《C語言基礎(chǔ)知識》課件

C語言基礎(chǔ)知識C語言概述C語言是一種通用的高級編程語言，以其簡潔、高效和可移植性而聞名。它廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)軟件、應(yīng)用程序開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)等多個領(lǐng)域。C語言的歷史起源C語言誕生于1972年，由貝爾實驗室的丹尼斯·里奇（DennisRitchie）設(shè)計和開發(fā)，最初被用在Unix操作系統(tǒng)上。發(fā)展C語言的簡潔、高效和可移植性使其迅速流行，并被廣泛應(yīng)用于各種操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。C語言的應(yīng)用領(lǐng)域系統(tǒng)軟件開發(fā)操作系統(tǒng)、編譯器、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。應(yīng)用程序開發(fā)辦公軟件、游戲、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)智能手機、家用電器、工業(yè)控制系統(tǒng)等。硬件驅(qū)動開發(fā)為硬件設(shè)備提供軟件接口，例如顯卡驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動。C語言的特點高效性C語言是一種編譯型語言，編譯器可以將代碼直接轉(zhuǎn)換為機器碼，使其執(zhí)行效率很高?？梢浦残訡語言的標(biāo)準(zhǔn)庫提供了一套跨平臺的函數(shù)，使程序可以在不同的操作系統(tǒng)上運行。靈活性C語言允許程序員直接操作內(nèi)存，并使用指針來實現(xiàn)更靈活的編程方式。C語言的基本語法標(biāo)識符標(biāo)識符用于命名變量、函數(shù)、結(jié)構(gòu)體等。關(guān)鍵字關(guān)鍵字是C語言中預(yù)定義的標(biāo)識符，具有特殊的含義。標(biāo)識符和關(guān)鍵字標(biāo)識符標(biāo)識符是用來識別程序元素的名稱，比如變量、函數(shù)、數(shù)組等。關(guān)鍵字關(guān)鍵字是C語言預(yù)定義的標(biāo)識符，具有特殊的含義，不能被用戶定義為標(biāo)識符。數(shù)據(jù)類型整型用于存儲整數(shù),如10、-5等。字符型用于存儲單個字符,如'A'、'b'等。浮點型用于存儲帶有小數(shù)點的數(shù)字,如3.14、-2.5等。變量和常量變量變量用于存儲可變的值。變量需要先聲明，然后才能在程序中使用。常量常量用于存儲固定不變的值。常量在聲明時就需要賦值，并且在程序運行過程中無法修改。表達(dá)式和運算符1算術(shù)運算符包括加、減、乘、除、取模等運算符。2關(guān)系運算符用于比較兩個操作數(shù)的大小，例如大于、小于、等于等。3邏輯運算符用于對邏輯表達(dá)式進(jìn)行運算，例如“與”、“或”、“非”等。4位運算符用于對數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位進(jìn)行操作，例如按位與、按位或、按位異或等。流程控制程序的流程控制是指控制程序執(zhí)行的順序，讓程序按照我們預(yù)期的步驟執(zhí)行。順序結(jié)構(gòu)語句按照順序執(zhí)行，沒有跳轉(zhuǎn)。分支結(jié)構(gòu)根據(jù)條件判斷選擇執(zhí)行不同的代碼塊。循環(huán)結(jié)構(gòu)重復(fù)執(zhí)行一段代碼，直到滿足某個條件。順序結(jié)構(gòu)順序執(zhí)行語句按照書寫順序依次執(zhí)行。無條件執(zhí)行每條語句都必須執(zhí)行。分支結(jié)構(gòu)if語句if語句用于根據(jù)條件判斷執(zhí)行不同的代碼塊。如果條件為真，則執(zhí)行if塊中的代碼；否則執(zhí)行else塊中的代碼。switch語句switch語句用于根據(jù)表達(dá)式的值選擇執(zhí)行不同的代碼塊。如果表達(dá)式的值與某個case標(biāo)簽的值相匹配，則執(zhí)行該case塊中的代碼。循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)允許代碼段重復(fù)執(zhí)行，直到滿足特定條件。