C 程式設計基礎/預備知識

預備知識

典型的 C 程式長什麼樣？

首先，一個非常簡單的 C 程式示例

/* Sample C program that outputs the word "Hello" */
#include <stdio.h>

int main()
{
     printf("Hello\n");
     return 0;
}

上面示例中所示的程式被稱為程式原始碼。原始碼由字母、數字和其他符號組合而成。程式設計師/使用者可以使用任何文字編輯器建立原始碼。

在本課程中，我們將使用以下格式編寫 C 程式

#include <stdio.h>

int main()
{
      /* ...your variable declarations... */

      /* ...your statements... */

      return 0;
}

什麼是語句？

所有 C 程式都由一系列指令組成。在 C 語言中，指令也被稱為語句。在英語中，語句以句號、問號或感嘆號結束。請注意，在 C 語言中，語句以分號結束。在上面的示例程式中，只有一個語句 - printf() 語句。

什麼是函式？

所有語句都應寫入使用者定義的函式中。您可以將函式視為一組或一系列語句。這類似於英語，其中一個段落由一系列語句組成。術語“使用者定義”意味著是使用者定義（或編寫）了函式的描述。在上面的示例程式中，只有一個使用者定義的函式 - main() 函式。所有 C 程式都必須具有 main() 函式。

{ } 符號有什麼用？

符號 { 被稱為左花括號或左大括號。同樣，符號 } 被稱為右花括號或右大括號。花括號用於分組目的。將左花括號視為與開始同義的東西，將右花括號視為結束的符號。因此，在上面的示例程式中，左花括號和右花括號分別指定了 main() 函式的開始和結束。請注意，花括號必須始終成對出現。缺少花括號是語法錯誤最常見的原因之一。

正如我們將在後面看到的那樣，花括號用於對多個語句進行分組。

/* */ 符號有什麼用？

符號 /* 和 */ 用於對程式中的註釋進行分組。註釋不是指令，而是僅提供其他資訊（文字描述），例如程式正在做什麼、輸入是什麼、輸出是什麼等。將 /* 視為註釋的開始，將 */ 視為註釋的結束。就像花括號一樣，這些符號始終成對出現。註釋是可選的，可以放置在程式原始碼的任何位置。

可以在 /* */ 中編寫多行註釋。例如

/* The following is 
   an example 
   of a very simple C program */
void main()
{
     printf("Hello\n");
}

請注意，註釋不能巢狀，這意味著您不能將 /* */ 放入 /* */ 中。例如，以下示例是錯誤的

/*
   this is a comment

   /* this is one more comment - which will cause an error */

*/

其他符號呢？

其他符號，即 #include <stdio.h> 和 void 的含義將在後面解釋。

命名規範

什麼是名稱？C 語言的命名規範是什麼？

資料和操作資料的指令用它們的名字來指代。在 C 語言中，為某事物命名有一些規則和約定；它們如下所示

1. 名稱由字母和數字組成。

2. 第一個字元必須是字母。

3. C 語言區分大小寫，這意味著小寫字母 'a' 與大寫字母 'A' 不同。

4. 下劃線符號 _ 在 C 語言中被視為字母。但是，不建議將其用作名稱的第一個字元。

5. 至少名稱的前 31 個字元是有效的。

示例

以下是有效的名稱示例

a

A

main

void

hello

salary

rate_per_hour

student_1

student_2

student_3

First_Name

ComputeGrade

以下是無效的名稱示例

1                 /* must start with a character */

1_ab              /* must start with a character */

a&                /* & symbol cannot be used in a name */

xyz_%             /* % symbol cannot be used in a name */

$money            /* must start with a character,

                     $ cannot be used in a name */

什麼是關鍵字？

作為一種語言，C 語言有自己的詞彙表 - 一組關鍵字。這些名稱是保留的，不能用於其他目的，例如命名使用者定義的變數名稱。在示例程式中，名稱 void 是一個關鍵字。

ANSI C 語言有 32 個關鍵字（僅此而已）。

請注意，printf 這個名字實際上不是 C 關鍵字，也不真正屬於 C 語言的一部分。它是一個標準輸入/輸出庫中預定義的名稱。這些區別將在後面解釋。

常量、變數、資料型別、宣告

什麼是常量？

常量是指其值不會改變的實體。常量可以是數字常量或字面常量。

示例

數字常量的示例

1

500

-10000.100

3.1416

字面常量的示例

'A'

"Hello"

"The quick brown fox jumped over the lazy dog."

