1. 第零三章 • 基础

这本章中，我会带你快速的浏览一遍 C 语言的基本特性(feature)。C 语言的特性非常少，而且语法也相当的简单明了。但是这并不代表 C 语言很简单，有深度的内容绝不会浮于表面。所以，接下来我们将快速地了解一下 C 语言的基础，在后面的章节中再慢慢深入。

本章的目的是让所有的读者位于同一水平线上。C 的新手可以在本章多花一些时间，而已经对 C 有一定程度了解的同学则可以大致浏览一遍或直接跳过本章。

1.1. 程序

C 语言程序是由函数定义和类型定义组成的。

因此一个源文件就是一系列的函数和类型。每个函数都可以调用其他函数或调用自身(递归)，可以使用任何已经声明的或内建的数据类型。

你还可以调用其他库提供的函数，使用库中提供的数据类型，这也是 C 中多层级系统的复杂性不断增长的根源。

在前一章中，我们提到，所有的程序都是从 main 函数开始执行的。从 main 函数开始不断地调用越来越多的函数，完成期望的工作。

1.2. 变量

C 中的函数可以拥有多个变量。变量其实就是一个有名字的数据项。

C 中的每个变量都有一个特定的类型。这些类型可能是内建的，也可能是我们自定义的。声明一个新变量的时候，首先需要将类型的名字写在前面，然后紧跟的是变量的名字，你还可以使用 = 给这个变量赋一个初始值。变量的声明是一个语句，在 C 语言中，所有的语句必须由 ; 结尾。

如果要创建一个名为 count 的整数(int)，则可以这样写：

int count;

如果要给 count 赋一个初始值：

int count = 10;

下面列出了 C 语言中一些内建的类型：

1.3. 函数声明

函数是一个针对变量的操作过程，同时可能也会改变当前程序的状态。它接受多个输入值，计算并返回一个输出值。

声明函数时，首先将返回值的类型写在前面，后面紧跟函数的名字，而后的一对圆括号里面包裹函数的输入参数，参数之间用 , 进行分割。函数体部分紧跟其后，包裹在一对花括号 {} 里，里面包含了函数执行的所有语句，语句之间使用 ; 分隔。return 语句用来结束函数的执行，并返回一个值。

下面的代码演示了一个将两个 int 型变量 x，y 求和之后并返回的函数写法。

int add_together(int x, int y) {
  int result = x + y;
  return result;
}

调用函数时，首先写上函数名，然后函数参数紧跟其后，包裹在一对圆括号里，参数之间用逗号分开。比如说，我们调用上面的函数，并将计算结果保存到 added 变量中：

int added = add_together(10, 18);

1.4. 结构体声明

结构体用来声明一个新的类型。它可以将多个变量捆绑在一起。

我们可以使用结构体表示更加复杂的数据类型。例如，为了表示一个二维空间里的点，我们可以创建一个名为 point 的结构体将两个 float 类型的变量 x，y 绑在一起。我们可以同时使用 struct 和 typedef 来声明一个结构体：

typedef struct {
  float x;
  float y;
} point;

注意，我们应该将结构体放在所有用到它的函数的上方。这个类型和内建的基本数据类型的用法没有任何区别。获取结构体内部的变量时，需要使用小数点 .，后面紧跟要获取的变量名：

point p;
p.x = 0.1;
p.y = 10.0;

float length = sqrt(p.x * p.x + p.y * p.y);

1.5. 指针

指针类型是普通类型的变体，只需普通类型的后面添加 * 后缀即可。比如，int* 就是一个 int 类型的指针。在之前的 main 函数的输入参数列表中，我们还见过一个 char** 类型，这是一个 char 类型的指针的指针。

指针是 C 语言的精髓所在，也是 C 语言中比较难理解的知识点，我们会在以后的章节中详细讲解。目前的阶段我们还不会用到指针，所以你只需要知道有这个东西就可以了。

1.6. 字符串

在 C 语言中，字符串由 char* 类型表示。它是由一串字符(char)组成的，并以一个空终结字符结尾。字符串是 C 语言的一个重要且复杂的部分，我们会在接下来的几章中详细的学习它。

字符串还可以字面量来表示，将要表示的字符串包裹在双引号 " 中就可以了。比如说我们之前用过的 "Hello, world!" 。现在，你只需要记住，只要看到 char* 类型，就当成字符串来看待就可以了。

1.7. 条件分支

条件分支语句可以让程序在只有条件为真的时候才去执行一段代码。

我们使用 if 关键字来声明条件语句，执行条件跟在后面，包裹在一对圆括号里，后面紧跟一对花括号里面包裹着条件为真时执行的代码。if 语句后面可以跟一个 else 语句，包含条件为假时执行的代码。

我们可以使用或操作符(||)和并操作符(&&)将多个条件组合在一起。

在条件语句中，凡是不为 0 的结果都是真的。这点需要牢记，因为很多条件测试语句都是以此为依据编写的。

检测 x 是否在 10 到 100 之间的条件语句可以这样写：

if (x > 10 && x < 100) {
  puts("x is greater than 10 and less than 100!");
} else {
  puts("x is less than 11 or greater than 99!");
}

1.8. 循环

循环可以不断的执行一段代码，直到条件变为假，或者计数完成。

在 C 语言中有两种类型的循环。第一种是 while 循环。while 循环不断地执行一段代码，直到条件为假停止。首先 while 关键字在前，后面紧跟包裹在一对圆括号中的条件语句，最后是包裹在一对大括号中的待执行语句。下面是一个例子：

int i = 10;
while (i > 0) {
  puts("Loop Iteration");
  i = i - 1;
}

第二种循环是 for 循环，跟 while 的条件语句不同的是，for 循环需要三个以 ; 隔开的表达式：一个初始化语句，一个条件语句和一个递增语句。其中初始化语句在循环开始之前执行；条件语句每次迭代都会判断一次，如果为假，循环就退出了；递增语句在每次迭代的最后执行。for 循环通常用来计数，因为它的表示方法比 while 更加简洁。下面的例子中，我们从 0 递增到 9，每次加 1，共执行了 10 次：

for (int i = 0; i < 10; i++) {
  puts("Loop Iteration");
}

1.9. 彩蛋

• 使用 for 循环打印 5 次 "Hello, world!"。
• 使用 while 循环打印 5 次 "Hello, world!"。
• 编写一个函数 Hello，可以打印 n 次 "Hello world!"，然后在 main 函数中调用它。
• 除了变量一节中列出的内建类型，还有哪些呢？
• 除了 > 和 <，还有哪些比较操作符？
• 除了 + 和 -，还有哪些算数运算符？
• += 运算符是什么？它是如何工作的？
• do...while 循环是是什么？它是如何工作的？
• switch 语句是什么？它是如何工作的？
• break 关键字是用来干嘛的？
• continue 关键字是用来干嘛的？
• typedef 关键字的作用是什么？