考研视角下的C语言(上)

考研视角下的C语言(上)

当你想准备考研408，C语言就成了你绕不过去的专业课门槛，在考研中的复习C语言是复习408专业课的第一步， 区别于我们在大一学习的C语言，考研的C语言只需要学习到链表部分，但对在C语言的视角下对计算机的理解更加深入，以下内容仅适合有一些基础的同学，现将C语言重要知识点按照章节总结如下：

第一章_配置C语言开发环境

大一的时候应该配置过，我使用的是VS2022,具体配置与使用可参考如下文章。

https://blog.csdn.net/Daears/article/details/126359972 https://blog.csdn.net/2401_87692645/article/details/148870278

第二章_程序员视角中的计算机

2.1 如何设置断点进行程序的调试

如图所示，只用保留这几个窗口即可（打断点后F5即可跳转调试界面，然后手动在 调试->窗口 中设置需要的窗口，比如图中的内存窗口），该技巧会在考研学习的过程中不断地用到。

2.2 内存模型

在程序员的视角中看计算机，无非就两个东西，CPU和存储器，接下来介绍一个非常重要的存储器–内存。

在vs2022的内存视角中有三列数据，第三列是把第二列的 16 进制数据转换成对应的 ASCII 字符（无法映射的字符用./?表示），不想管可以先不管。

实际的内存模型只包含前面两列数据，内存地址和内存数据，一个内存单元占一个字节，下图第一列显示的都是多个连续的内存单元的起始地址，第二列显示的是连续存储的数据。

地址的二进制位数（宽度）直接决定了能表示的最大地址数量，进而决定了可访问的内存空间总大小

32 位地址（32 位 CPU / 操作系统）总内存空间：2^32 字节 = 4GB（理论上限）

64 位地址（当前主流 CPU / 操作系统）总内存空间：2^64 字节 = 16EB（理论上限）

现目前的CPU只实现了 48 位地址线：2^48 字节 = 256TB （硬件上限）

我们平常使用的电脑内存只有十几GB,主要是内存条贵和够用多方面原因。

第三章_基础语法

3.1 空白字符

空白字符有三种：空格，制表符，换行。空白字符不会影响代码的结构，只是起到一个分隔的作用，即使你写成下图这样，在C语言中也能够进行编译。

3.2 注释

行注释：// //这是一行注释

段注释：/**/ /*这是一\n段注释*/

3.3 关键字和标识符

关键字：诸如 int return 等32个，为C语言定义好的，不能把这些当做标识符，大小写敏感

标识符：以数字，下划线，字母组成（不能以数字开头，不能和关键字重复，大小写敏感），用于标识你自己定义的变量等，比如 Int,Return,_int 等。

第四章_常量，变量和数据类型

4.1 字面值常量

4.1.1 定义

字面型常量 = 程序中直接写出来、值不会改变的量，写出来就知道是什么意思。

• 数字： 10 / 3.14
• 字符： ‘a’
• 字符串： “abc”
• 布尔： true/false

4.1.2 默认类型变换

• 整数字面量（如 10、123）：int –> unsigned int –> long long
• 浮点字面量（如 1.2、3.14）：double
• 字符字面量（‘A’、‘1’）: int（虽然通常存进的是 char，但字符常量本身是 int）
• 字符串字面量（“abc”）: 默认类型：char[长度+1]

4.2 符号常量

4.2.1 定义

符号常量 = 用名字代表一个固定不变的值，避免魔法数字，主要依靠宏定义实现

4.2.2 预处理

这里简单理解一下就行：

1. 把宏定义的符号常量全部替换进入代码
2. 去掉所有注释
3. 流程：.cpp文件 –（预处理）–> .i文件 –> .exe文件

预处理这里存在风险：预处理只会做简单的文本替换，如下图所示：

4.3 变量的概念，定义和初始化

4.3.1 定义

变量 = 是内存中一块有名字的存储空间，用于存储程序运行过程中可以改变的数据

4.3.2 变量的初始化和赋值

• 赋值：用新的值去代替内存里原本的内容
• 初始化：在创建变量的时候就赋予一个初始值

4.4 数据类型概览

整数
    有符号整数
        char 同时也是字符类型（在C语言中，字符的本质是整数）
        short 
        int 
        long /long long
    无符号整数 unsigned + 上面的有符号整数
浮点数
    单精度 float
    双精度浮点数 double