注意：在 C 中，僅包含一個字元的字面常量簡稱為字元。它以一對單引號包圍的方式編寫。如果包含多個字元，則稱為字串。字串以一對雙引號包圍的方式編寫。

什麼是變數？

程式由資料和操作這些資料的指令組成。請注意，資料必須儲存在某個地方，因此需要在 RAM 中使用一些記憶體空間。

變數是指用於儲存資料的實體。如果沒有變數，就沒有辦法（或者實際上沒有地方）儲存資料。變數具有

• 一個名稱（更準確地說是一個符號名稱）
• 一個關聯的物理記憶體空間（RAM 中的一部分）
• 一個數據型別
• 一個值（取決於資料型別）
• 一個作用域
• 一個生命週期

作用域和生命週期的概念將在課程的後半部分討論。

什麼是資料型別？

資料型別指定了

• 該型別變數可以取值的種類
• 該型別變數可以取值的範圍
• 變數儲存該型別值所需的記憶體量（以位元組為單位）

C 語言中有哪些（基本）資料型別？

有四種基本資料型別，分別是

• char - 字元資料型別。 char 資料型別用於表示/儲存/操作字元資料值。一個 char 資料型別值需要一個位元組的記憶體空間。 char 值可以取值的範圍是 0 到 255。所使用的數字到字元編碼是 ASCII。
• int - 整數資料型別。 int 資料型別用於表示/儲存/操作帶符號的整數值。
• float - 單精度浮點數資料型別。 float 資料型別用於儲存單精度帶符號實數（即帶小數點的數字）。
• double - 雙精度浮點數資料型別。 double 資料型別用於儲存雙精度帶符號實數（即帶小數點的更大數字）。

儲存一個 int、一個 float 和一個 double 所需的記憶體空間量取決於平臺（取決於機器和軟體）。對於 32 位機器（以及 32 位編譯器，如 Microsoft C 編譯器），一個 int 和一個 float 分別需要 4 個位元組的記憶體，而一個 double 需要 8 個位元組的記憶體。

請注意，char 資料實際上是數字（0 到 255），並且被視為 int 值的子集。對整數執行的任何操作（稍後討論）也可以對字元執行。

作業

找出以下資料型別在您的平臺上的值範圍（最小值和最大值）： int、float、double。提示：嘗試查詢您的 C 編譯器附帶的兩個名為 "limits.h" 和 "float.h" 的檔案。

如何確定每個資料型別的實際大小？

可以使用以下程式列印基本資料型別的大小

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
     printf("Size of char: %d\n", sizeof(char));
     printf("Size of int: %d\n", sizeof(int));
     printf("Size of float: %d\n", sizeof(float));
     printf("Size of double: %d\n", sizeof(double));
     _getch();
     return 0;
}

sizeof 是 C 中的一個關鍵字。它是一個運算子，它返回上面指定資料型別的大小（以位元組為單位）。

什麼是變數宣告？

變數宣告是將變數“引入”到程式/函式中的“操作”。C 程式中的所有變數都必須宣告。如果您忘記這樣做，編譯器將報告語法錯誤。

如何宣告變數？

在 C 中，宣告變數的語法如下

<資料型別> <變數名>

符號 <item> 表示需要指定括在尖括號中的專案。分號表示宣告的結尾。缺少分號會導致編譯器生成語法錯誤。變數應遵循 C 命名約定。

示例

char ch;

int i;

float f;

double d;

可以在同一行上宣告幾種相同型別變數。在這種情況下，兩個變數之間應該插入一個逗號。缺少逗號會導致編譯器生成語法錯誤。

示例： <syntaxhighlight lang="c" char ch1, ch2;

int x, y, z;

float hourly_rate, number_of_hours, salary;

double numerator, denominator; </syntaxhighlight>

我可以為變數使用任何名稱嗎？

可以，只要您遵循命名約定，並且不使用 C 保留字。

但是，建議您作為良好的程式設計實踐，使用描述性或暗示性的名稱。例如，如果您知道變數將代表兼職工人的時薪，那麼不要使用諸如 xyz 或 x1 之類的名稱。最好使用諸如 rate 或 hourly_rate 之類的變數名。請注意，使用下劃線使變數名更容易閱讀。

變數的初始值是什麼？

預設情況下，C 中變數的值是垃圾，這意味著該記憶體空間中儲存著某些內容，但這些內容對於預期用途無效。

必須正確初始化變數。透過初始化，是指為變數分配有效值。使用具有垃圾值的變數會導致邏輯錯誤，這是一種非常難以發現的錯誤型別。

練習

1. 宣告中間名首字母為字元變數

2. 宣告年齡為整型變數

3. 宣告存款金額、取款金額為浮點型變數

4. 宣告長度、寬度、高度為雙精度資料型別變數