变量 变量变量（variable）可以理解成一块内存区域的名字。通过变量名，可以引用这块内存区域，获取里面存储的值。由于值可能发生变化，所以称为变量，否则就是常量了。变量名变量名在 C 语言里面属于标识符（identifier），命名有严格的规范。只能由字母（包括大写和小写）、数字和下划线（_）组成。不能以数字开头。长度不能超过63个字符。下面是一些无效变量名的例子。$zj j**p 2cat Hot-tab tax rate don't上面示例中，每一行的变量名都是无效的。变量名区分大小写，star、Star、STAR都是不同的变量。并非所有的词都能用作变量名，有些词在 C 语言里面有特殊含义（比如int），另一些词是命令（比如continue），它们都称为关键字，不能用作变量名。另外，C 语言还保留了一些词，供未来使用，这些保留字也不能用作变量名。下面就是 C 语言主要的关键字和保留字。auto, break, case, char, const, continue, default, do, double, else, enum, extern, float, for, goto, if, inline, int, long, register, restrict, return, short, signed, sizeof, static, struct, switch, typedef, union, unsigned, void, volatile, while另外，两个下划线开头的变量名，以及一个下划线 + 大写英文字母开头的变量名，都是系统保留的，自己不应该起这样的变量名。变量的声明C 语言的变量，必须先声明后使用。如果一个变量没有声明，就直接使用，会报错。每个变量都有自己的类型（type）。声明变量时，必须把变量的类型告诉编译器。int height;上面代码声明了变量height，并且指定类型为int（整数）。如果几个变量具有相同类型，可以在同一行声明。int height, width; // 等同于 int height; int width;注意，声明变量的语句必须以分号结尾。一旦声明，变量的类型就不能在运行时修改。变量的赋值C 语言会在变量声明时，就为它分配内存空间，但是不会清除内存里面原来的值。这导致声明变量以后，变量会是一个随机的值。所以，变量一定要赋值以后才能使用。赋值操作通过赋值运算符（=）完成。int num; num = 42;上面示例中，第一行声明了一个整数变量num，第二行给这个变量赋值。变量的值应该与类型一致，不应该赋予不是同一个类型的值，比如num的类型是整数，就不应该赋值为小数。虽然 C 语言会自动转换类型，但是应该避免赋值运算符两侧的类型不一致。变量的声明和赋值，也可以写在一行。int num = 42;多个相同类型变量的赋值，可以写在同一行。int x = 1, y = 2;注意，赋值表达式有返回值，等于等号右边的值。int x, y; x = 1; y = (x = 2 * x);上面代码中，变量y的值就是赋值表达式（x = 2 * x）的返回值2。由于赋值表达式有返回值，所以 C 语言可以写出多重赋值表达式。int x, y, z, m, n; x = y = z = m = n = 3;上面的代码是合法代码，一次为多个变量赋值。赋值运算符是从右到左执行，所以先为n赋值，然后依次为m、z、y和x赋值。C 语言有左值（left value）和右值（right value）的概念。左值是可以放在赋值运算符左边的值，一般是变量；右值是可以放在赋值运算符右边的值，一般是一个具体的值。这是为了强调有些值不能放在赋值运算符的左边，比如x = 1是合法的表达式，但是1 = x就会报错。变量的作用域作用域（scope）指的是变量生效的范围。C 语言的变量作用域主要有两种：文件作用域（file scope）和块作用域（block scope）。文件作用域（file scope）指的是，在源码文件顶层声明的变量，从声明的位置到文件结束都有效。int x = 1; int main(void) { printf("%i\n", x); }上面示例中，变量x是在文件顶层声明的，从声明位置开始的整个当前文件都是它的作用域，可以在这个范围的任何地方读取这个变量，比如函数main()内部就可以读取这个变量。块作用域（block scope）指的是由大括号（{}）组成的代码块，它形成一个单独的作用域。凡是在块作用域里面声明的变量，只在当前代码块有效，代码块外部不可见。