果的说明:

printf() 不能立即输出的问题

printf() 有一个尴尬的问题,就是有时候不能立即输出,请看下面的代码:
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
    printf("toolhelper.cn");
    sleep(5);  //程序暂停5秒钟
    printf("http://c.biancheng.net\n");

    return 0;
}
这段代码使用了两个 printf() 语句,它们之间有一个 sleep() 函数,该函数的作用是让程序暂停 5 秒,然后再继续执行。sleep() 是 Linux 和 Mac OS 下特有的函数,不能用于 Windows。当然,Windows 下也有功能相同的暂停函数,叫做 Sleep(),稍后我们会讲解。

在 Linux 或者 Mac OS 下运行该程序,会发现第一个 printf() 并没有立即输出,而是等待 5 秒以后,和第二个 printf() 一起输出了,请看下面的动图演示:

我们不妨修改一下代码,在第一个 printf() 的最后添加一个换行符,如下所示:
printf("toolhelper.cn\n");
再次编译并运行程序,发现第一个 printf() 首先输出(程序运行后立即输出),等待 5 秒以后,第二个 printf() 才输出,请看下面的动图演示:

为什么一个换行符\n就能让程序的表现有天壤之别呢?按照通常的逻辑,程序运行后第一个 printf() 应该立即输出,而不是等待 5 秒以后再和第二个 printf() 一起输出,也就是说,第二种情形才符合我们的惯性思维。然而,第一种情形该如何理解呢?

其实,这一切都是输出缓冲区(缓存)在作怪!

从本质上讲,printf() 执行结束以后数据并没有直接输出到显示器上,而是放入了缓冲区,直到遇见换行符\n才将缓冲区中的数据输出到显示器上。更加深入的内容,我们将在本章的《进入缓冲区(缓存)的世界,破解一切与输入输出有关的疑难杂症》中详细讲解。

以上测试的是 Linux 和 Mac OS,我们不妨再测试一下 Windows,请看下面的代码:
#include<stdio.h>
#include<Windows.h>
int main()
{
    printf("toolhelper.cn");
    Sleep(5000);  //程序暂停5秒钟
    printf("http://c.biancheng.net\n");

    return 0;
}
在 Windows 下,想让程序暂停可以使用 Windows.h 头文件中的 Sleep() 函数(S要大写),它和 Linux 下的 sleep() 功能相同。不过,sleep() 要求的时间单位是秒,而 Sleep() 要求的时间单位是毫秒,1 秒等于 1000 毫秒。这段代码中,我们要求程序暂停 5000 毫秒,也即 5 秒。

编译并运行程序,会发现第一个 printf() 首先输出(程序运行后立即输出),等待 5 秒以后,第二个 printf() 才输出,请看下面的动画演示:


在第一个 printf() 的最后添加一个换行符,情况也是一样的,第一个 printf() 从来不会和第二个 printf() 一起输出。

你看,Windows 和 Linux、Mac OS 的情况又不一样。这是因为,Windows 和 Linux、Mac OS 的缓存机制不同。更加深入的内容,我们将在本章的《进入缓冲区(缓存)的世界,破解一切与输入输出有关的疑难杂症》中详细讲解。

要想破解 printf() 输出的问题,必须要了解缓存,它能使你对输入输出的认识上升到一个更高的层次,以后不管遇到什么疑难杂症,都能迎刃而解。可以说,输入输出的“命门”就在于缓存。

总结

对于初学者来说,上面讲到的 printf() 用法已经比较复杂了,基本满足了实际开发的需求,相信大家也需要一段时间才能熟悉。但是,受到所学知识的限制,本文也未能讲解 printf() 的所有功能,后续我们还会逐步深入。

printf() 的这些格式规范不是“小把戏”,优美的输出格式随处可见,例如,dos 下的 dir 命令,会整齐地列出当前目录下的文件,这明显使用了右对齐,还指定了宽度。

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