这里要注意的就是不同数据类型的内存占比大小（在不同平台上面的 int 和 long 会发生变化） 通常是：

1字节：char / unsigned char
        ↓
2字节：short / unsigned short
        ↓
4字节：int / unsigned int、float
        ↓
8字节：long / unsigned long、long long / unsigned long long、double

4.4.1 整数

有无符号整数数据类型的数据表示范围及原因：不同整数数据类型表示的范围不一样，有些冗杂，容易记混，其实不用记，按位权理解即可：

• 有符号数的最高位是负权位：一个8位的有符号数，0111 1111 那自然表示的最大正值是 2⁷- 1
• 无符号数的最高位是正权位，所有位都用来表示数值：一个8位的无符号数，1111 1111 那自然表示的是最大正值是 2⁸ - 1

那其实同理，我们理解了这个上述位权，还能够准确理解溢出现象，如图所示

4.4.2 浮点数

double和float精度对比如下图所示：

• double的精度比float高
• double的有效数字是15位
• float的有效数字是6位，比如3.14159是6位

浮点数精度丢失问题： C 语言的浮点数并不是十进制，而是二进制近似值，所以很多十进制小数不能被精确表达，从而出现误差、比较失败、累加不准等问题。

• 所以比较浮点数不能用 ==,以下几乎永远不成立： if (0.1 + 0.2 == 0.3)
• 正确比较方式是“允许一定误差”：

  double a = 0.1 + 0.2;
  double b = 0.3;
  double eps = 1e-9; // 误差容忍值（10的-9次方）
  if (fabs(a - b) < eps) {
    printf("equal\n");
  }
  

4.4.3 字符类型

char 是一个 1 字节的整数类型，本质上就是 0~255 的数字（unsigned 时），但存储时存的是 对应的 ASCII 数值

字符串是字符数组 + 结尾 ‘\0’： char s[] = "ABC"; //真实存储：A B C \0

各种转义字符也要会使用，代码如下，请自行尝试

#include <stdio.h>
int main() {
  char ch;

  //ch = 'a';
  //ch = '0';
  //ch = ',';

  // 转义字符
  //ch = '\n';
  //ch = '\r';
  //ch = '\b';
  //ch = '\t';
  //ch = '\\';

  printf("abc%cxyz", ch);
  return 0;
} 

第五章_输入和输出

5.1 缓冲区

缓冲区可以简单理解为内存中的一块区域，因为 CPU 运算速度很快，而键盘、磁盘、屏幕的速度都比它慢很多，如果每一次读写都直接等待设备响应，会让程序非常慢。所以系统会先把数据放到缓冲区里，等到条件合适再一起处理，这样效率会高很多。

需要了解的缓冲区（行为像队列）：

• stdin : 标准输入缓冲区 –> scanf getchar fgets
• stdout : 标准输出缓冲区 –> printf gets

5.2 scanf函数

格式化输入，从标准输入拷贝数据到自己的内存，用法和流程如下： 从键盘输入的数据被像队列一样一个一个被 stdin 缓冲区读取，再根据 scanf 输入的地址进行寻址写入：