C語言提供三種常見的循環(huán)結(jié)構(gòu)：for循環(huán)、while循環(huán)和do-while循環(huán)。通過循環(huán)結(jié)構(gòu)，我們可以有效地處理重復(fù)性任務(wù)，例如遍歷數(shù)組、讀取文件等。數(shù)組數(shù)組是用來存儲相同數(shù)據(jù)類型的一組數(shù)據(jù)的集合。一維數(shù)組一維數(shù)組是一個線性結(jié)構(gòu)，可以存儲相同數(shù)據(jù)類型的多個元素。二維數(shù)組二維數(shù)組是一個表格結(jié)構(gòu)，可以存儲相同數(shù)據(jù)類型的一組數(shù)據(jù)，用行和列來表示。一維數(shù)組連續(xù)存儲數(shù)組元素在內(nèi)存中連續(xù)存儲，通過索引訪問元素。索引訪問使用索引值訪問數(shù)組元素，索引從0開始。固定大小數(shù)組在創(chuàng)建時大小固定，無法動態(tài)調(diào)整。二維數(shù)組定義二維數(shù)組是用來存儲多個相同數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，它可以看作是多個一維數(shù)組的集合。每個一維數(shù)組稱為二維數(shù)組的一行，二維數(shù)組的元素通過兩個下標(biāo)來訪問。聲明聲明二維數(shù)組時需要指定行數(shù)和列數(shù)，例如：intarray[3][4]聲明一個3行4列的整型二維數(shù)組。訪問訪問二維數(shù)組的元素需要使用兩個下標(biāo)，例如：array[1][2]訪問第二行第三列的元素。數(shù)組的應(yīng)用1存儲數(shù)據(jù)數(shù)組可以用來存儲相同類型的數(shù)據(jù)，例如學(xué)生成績、商品價格等。2排序和查找可以使用數(shù)組進(jìn)行數(shù)據(jù)排序和查找操作，例如查找最大值或最小值。3矩陣運算二維數(shù)組可以用來表示矩陣，進(jìn)行矩陣加減乘除等運算。函數(shù)函數(shù)是C語言中組織代碼的基本單元，類似于數(shù)學(xué)中的函數(shù)。函數(shù)將一系列語句封裝成一個獨立的模塊，方便代碼的復(fù)用和維護(hù)。函數(shù)定義和調(diào)用函數(shù)定義函數(shù)定義指定了函數(shù)的名稱、參數(shù)列表和函數(shù)體。函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用通過函數(shù)名和實際參數(shù)傳遞值給函數(shù)，執(zhí)行函數(shù)體內(nèi)的代碼。函數(shù)參數(shù)傳遞值傳遞將實參的值復(fù)制一份傳遞給形參，形參的改變不會影響實參。地址傳遞將實參的地址傳遞給形參，形參的改變會影響實參。函數(shù)的返回值函數(shù)返回值類型返回值類型決定了函數(shù)返回的數(shù)據(jù)類型，例如整數(shù)、浮點數(shù)、字符等。return語句使用return語句將函數(shù)計算的結(jié)果返回給調(diào)用者。返回值的用途函數(shù)的返回值可以被其他函數(shù)使用，用于傳遞計算結(jié)果或狀態(tài)信息。指針指針的概念指針是一種特殊的變量，它存儲了內(nèi)存地址。指針的用途指針可以用來直接訪問內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，提高程序效率。指針的概念內(nèi)存地址指針是一個變量，它存儲了內(nèi)存中其他變量的地址。它允許我們直接訪問和操作內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。間接訪問通過指針，我們可以間接地訪問和修改變量的值，而不必知道變量的實際內(nèi)存地址。數(shù)據(jù)類型指針必須與它所指向的變量的數(shù)據(jù)類型匹配，以便進(jìn)行正確的內(nèi)存訪問。指針的運算加減運算指針可以加減整數(shù)，表示在內(nèi)存中移動指針的位置。比較運算可以比較兩個指針的大小，判斷它們指向的內(nèi)存地址的相對位置。取值運算使用*運算符獲取指針指向的內(nèi)存單元的值。指針和數(shù)組的關(guān)系指針指向數(shù)組指針可以指向數(shù)組的第一個元素，并通過指針訪問數(shù)組中的元素。指針偏移量指針可以進(jìn)行偏移操作，通過加減整數(shù)來訪問數(shù)組中的不同元素。