基礎語法

一、前言

1.1 概述

1.1.1 學嵌入式用C語言的理由

1.1.2 C語言的標準

1.2 編程環境搭建

• 編譯器：gcc

• 集成開發環境：

  （1）Trae

  • 國內首個 AI 原生 IDE，內置豆包 1.5 Pro 和 DeepSeek R1/V3 雙模型

（2）Visual Studio​

下載：前往 Visual Studio 官網（https://visualstudio.microsoft.com/）下載安裝程序。在下載時，可根據需求選擇不同版本，如社區版（免費用於個人、開源及小型團隊開發）。​
安裝：運行安裝程序，在安裝選項中，務必勾選 “C++ 桌面開發” 工作負載，因為它包含了 C 語言的編譯器等開發工具。安裝過程可能需要一些時間，安裝完成後啓動 Visual Studio。

（3）Visual Studio Code​
安裝：從 Visual Studio Code 官網（https://code.visualstudio.com/）下載並安裝。​
配置 C/C++ 插件：打開 VS Code，點擊左側的擴展圖標，搜索 “C/C++” 插件，選擇由 Microsoft 官方發佈的進行安裝。安裝完成後，VS Code 會自動檢測已安裝的 GCC 編譯器（前提是環境變量配置正確），即可用於 C 語言開發。它具有智能代碼補全、語法高亮、代碼導航、調試支持等強大功能。

1.3 語言分類介紹

• 編譯型語言：C、C++
• 解釋型語言：Python、JS

1.4 C語言編譯器介紹

二、基礎語法

2.1 第一個C語言程序

（註釋掉後，註釋部分程序就不會運行）

• 行註釋 //

  • 快鍵鍵 ctrl+/

• 塊註釋 /**/

  • 快捷鍵 shift+alt+a

 #include <stdio.h>//頭文件
 int main()   //主函數
 {
     printf("hello world\n");//打印輸出
     return 0;
 }

這是一個最基本的c語言程序，可以先看着自己多打幾遍，然後確保不看能完整寫出來。

2.2 數據類型

     在 C 語言中，數據類型是程序設計的基礎，它定義了變量或表達式可以存儲的數據種類、範圍的範圍以及可進行的操作。數據類型的核心作用和意義主要體現在以下幾個方面：

（1）內存管理
不同數據類型佔用的內存空間不同（如char佔 1 字節，int通常佔 4 字節）。編譯器根據數據類型分配相應大小的內存，避免內存浪費或不足。例如：

char c;  // 分配1字節內存
int i;   // 分配4字節內存

（2）限定數據範圍與精度
數據類型決定了變量能表示的數值範圍或數據形式：
整數類型（short、int、long）有不同的取值範圍
浮點類型（float、double）區分精度（float約 6-7 位有效數字，double約 15-17 位）
字符類型（char）專門用於存儲 ASCII 字符

2.2.1 變量的語法

• 變量在使用前必須先定義，定義變量前必須有相應的數據類型；
• 在程序運行過程中，其值可以改變；
• 

#include <stdio.h>

int main()
{
    //const修飾常變量
    const int a = 10;//const修飾a後，a變為常變量，不可再賦值改變，但本質仍然是變量
    //int arr[a] = { 0 };//數組內需要使用常量
    
    
    
    //#define 定義的標識符常量
#define max 100 //#define 定義的標識符常量,定義max等價於值100
#define abd "hmj" //#define 定義的標識符常量,定義abc等價於字符串hmj
    int b = max;//給b賦值100
    printf("%d\n",b );//會輸出100
    printf("%s\n",abd);//會輸出hmj
    
    
    
    //枚舉常量
    enum color
    {
        ren,blue,green
    };
    enum corol c = ren;
    enum corol d = green;;
    printf("%d\n",c);//枚舉常量數值默認是從0開始
    printf("%d\n",d);
    return 0;
}