int a = 12; if (a == 12) { int b = 99; printf("%d %d\n", a, b); // 12 99 } printf("%d\n", a); // 12 printf("%d\n", b); // 出错上面例子中，变量b是在if代码块里面声明的，所以对于大括号外面的代码，这个变量是不存在的。代码块可以嵌套，即代码块内部还有代码块，这时就形成了多层的块作用域。它的规则是：内层代码块可以使用外层声明的变量，但外层不可以使用内层声明的变量。如果内层的变量与外层同名，那么会在当前作用域覆盖外层变量。{ int i = 10; { int i = 20; printf("%d\n", i); // 20 } printf("%d\n", i); // 10 }上面示例中，内层和外层都有一个变量i，每个作用域都会优先使用当前作用域声明的i。最常见的块作用域就是函数，函数内部声明的变量，对于函数外部是不可见的。for循环也是一个块作用域，循环变量只对循环体内部可见，外部是不可见的。for (int i = 0; i < 10; i++) printf("%d\n", i); printf("%d\n", i); // 出错上面示例中，for循环省略了大括号，但依然是一个块作用域，在外部读取循环变量i，编译器就会报错。

C 语言基本语法 C 语言基本语法语句C 语言的代码由一行行语句（statement）组成。语句就是程序执行的一个操作命令。C 语言规定，语句必须使用分号结尾，除非有明确规定可以不写分号。int x = 1;上面就是一个变量声明语句，声明整数变量x，并且将值设为1。多个语句可以写在一行。int x; x = 1;上面示例是两个语句写在一行。所以，语句之间的换行符并不是必需的，只是为了方便阅读代码。一个语句也可以写成多行，这时就要依靠分号判断语句在哪一行结束。int x; x = 1 ;上面示例中，第二个语句x = 1;被拆成了四行。编译器会自动忽略代码里面的换行。单个分号也是有效语句，称为“空语句”，虽然毫无作用。;表达式C 语言的各种计算，主要通过表达式完成。表达式（expression）是一个计算式，用来获取值。1 + 2上面代码就是一个表达式，用来获取1 + 2这个算术计算的结果。表达式加上分号，也可以成为语句，但是没有实际的作用。8; 3 + 4;上面示例是两个表达式，加上分号以后成为语句。表达式与语句的区别主要是两点：语句可以包含表达式，但是表达式本身不构成语句。表达式都有返回值，语句不一定有。因为语句用来执行某个命令，很多时候不需要返回值，比如变量声明语句（int x = 1）就没有返回值。语句块C 语言允许多个语句使用一对大括号{}，组成一个块，也称为复合语句（compounded statement）。在语法上，语句块可以视为多个语句组成的一个复合语句。{ int x; x = 1; }上面示例中，大括号形成了一个语句块。大括号的结尾不需要添加分号。空格C 语言里面的空格，主要用来帮助编译器区分语法单位。如果语法单位不用空格就能区分，空格就不是必须的，只是为了增加代码的可读性。int x = 1; // 等同于 int x=1;上面示例中，赋值号（=）前后有没有空格都可以，因为编译器这里不借助空格，就能区分语法单位。语法单位之间的多个空格，等同于单个空格。int x = 1;上面示例中，各个语法单位之间的多个空格，跟单个空格的效果是一样的。空格还用来表示缩进。多层级的代码有没有缩进，其实对于编译器来说并没有差别，没有缩进的代码也是完全可以运行的。强调代码缩进，只是为了增强代码可读性，便于区分代码块。大多数 C 语言的风格要求是，下一级代码比上一级缩进4个空格。为了书写的紧凑，本书采用缩写两个空格。// 缩进四个空格 if (x > 0) printf("positive\n"); // 缩进两个空格 if (x > 0) printf("positive\n");只包含空格的行被称为空白行，编译器会完全忽略该行。注释注释是对代码的说明，编译器会忽略注释，也就是说，注释对实际代码没有影响。C 语言的注释有两种表示方法。第一种方法是将注释放在/*...*/之间，内部可以分行。/* 注释 */ /* 这是一行注释 */这种注释可以插在行内。int open(char* s /* file name */, int mode);上面示例中，/* file name */用来对函数参数进行说明，跟在它后面的代码依然会有效执行。这种注释一定不能忘记写结束符号*/，否则很容易导致错误。printf("a "); /* 注释一 printf("b "); printf("c "); /* 注释二 */ printf("d ");上面示例的原意是，第一行和第三行代码的尾部，有两个注释。