C 基础语法

C 语言是一种通用的编程语言，广泛应用于系统编程、嵌入式开发和高性能计算等领域。

C 语言具有高效、灵活、可移植性强等特点，是许多其他编程语言（如 C++、Java、Go）的基础，至今仍是操作系统、驱动程序和底层库开发的主流选择。

在 C 语言中，令牌（Token）是程序的基本组成单位，编译器通过对源代码进行词法分析，将代码分解成一个个的令牌。令牌是编译器能识别的最小有意义单元，整个 C 程序都由这些令牌构成。

C 语言的令牌主要包括以下几种类型：

关键字（Keywords）：语言预留的具有特殊含义的单词，如 int、if、return。
标识符（Identifiers）：程序员自定义的名称，用于变量、函数、数组等。
常量（Constants）：程序中固定不变的值，如整数 42、浮点数 3.14。
字符串字面量（String Literals）：由双引号括起来的字符序列，如 "Hello"。
运算符（Operators）：用于执行运算的符号，如 +、==、&&。
分隔符（Separators）：用于分隔语句和代码块的符号，如 ;、{}。

C 程序的基本结构

这是一个简单的 C 语言程序，可以输出 "Hello, World!"：

示例代码


#include <stdio.h>



int main() {

    printf("Hello, World!\n");

    return 0;

}

以上代码组成结构如下：

预处理器指令：如 #include 和 #define，在编译前由预处理器处理。
主函数：每个 C 程序都有且只有一个 main() 函数，是程序的执行入口。
变量声明：声明程序中使用的变量，C89 要求声明必须在代码块最开头。
函数定义：定义程序中使用的函数，描述函数的具体实现逻辑。

更复杂一点的 C 程序结构说明（后面章节会对每个知识点展开说明）：

示例代码


#include <stdio.h>   // 头文件包含



#define PI 3.14159    // 宏定义



// 函数声明

int add(int a, int b);



int main() {         // 主函数

    // 变量声明

    int num1, num2, sum;



    // 用户输入

    printf("Enter two integers: ");

    scanf("%d %d", &num1, &num2);



    // 函数调用

    sum = add(num1, num2);



    // 输出结果

    printf("Sum: %d\n", sum);



    return 0;        // 返回 0 表示程序成功执行

}



// 函数定义

int add(int a, int b) {

    return a + b;

}

头文件包含

头文件通常在程序的开头使用 #include 指令包含。头文件提供了函数和库的声明，如标准输入输出库 <stdio.h>、标准库 <stdlib.h> 等。它们定义了函数、宏、常量等使程序能够使用预定义的库函数。
系统头文件使用尖括号 <>，自定义头文件使用双引号 ""，两者的搜索路径不同。
示例：#include <stdio.h>（系统头文件）、#include "myheader.h"（自定义头文件）

宏定义

宏是通过 #define 指令定义的符号常量或代码片段。宏在编译前由预处理器进行文本替换，不占用运行时内存，常用于定义常量或简单的内联代码逻辑。
宏没有类型检查，使用时需谨慎；对于有类型要求的常量，推荐使用 const 变量替代。
示例：#define PI 3.14159、#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

函数声明

在 C 语言中，函数的声明（也称原型）必须在函数定义或调用之前出现。声明提供了函数的返回类型、函数名和参数列表，以便编译器在调用点进行类型检查。
函数声明可以放在头文件中，供多个源文件共享使用。
示例：int add(int a, int b);

主函数

main() 函数是 C 程序的入口点，每个 C 程序都必须包含一个 main() 函数。程序从 main() 开始执行，返回值通常为 0 表示程序成功执行，非零值表示出现了错误。
main() 函数也可以接收命令行参数：int main(int argc, char *argv[])，其中 argc 是参数个数，argv 是参数字符串数组。
示例：int main() { ... }

变量声明

在 C 程序中，所有变量必须在使用前声明其类型。变量可以在 main() 函数中声明（局部变量），也可以在函数外部全局声明（全局变量）。
声明变量时可同时进行初始化，未初始化的局部变量包含不确定值（垃圾值），而全局变量和静态变量会被自动初始化为 0。
示例：int count = 0;、float price = 9.99;、char grade = 'A';