2.2.2 命名規則和規範

標識符是用户編程時使用的名字， 用於給變量、 函數、 結構體等命名

• 命名規則

  • 規則：規則是一定要遵循，不遵循就報錯

    • 由數字, 字母, 下劃線_組成
    • 不能使用數字開頭
    • 不能使用關鍵字
    • 嚴格區分大小寫
  • 關鍵字(這個不用記)：已經佔用的名字，用户起名不能和關鍵字重名

• 命名規範：可以不遵循，只是一個建議，建議英文的見名知意

  • 大駝峯：每個單詞首字母大寫, 例如: MyFirstName
  • 小駝峯：第二個單詞開始首字母大寫, 例如: myFirstName
  • 下劃線命名：每個單詞之間使用下劃線連接, 例如: my_first_name

2.2.3 char類型

• char的本質就是一個1字節大小的整型，一個字符對應一個ASCII 編碼數字
  

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    char hmj = 'a';//字符類型char，定義hmj為字符’a‘
    char arr1[] = "humengjie";//在字符串humengjie後面有個\0結束標誌,長度為10
    char arr2[] = { 'h','u','m','e','n','g','j','i','e' };//長度為9，但是由於沒有\0結束標誌，輸出時,會有亂碼
    char arr3[] = { 'h','u','m','e','n','g','j','i','e','\0'}; //長度為10
    printf("%s\n", arr1);//輸出humengjie
    printf("%s\n", arr2);//輸出humengjie燙燙燙亂碼
    printf("%s\n", arr3); //有結束標誌'/0',輸出humengjie
    printf("%d\n", sizeof(arr1));//arr1長度為10
    printf("%d\n", sizeof(arr2));//arr2長度為9
    printf("%d\n", sizeof(arr3));//arr3長度為10
    printf("%d\n", strlen(arr1));//sizeof：關注內存佔用，包含終止符，編譯時確定。
                                 //strlen：關注字符串內容，不含終止符，運行時遍歷。
    printf("%d\n", strlen(arr2));
    return 0;
}

2.2.4 bool類型

• 早期C語言沒有布爾類型數據，以0代表邏輯假，非0代表邏輯真
• C99標準定義了新的關鍵字_Bool，提供了布爾類型，或者也可以使用

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
int main() {
    bool flag=true;//bool類型只有0和1
    printf("%d\n",flag);
    flag=false;
    printf("%d\n",flag);
    printf("%d\n",(bool)-100);//  ‘（bool）轉換類容’，，非0為true，0為false
    return 0;
}

`

2.2.5 數據類型長度(大小)

• 數據類型的作用：編譯器預算數據分配的內存空間大小。
• 通俗理解為：數據類型是用來規範內存的開銷，約定數據在內存中的格式，便於存儲。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{
//sizeof(數據類型)可以用於獲得類型長度
    printf("%d\n", sizeof(int));      //4
    printf("%d\n", sizeof(char));     //1
    printf("%d\n", sizeof(long));     //4
    printf("%d\n", sizeof(long long));//8
    printf("%d\n", sizeof(float));    //4
    printf("%d\n", sizeof(double));   //8
    return 0;

}

• bit(比特)

  • 一個二進制代表一位，一個位只能表示0或1兩種狀態。

• Byte(字節)

  • 一個字節為8個二進制，稱為8位，計算機中存儲的最小單位是字節。

• 使用sizeof查看數據長度

  ○ 長度在不同平台是不一樣。
  
  

• 數據溢出

#include <stdio.h>

int main() {
    char temp1;//有符號取值範圍為-128-127
    unsigned char temp2;//無符號取值範圍為0-255
    temp1=128;//超出範圍後會從頭計算，數據溢出
    temp2=256;
    //%d默認四字節打印
    printf("%d\n",(char)temp1);
    //%u無字符打印輸出
    printf("%u\n",(unsigned char)temp2);
    return 0;
}