但是，第一行注释忘记写结束符号，导致注释一延续到第三行结束。第二种写法是将注释放在双斜杠//后面，从双斜杠到行尾都属于注释。这种注释只能是单行，可以放在行首，也可以放在一行语句的结尾。这是 C99 标准新增的语法。// 这是一行注释 int x = 1; // 这也是注释不管是哪一种注释，都不能放在双引号里面。双引号里面的注释符号，会成为字符串的一部分，解释为普通符号，失去注释作用。printf("// hello /* world */ ");上面示例中，双引号里面的注释符号，都会被视为普通字符，没有注释作用。编译时，注释会被替换成一个空格，所以min/* space */Value会变成min Value，而不是minValue。printf()基本用法本书的示例会大量用到printf()函数，这里先介绍一下这个函数。printf()的作用是将参数文本输出到屏幕。它名字里面的f代表format（格式化），表示可以定制输出文本的格式。printf("Hello World");上面命令会在屏幕上输出一行文字“Hello World”。printf()不会在行尾自动添加换行符，运行结束后，光标就停留在输出结束的地方，不会自动换行。为了让光标移到下一行的开头，可以在输出文本的结尾，添加一个换行符\n。printf("Hello World\n");如果文本内部有换行，也是通过插入换行符来实现。printf("Hello\nWorld\n");上面示例先输出一个Hello，然后换行，在下一行开头输出World，然后又是一个换行。上面示例也可以写成两个printf()，效果完全一样。printf("Hello\n"); printf("World\n");printf()是在标准库的头文件stdio.h定义的。使用这个函数之前，必须在源码文件头部引入这个头文件。#include <stdio.h> int main(void) { printf("Hello World\n"); }上面示例中，只有在源码头部加上#include <stdio.h>，才能使用printf()这个函数。#include指令的详细解释，请看《预处理器》一章。占位符printf()可以在输出文本中指定占位符。所谓“占位符”，就是这个位置可以用其他值代入。// 输出 There are 3 apples printf("There are %i apples\n", 3);上面示例中，There are %i apples\n是输出文本，里面的%i就是占位符，表示这个位置要用其他值来替换。占位符的第一个字符一律为百分号%，第二个字符表示占位符的类型，%i表示这里代入的值必须是一个整数。printf()的第二个参数就是替换占位符的值，上面的例子是整数3替换%i。执行后的输出结果就是There are 3 apples。常用的占位符除了%i，还有%s表示代入的是字符串。printf("%s will come tonight\n", "Jane");上面示例中，%s表示代入的是一个字符串，所以printf()的第二个参数就必须是字符串，这个例子是Jane。执行后的输出就是Jane will come tonight。输出文本里面可以使用多个占位符。printf("%s says it is %i o'clock\n", "Ben", 21);上面示例中，输出文本%s says it is %i o'clock有两个占位符，第一个是字符串占位符%s，第二个是整数占位符%i，分别对应printf()的第二个参数（Ben）和第三个参数（21）。执行后的输出就是Ben says it is 21 o'clock。printf()参数与占位符是一一对应关系，如果有n个占位符，printf()的参数就应该有n + 1个。如果参数个数少于对应的占位符，printf()可能会输出内存中的任意值。printf()的占位符有许多种类，与 C 语言的数据类型相对应。下面按照字母顺序，列出常用的占位符，方便查找，具体含义在后面章节介绍。%a：十六进制浮点数，字母输出为小写。%A：十六进制浮点数，字母输出为大写。%c：字符。%d：十进制整数。%e：使用科学计数法的浮点数，指数部分的e为小写。%E：使用科学计数法的浮点数，指数部分的E为大写。%i：整数，基本等同于%d。%f：小数（包含float类型和double类型）。%g：6个有效数字的浮点数。整数部分一旦超过6位，就会自动转为科学计数法，指数部分的e为小写。%G：等同于%g，唯一的区别是指数部分的E为大写。%hd：十进制 short int 类型。%ho：八进制 short int 类型。