语句和表达式

语句是 C 程序的基本执行单元，通常是函数调用、赋值、控制语句（如 if、for 等）或表达式。表达式是由变量、操作符和常量组成的代码片段，能够计算出一个值。
C 语言中，赋值本身也是一个表达式，具有值（即被赋的值），因此可以写出 a = b = c = 0; 这样的链式赋值。

示例：

printf("Enter two integers: ");

sum = add(num1, num2);

控制流语句

控制流语句用于控制程序执行的顺序，包括条件判断（if/else、switch）和循环（for、while、do-while）。还有跳转语句 break、continue、goto 和 return。
合理使用控制流语句是写出逻辑清晰程序的关键，应避免滥用 goto 以保持代码可读性。

示例：

if (num1 > num2) {

    printf("num1 is greater than num2");

}

函数定义

函数定义包含完整的函数体，描述了函数的具体实现。一个函数由返回类型、函数名、参数列表和函数体组成。良好的函数设计应遵循"单一职责"原则，每个函数只做一件事。
C 语言的函数不支持重载，每个函数名在同一作用域中必须唯一。函数可以递归调用自身。

示例：

int add(int a, int b) {

    return a + b;

}

返回语句

return 语句用于终止函数的执行，并将控制权连同返回值一起交还给调用者。void 类型的函数可以使用不带值的 return; 提前退出，也可以省略 return 语句。
main() 函数的返回值会传递给操作系统，0 通常表示成功，可使用标准宏 EXIT_SUCCESS 和 EXIT_FAILURE（定义在 <stdlib.h>）。
示例：return 0;、return EXIT_SUCCESS;

分隔符

分隔符用于分隔语句、表达式和代码块，帮助编译器理解程序的结构，常见的分隔符包括：

逗号 ,：用于分隔变量声明、函数参数或初始化列表中的多个元素。
分号 ;：用于结束一条语句，是 C 语言中最常见的分隔符。
括号：
- 圆括号 ()：用于函数调用的参数列表、控制流语句的条件，以及强制表达式求值顺序。
- 花括号 {}：用于定义函数体、控制流代码块，以及复合字面量与数组/结构体的初始化。
- 方括号 []：用于数组的声明和元素访问（下标运算）。

在 C 程序中，分号 ; 是语句结束符，每个语句必须以分号结束，它表明一个逻辑实体的结束。缺少分号是初学者最常见的语法错误之一。

例如，下面是两个不同的语句：


printf("Hello, World! \n");

return 0;

一个单独的分号也可以作为一个空语句，表示什么都不做，常用于某些循环结构中：


while (condition);  // 空循环体，等待条件变化

注释

C 语言有两种注释方式：


// 单行注释

以 // 开始的单行注释（C99 引入），这种注释从 // 起到行尾结束，可以单独占一行，也可以放在代码行的末尾。


/* 单行注释 */

/* 

 多行注释

 多行注释

 多行注释

 */

/* */ 这种格式的注释可以单行或多行，适合用于函数说明、模块头部等较长的注释场景。

示例代码


// 这是单行注释



/*

这是多行注释

它可以跨越多行

*/



int main() {

    // 打印一条消息

    printf("Hello, World!\n");

    return 0;

}

使用注释时需注意以下几点：

不能在注释内嵌套注释（/* /* */ */ 是非法的）。
注释不能出现在字符串字面量或字符常量内部。
注释是写给人看的，应简洁明了，重点解释"为什么"而非"做了什么"，代码本身应该能表达"做什么"。
良好的注释习惯是专业编程的重要组成部分，有助于代码维护和团队协作。