2.2.6 可移植的類型

• 為了更好的兼容不同平台，在使用數據類型時會採用可移植的類型，這些類型可以確保在不同的平台下穩定的運行。
• C語言在可移植類型 stdint.h 和 inttype.h 中規定了精確寬度整數類型，以確保C語言的類型在各系統內功能相同。

2.2.7 常量

• 與變量不同，常量的值在程序運行時不會改變

  分類	舉例
  整型常量	100，200，-100，0
  實型常量	3.14 ， 0.125，-3.123
  字符型常量	'a', 'b', '1'
  字符串常量	"a", "ab"，"12356"

• 自定義常量

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#define max 200 // 宏定義，將max定義為100，後面出現的max都將替換為100
int main()
{
    uint8_t a;  // 8位  等價於 unsigned char
    int8_t;     // 等價於 char
    uint32_t a; // 32位  等價於 unsigned int
    int32_t;    // 等價於 int

    int temp = max;
    printf("temp=%d\n", temp);
    const int h = 100;
    // a=200;//const修飾後為只讀，不能改變
    return 0;
}

• 宏替換

#include <stdio.h>
#define temp a
#define abc int
int main() {
    int a=10;
    temp=123;//相當於a=123
    printf("%d\n",a);
    abc b=20;//相當於int b=20
    printf("%d",b);
    return 0;
}

2.3 數值表示

2.3.1 C語言表示進制數

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
int main()
{
    uint8_t a, b, c, d;
    a = 15;    //十進制表示15
    b = 017;   //八進制表示15
    c = 0xf;   //十六進制表示15
    d = 0b1111;//二進制表示15
    printf("10進制數表示：%d,%d,%d,%d\n", a, b, c, d);
    printf("8進制數表示：%o,%o,%o,%o\n", a, b, c, d);
    printf("16進制數表示：%x,%x,%x,%x\n", a, b, c, d);
    printf("16進制數表示：%X,%X,%X,%X\n", a, b, c, d);
    printf("16進制數表示：%#x,%#x,%#x,%#x\n", a, b, c, d);
    return 0;
}

2.3.2 數值存儲方式(瞭解)

計算機底層都是存儲數據都是採用二進制，但二進制也有幾種，比如：原碼、反碼、補碼。

2.3.2.1 原碼

一個數的原碼(原始的二進制碼)有如下特點：

• 最高位做為符號位，0表示正,為1表示負
• 其它數值部分就是數值本身絕對值的二進制數
• 負數的原碼是在其絕對值的基礎上，最高位變為1

下面數值以1字節的大小描述：

2.3.2.2 反碼

• 對於正數，反碼與原碼相同
• 對於負數，符號位不變，其它部分取反(1變0,0變1)

2.3.2.3 補碼

在計算機系統中，數值一律用補碼來存儲。

補碼特點：

• 對於正數，原碼、反碼、補碼相同

• 對於負數，其補碼為它的反碼加1

  • 補碼符號位不動，其他位求反，最後整個數加1，得到原碼

#include <stdio.h>

int main()
{
    // int大小為4字節，32位
    int  a = -15;

    printf("%x\n", a);
    //結果為 fffffff1  補碼
    //fffffff1對應的二進制：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0001  補碼
    //符號位不變，其它取反：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1110    反碼
    //上面加1：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111  最高位1代表負數，就是-15  原碼