%hx：十六进制 short int 类型。%hu：unsigned short int 类型。%ld：十进制 long int 类型。%lo：八进制 long int 类型。%lx：十六进制 long int 类型。%lu：unsigned long int 类型。%lld：十进制 long long int 类型。%llo：八进制 long long int 类型。%llx：十六进制 long long int 类型。%llu：unsigned long long int 类型。%Le：科学计数法表示的 long double 类型浮点数。%Lf：long double 类型浮点数。%n：已输出的字符串数量。该占位符本身不输出，只将值存储在指定变量之中。%o：八进制整数。%p：指针。%s：字符串。%u：无符号整数（unsigned int）。%x：十六进制整数。%zd：size_t类型。%%：输出一个百分号。输出格式printf()可以定制占位符的输出格式。（1）限定宽度printf()允许限定占位符的最小宽度。printf("%5d\n", 123); // 输出为 " 123"上面示例中，%5d表示这个占位符的宽度至少为5位。如果不满5位，对应的值的前面会添加空格。输出的值默认是右对齐，即输出内容前面会有空格；如果希望改成左对齐，在输出内容后面添加空格，可以在占位符的%的后面插入一个-号。printf("%-5d\n", 123); // 输出为 "123 "上面示例中，输出内容123的后面添加了空格。对于小数，这个限定符会限制所有数字的最小显示宽度。// 输出 " 123.450000" printf("%12f\n", 123.45);上面示例中，%12f表示输出的浮点数最少要占据12位。由于小数的默认显示精度是小数点后6位，所以123.45输出结果的头部会添加2个空格。（2）总是显示正负号默认情况下，printf()不对正数显示+号，只对负数显示-号。如果想让正数也输出+号，可以在占位符的%后面加一个+。printf("%+d\n", 12); // 输出 +12 printf("%+d\n", -12); // 输出 -12上面示例中，%+d可以确保输出的数值，总是带有正负号。（3）限定小数位数输出小数时，有时希望限定小数的位数。举例来说，希望小数点后面只保留两位，占位符可以写成%.2f。// 输出 Number is 0.50 printf("Number is %.2f\n", 0.5);上面示例中，如果希望小数点后面输出3位（0.500），占位符就要写成%.3f。这种写法可以与限定宽度占位符，结合使用。// 输出为 " 0.50" printf("%6.2f\n", 0.5);上面示例中，%6.2f表示输出字符串最小宽度为6，小数位数为2。所以，输出字符串的头部有两个空格。最小宽度和小数位数这两个限定值，都可以用*代替，通过printf()的参数传入。printf("%*.*f\n", 6, 2, 0.5); // 等同于 printf("%6.2f\n", 0.5);上面示例中，%*.*f的两个星号通过printf()的两个参数6和2传入。（4）输出部分字符串%s占位符用来输出字符串，默认是全部输出。如果只想输出开头的部分，可以用%.[m]s指定输出的长度，其中[m]代表一个数字，表示所要输出的长度。// 输出 hello printf("%.5s\n", "hello world");上面示例中，占位符%.5s表示只输出字符串“hello world”的前5个字符，即“hello”。标准库，头文件程序需要用到的功能，不一定需要自己编写，C 语言可能已经自带了。程序员只要去调用这些自带的功能，就省得自己编写代码了。举例来说，printf()这个函数就是 C 语言自带的，只要去调用它，就能实现在屏幕上输出内容。C 语言自带的所有这些功能，统称为“标准库”（standard library），因为它们是写入标准的，到底包括哪些功能，应该怎么使用的，都是规定好的，这样才能保证代码的规范和可移植。不同的功能定义在不同的文件里面，这些文件统称为“头文件”（header file）。如果系统自带某一个功能，就一定还会自带描述这个功能的头文件，比如printf()的头文件就是系统自带的stdio.h。头文件的后缀通常是.h。如果要使用某个功能，就必须先加载对应的头文件，加载使用的是#include命令。这就是为什么使用printf()之前，必须先加载stdio.h的原因。#include <stdio.h>注意，加载头文件的#include语句不需要分号结尾，详见《预处理器》一章。