标识符

标识符是程序中变量、函数、数组、类型等的名字，由程序员自行定义。标识符由字母（大写或小写）、数字和下划线组成，但第一个字符必须是字母或下划线，不能是数字。

一个标识符以字母 A-Z 或 a-z 或下划线 _ 开始，后跟零个或多个字母、下划线和数字（0-9）。

C 标识符内不允许出现标点字符，比如 @、$ 和 %。C 是区分大小写的编程语言。因此，在 C 中，Manpower 和 manpower 是两个不同的标识符。下面列出几个有效的标识符：


mohd       zara    abc   move_name  a_123

myname50   _temp   j     a23b9      retVal

以下是一些无效的标识符示例及原因：


2abc        // 错误：以数字开头

my-name     // 错误：包含连字符 -

float       // 错误：与关键字重名

my name     // 错误：包含空格

命名建议：标识符应具有描述性，能清晰表达其用途。常见的命名风格有下划线命名法（my_variable）和小驼峰命名法（myVariable），在同一项目中保持一致即可。以双下划线 __ 开头的标识符通常由编译器或标准库保留，应避免在用户代码中使用。

常量

常量是固定值，在程序执行期间不会改变。C 语言中定义常量主要有两种方式：使用 const 关键字或使用 #define 宏定义。

常量可以是整型常量、浮点型常量、字符常量、枚举常量等：


const int MAX = 100;          // 整型常量

const float PI = 3.14159;    // 浮点型常量

const char NEWLINE = '\n';   // 字符常量（转义字符）

字符常量中常用的转义字符包括：

'\n'：换行
'\t'：水平制表符
'\\'：反斜杠
'\''：单引号
'\0'：空字符（字符串结束标志）

使用 const 定义的常量有类型信息，编译器可以进行类型检查，相比 #define 宏更安全，是 C99 及之后推荐的方式。

字符串字面量

字符串字面量是由双引号括起来的字符序列，用于表示文本数据。

字符串字面量在内存中以字符数组的形式存储，末尾会自动添加一个空字符 \0（即 null 终止符），标志字符串的结束。


char greeting[] = "Hello, World!";  // 编译器自动计算长度（包含 \0）

以下是关于字符串字面量的几点重要说明：

"Hello" 在内存中实际占 6 个字节：'H'、'e'、'l'、'l'、'o'、'\0'。
字符串字面量存储在只读内存区域，不可修改；若需修改，应将其复制到字符数组中。
两个相邻的字符串字面量会被编译器自动拼接："Hello, " "World!" 等同于 "Hello, World!"。
字符 'A'（字符常量）和字符串 "A"（字符串字面量）是不同的，后者包含 'A' 和 '\0' 两个字符。

运算符（Operators）

运算符用于执行各种操作，如算术运算、逻辑运算、比较运算等。运算符作用于操作数，形成表达式并产生结果。

C 语言中的运算符种类繁多，常见的包括：

算术运算符：+, -, *, /, %（其中 / 对整数做整除，% 取余数）
关系运算符：==, !=, >, <, >=, <=（返回 1 表示真，0 表示假）
逻辑运算符：&&（与）, ||（或）, !（非），支持短路求值
位运算符：&（按位与）, |（按位或）, ^（按位异或）, ~（按位取反）, <<（左移）, >>（右移）
赋值运算符：=, +=, -=, *=, /=, %=（复合赋值，如 a += b 等价于 a = a + b）
自增/自减运算符：++（自增）, --（自减），分前缀（先运算再取值）和后缀（先取值再运算）两种形式
其他运算符：sizeof（计算类型或变量字节大小）, ?:（三目运算符）, &（取地址）, *（解引用）, ->（指针访问成员）, .（直接访问成员）


int a = 5, b = 10;