    return 0;
}

2.3.2.4 補碼的意義

在計算機系統中，數值一律用補碼來存儲，主要原因是：

• 統一零的編碼
• 將減法運算轉變為加法運算

示例1：用8位二進制數分別表示+0和-0

不管以原碼方式存儲，還是以反碼方式存儲，0也有兩種表示形式。為什麼同樣一個0有兩種不同的表示方法呢？

但是如果以補碼方式存儲，補碼統一了零的編碼：

示例2：1個字節大小計算9 - 6的結果

以原碼方式相加：

結果為-15，不正確。

以補碼方式相加：

最高位的1溢出，剩餘8位二進制表示的是3，正確。

三、輸出和輸入

3.1 輸出

格式化佔位符

#include <stdio.h>

int main()
{
    char ch = 'a';//1字節
    printf("%c\n", ch);
    short a = 12;//2字節
    printf("%hd\n", a);
    int b = 123;//4字節
    printf("%d\n", b);
    unsigned int c = 155;
    printf("%u\n", c);
    long d = 1345;
    printf("%ld\n", d);
    float pi1 = 3.14;
    double pi2 = 3.14159;
    printf("%f\n", pi1);//默認輸出小數點後6位
    printf("%lf\n", pi2);
    printf("%.2f\n", pi1);//%.2表示在小數點後面保留兩位數字
    printf("%.5lf\n", pi2);//%.5表示在小數點後面保留五位數字
    return 0;
}

3.2 輸入

#include <stdio.h>

int main() {
    int a,b,c;
    printf("請輸入：");

//scanf主要作用是從標準輸入設備（通常是鍵盤)讀取數據，並按照指定的格式將數據存儲到變量中
    scanf("%d,%d",&a,&b);
//第一個是格式控制字符串，指定了輸入數據的類型和格式（如 %d 表示整數，%f 表示浮點數）。
//後續參數是要存儲輸入數據的變量地址（需使用 & 取地址符，指針變量除外）。
   

    printf("c的值為%d\n",a+b);
    return 0;
}

注意：在終端輸入數據時需要和（scanf("%d,%d",&a,&b);）中%d,%d格式一樣，比如：

3.3 案例

• 從鍵盤輸入一個圓形的半徑，輸出圓的周長和麪積
• 思路步驟
  1.定義常量pi
  2.定義半徑變量r
  3.輸入半徑
  4.求周長和麪積, * 為乘以運算符
  5.輸出周長和麪積

#include <stdio.h>
#define pi 3.14
int main() {
    float r;
    printf("請輸入半徑：");
    scanf("%f",&r);
    //周長
    double len=r*pi*2;
    //面積
    double area=r*r*pi;
    printf("周長為：%.2lf,面積為：%.2lf",len,area);
    return 0;
}

四、運算符

• 運算符就是在各種運算中起到特定作用的符號

  • 一般情況下， 用哪個運算符， 現查現用即可

4.1 算術運算符

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("5+2=%d\n",5+2);
    printf("5-2=%d\n",5-2);
    printf("5*2=%d\n",5*2);
    printf("5/2=%d\n",5/2);//兩個整數相除，只會輸出整數部分
    printf("5.0/2=%.2f\n",5.0/2);//要想輸出小數部分，兩個數至少要有一個小數
    printf("5%%2=%d\n",5%2);
    printf("==============================\n");
    int a,b;
    int num1,num2;
    a=b=0;
    num1=a++;//先賦值，a再加1
    num2=++b;
    printf("++前置: num2=%d,b=%d\n",num2,b);
    printf("++後置: num1=%d,a=%d\n",num1,a);
    return 0;
}

4.2 賦值運算符

4.3 比較運算符

C 語言的比較運算中， “真”用數字“1”來表示， “假”用數字“0”來表示

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("1==1:%d\n",1==1);
    printf("1!=1:%d\n",1!=1);
    printf("1>0:%d\n",1>0);
    printf("1<0:%d\n",1<0);
    return 0;
}

4.4 邏輯運算符

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("%d\n", 2 > 1 && 3 > 2);//輸出1   &&為與門，兩個為真才為真
    printf("%d\n", 2 > 1 && 3 < 2);//輸出0
    printf("%d\n", 2 > 1 || 3 > 2);//輸出1   ||為或門，一個為真就為真
    printf("%d\n", 2 < 1 || 3 >2);//輸出1
    printf("%d\n", !(2 > 1 && 3 > 2));//輸出0 本來為1，！取反後為0
    return 0;
}