5.3 getchar函数

当你调用 getchar() 时，它会把缓冲区队头的字符取出来并返回，取出来后，队头自动移动到下一个字符

5.3.1 对比概述

getchar()：

• 从 stdin 取 1 个字符
• 返回该字符的 ASCII 值
• 不会打印东西

scanf("%c")：

• 从 stdin 取 1 个字符
• 存入变量 ch
• 返回成功项数（1 或 0）
• 也不会打印

5.4 printf函数

格式化输出，把内容写入 stdout 缓冲区，系统再把它刷新到屏幕，用法和流程如下： VS 调试环境会自动刷新输出，所以C语言没写 \n 也能看到。 但直接运行编译过后的 exe 时，如果是行缓冲模式，没有 \n 可能不会立即显示。

5.4.1 宽度设置

printf 中，格式控制符（如%d/%s）与%之间添加整数，可设置输出的最小宽度：

• 默认右对齐：若数据长度不足设置的宽度，会自动补空格；
• 加负号（如%-8s）：实现左对齐；
• 加零号（如%03d）：若整数长度不足宽度，用0填充（仅对数值类型有效）。

浮点数的特殊设置： 浮点数（对应格式符%f/%lf）除了 “最小宽度”，还可额外设置小数位数（格式为%[宽度].[小数位数]f），示例：

• %6.2f：总宽度至少 6（含小数点），保留 2 位小数；
• 若小数位数超出原数精度，会自动四舍五入；
• 零号填充（如%06.2f）：不足总宽度时，整数部分前补0（而非空格）。

第六章_运算符和表达式

下面我会按照重要类型运算符优先级顺序从高到低进行介绍

6.1 自增自减运算符和逻辑非

混淆点： 虽然 ++ 和 ! 是同级别且右结合，但 ! 是 “单目运算符”，需要一个运算对象，而 ++i 是一个完整的表达式（结果是一个值），所以 ! 只能作用于 ++i 的结果，而非反过来。

• ++!i：编译报错！因为 !i 的结果是 0/1（常量），自增自减运算符只能作用于变量，不能作用于常量；
• !i++：先取值 i 做 ! 运算，再执行 i++（后置自增）。比如 i=1 时，!i++ 先算 !1=0，再 i=2，最终结果是 0。

自增自减运算符前缀后缀的区别注意，运算规则和注意事项如下图所示

6.2 算术运算符

+ - * / %

内部优先级： * / % 优先级高于 + - 运算规则和注意事项如下图所示

6.3 关系运算符

== != > < <= >=

内部优先级： 判断大小的运算符的优先级(<= >= < >)高于判断相等性的运算符的优先级(== !=) 运算规则和注意事项如下图所示

6.4 逻辑运算符

&& || ！

内部优先级： ！高于 && 高于 || （ ! 运算符在外部属于最高级别） 和关系运算符的返回值无区别，为真(非0)和假(0），用途有区别。

短路操作： 当表达式中出现 && || 一定是先做左边的操作，看是否触发短路操作，如果触发了短路操作就不会进行右边的操作，具体的操作如下图所示

6.5 三目运算符

? :

运算规则和注意事项如下图所示

6.6 赋值运算符

运算规则和注意事项如下图所示

• 赋值运算符的左值：代表一片内存空间，且能够进行修改
• 赋值运算符的右值：数据就行
• 赋值运算的结合性：从右往左

6.7 逗号运算符

A,B –> 先执行A在执行B最后返回B,和 A;B; 很像

• if(i=i+1,i==2){} –> 使用场景:变量i，要求先改变i的值，再判断i是否合适。一般不会使用逗号运算符
• printf("%d",i); –> 这里的 , 不是逗号运算符
• while(scanf("%c",&ch),ch != ‘\n’) –> 执行的是前面scanf,返回的是后面的判断语句

6.8 优先级和表达式树

对于复杂的表达式，可以采用下图这种方案来组织思路（越下面优先级越高，类似中序遍历）

附言

知识点看上去有些冗杂，很多知识点我在总结的过程中包含在图片里面，但是实际上对于有C语言基础的同学，看一遍基本就能回忆起来全部内容了，这些也全都是考研重点，有些遗忘的部分，可按照图中代码尝试一二。