int sum = a + b;           // 算术运算符 +，sum = 15

int isEqual = (a == b);   // 关系运算符 ==，isEqual = 0（假）

int result = a &lt;&lt; 1;      // 位运算左移，result = 10（相当于 a * 2）

a++;                       // 后缀自增，a 变为 6

int max = (a > b) ? a : b; // 三目运算符，max = b = 10

运算符具有优先级和结合性：优先级决定运算顺序，结合性决定同级运算符的运算方向。当不确定优先级时，建议使用圆括号明确分组，以提高代码可读性。

关键字

下表列出了 C 中的保留字。这些保留字不能作为常量名、变量名或其他标识符名称，它们在 C 语言中具有特定的语法含义。

关键字	说明
auto	声明自动变量（局部变量默认存储类型，现代 C 中很少显式使用）
break	跳出当前循环或 switch 语句
case	switch 语句中的分支标签
char	声明字符型变量或函数返回值类型（通常占 1 字节）
const	定义只读常量，被 const 修饰的变量其值不能再被改变
continue	结束本次循环迭代，直接开始下一轮循环
default	switch 语句中的默认分支（所有 case 均不匹配时执行）
do	do-while 循环的循环体，循环体至少执行一次
double	声明双精度浮点型变量或函数返回值类型（通常占 8 字节）
else	条件语句的否定分支（与 if 连用）
enum	声明枚举类型，用于定义一组命名的整型常量
extern	声明变量或函数在其它文件或本文件的其他位置定义
float	声明单精度浮点型变量或函数返回值类型（通常占 4 字节）
for	for 循环语句，适合已知循环次数的场景
goto	无条件跳转语句（应谨慎使用，可能降低代码可读性）
if	条件判断语句
int	声明整型变量或函数返回值类型（通常占 4 字节）
long	声明长整型变量或函数返回值类型
register	建议编译器将变量存入寄存器以提高访问速度（现代编译器通常自动优化）
return	函数返回语句，可带返回值，也可不带（void 函数）
short	声明短整型变量或函数返回值类型（通常占 2 字节）
signed	声明有符号类型变量（可表示负数，整型默认有符号）
sizeof	计算数据类型或变量所占的字节数（编译期运算符）
static	声明静态变量（局部静态变量生命周期延续到程序结束；全局静态变量限制为文件作用域）
struct	声明结构体类型，将不同类型的数据组合成一个整体
switch	多分支选择语句，根据表达式的值跳转到对应 case
typedef	为已有数据类型定义新的别名，提高代码可读性
unsigned	声明无符号类型变量（只能表示非负数，范围更大）
union	声明共用体类型，所有成员共享同一块内存空间
void	声明函数无返回值或无参数；也用于声明无类型指针 `void*`
volatile	声明变量可能被程序外部因素（如硬件或中断）改变，禁止编译器优化该变量的读写
while	while 循环语句，适合循环次数未知但终止条件明确的场景

C99 新增关键字

`_Bool`	`_Complex`	`_Imaginary`	`inline`	`restrict`

C99 新增的关键字主要用于：布尔类型支持（_Bool）、复数支持（_Complex、_Imaginary）、内联函数优化（inline）、指针别名限制优化（restrict）。

C11 新增关键字

`_Alignas`	`_Alignof`	`_Atomic`	`_Generic`	`_Noreturn`
`_Static_assert`	`_Thread_local`

C11 新增的关键字主要用于：内存对齐控制（_Alignas、_Alignof）、原子操作与多线程支持（_Atomic、_Thread_local）、泛型选择（_Generic）、静态断言（_Static_assert）和标记无返回值函数（_Noreturn）。

C 中的空格

只包含空格的行，被称为空白行，可能带有注释，C 编译器会完全忽略它。

在 C 中，空格用于描述空白符（空格键）、制表符（Tab）、换行符和注释。空格分隔语句的各个部分，让编译器能识别语句中的某个元素（比如 int）在哪里结束，下一个元素在哪里开始。因此，在下面的语句中：


int age;

int 和 age 之间必须至少有一个空格字符（通常是一个空白符），这样编译器才能够区分它们。另一方面，在下面的语句中：


fruit = apples + oranges;   // 获取水果的总数

fruit 和 =，或者 = 和 apples 之间的空格字符不是必需的，但是为了增强可读性，您可以根据需要适当增加一些空格。

良好的空格和缩进习惯是高质量代码的重要组成部分，建议遵循以下规范：

使用一致的缩进（通常是 4 个空格或 1 个制表符）来表示代码块层级。
在运算符两侧添加空格（如 a + b），使表达式更易读。
在逗号后添加空格（如 int a, b, c;），区分多个元素。
适当使用空行分隔逻辑相关的代码段，提高整体可读性。

C 基础语法 - C教程

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C99 新增关键字

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