數(shù)組大小計算指針可以用于計算數(shù)組的大小，通過指針減去數(shù)組起始地址來獲得數(shù)組的元素數(shù)量。字符串處理定義和輸入輸出字符串是一系列字符的集合，用雙引號括起來。可以使用scanf或gets函數(shù)輸入字符串，使用printf或puts函數(shù)輸出字符串。操作字符串操作包括字符串連接、字符串比較、字符串查找、字符串替換等。字符串的定義和輸入輸出字符數(shù)組用字符數(shù)組存儲字符串，每個字符占一個數(shù)組元素。輸入使用`scanf()`或`gets()`函數(shù)從鍵盤輸入字符串。輸出使用`printf()`或`puts()`函數(shù)輸出字符串。字符串的操作連接將兩個或多個字符串連接在一起，形成一個新的字符串。截取從一個字符串中提取出部分內(nèi)容，形成新的字符串。查找在字符串中查找指定的字符或字符串，返回其位置信息。替換將字符串中指定的部分內(nèi)容替換成新的內(nèi)容。字符串函數(shù)字符串長度strlen()函數(shù)用于計算字符串的長度。字符串復(fù)制strcpy()函數(shù)用于將一個字符串復(fù)制到另一個字符串中。字符串比較strcmp()函數(shù)用于比較兩個字符串。字符串查找strstr()函數(shù)用于在一個字符串中查找另一個字符串。文件操作C語言提供了一系列函數(shù)來實現(xiàn)對文件的操作，包括打開、關(guān)閉、讀寫、定位等。打開文件使用fopen函數(shù)打開文件，并返回文件指針。關(guān)閉文件使用fclose函數(shù)關(guān)閉文件，釋放文件資源。讀寫文件使用fread和fwrite函數(shù)進(jìn)行文件讀寫操作。文件的打開和關(guān)閉打開文件使用fopen函數(shù)打開文件，需要指定文件名和打開模式。關(guān)閉文件使用fclose函數(shù)關(guān)閉文件，釋放文件資源。打開模式常用的打開模式包括：只讀、只寫、追加、讀寫等。文件的讀寫文件讀取使用`fread`函數(shù)從文件中讀取數(shù)據(jù)，例如：`fread(buffer,size,count,file)`。文件寫入使用`fwrite`函數(shù)將數(shù)據(jù)寫入文件，例如：`fwrite(buffer,size,count,file)`。文件的定位和錯誤處理1文件指針定位使用fseek()函數(shù)可以將文件指針移動到指定位置，方便讀取或?qū)懭胩囟▋?nèi)容。2錯誤處理使用ferror()函數(shù)判斷文件操作是否發(fā)生錯誤，并通過perror()函數(shù)輸出錯誤信息。3錯誤處理使用clearerr()函數(shù)可以清除錯誤狀態(tài)，以便繼續(xù)進(jìn)行文件操作。動態(tài)內(nèi)存管理程序運行時，內(nèi)存管理變得更加靈活，可以根據(jù)需要動態(tài)分配和釋放內(nèi)存空間。動態(tài)內(nèi)存管理允許程序在運行時根據(jù)需要請求和釋放內(nèi)存，而不是在編譯時固定分配。malloc和free函數(shù)malloc函數(shù)在堆上分配內(nèi)存空間。free函數(shù)釋放堆上分配的內(nèi)存空間。calloc和realloc函數(shù)calloc函數(shù)分配內(nèi)存并初始化為0.realloc函數(shù)調(diào)整已分配內(nèi)存的大小.內(nèi)存泄漏問題未釋放內(nèi)存動態(tài)分配的內(nèi)存空間在使用完后沒有及時釋放，導(dǎo)致內(nèi)存空間被占用，無法被其他程序使用。程序崩潰長期內(nèi)存泄漏會導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)存被耗盡，最終導(dǎo)致程序崩潰或系統(tǒng)性能下降。內(nèi)存碎片即使有足夠的可用內(nèi)存，但由于內(nèi)存碎片化，無法分配出足夠大的連續(xù)內(nèi)存空間，導(dǎo)致程序無法正常運行。程序結(jié)構(gòu)與編譯從源代碼到可執(zhí)行程序，需要經(jīng)歷預(yù)處理、編譯、匯編和鏈接等階段。源代碼編寫程序員使用C語言編寫源代碼文件，例如.c文件。預(yù)處理處理宏定義、頭文件包含等，生成預(yù)處理后的代碼。編譯將預(yù)處理后的代碼翻譯成匯編語言代碼。匯編將匯編語言代碼翻譯成機器指令，生成目標(biāo)代碼文件。源文件的編寫使用文本編輯器編寫源代碼文件，并以“.c”為擴展名保存。每個源文件通常包含一個或多個函數(shù)的定義。添加注釋來解釋代碼的功能和邏輯