【C语言】第一章：从变量到数组

系列说明：在学习阶段我就开始着手C语言的笔记并发表博客，本文是对我学习阶段C语言笔记的整理归纳，希望和大家共同进步。什么地方有遗漏欢迎大家指出。

运行环境：本系列所有演示代码均在 Visual Studio 2022（x64）环境下编写。

目录

• 1. 初识C语言：hello world 与开发环境
• 2. 数据类型
• 3. 变量与常量
• 4. 输入输出：printf / scanf
• 5. 操作符
• 6. 分支与循环
• 7. 数组
• 8. 本章小结

正文

1. 初识C语言：hello world 与开发环境

C语言是一门面向过程的编程语言，main 函数是程序的入口，程序总是从 main 函数开始执行。在 VS2022 中新建"空项目"，添加 .c 源文件后即可编写代码。

demo1_第一个C程序

1. //第一个C程序：hello world
2. #include <stdio.h>
4. int main()
5. {
6. // 在屏幕上打印一行文字
7. printf("hello world\n");
9. return 0;
10. }

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预期终端输出：

1. hello world

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说明：

• #include 是"标准输入输出"头文件，printf 的声明在其中。
• \n 是换行转义字符。
• return 0; 表示程序正常结束。

2. 数据类型

C语言为不同类型的数据提供了不同的类型，数据类型决定了数据的大小与含义。

类型	大小（64位VS2022）	说明
char	1 字节	字符型，也可存储小整数
short	2 字节	短整型
int	4 字节	整型
long	4 字节	长整型（VS中与int相同）
long long	8 字节	更长的整型
float	4 字节	单精度浮点型
double	8 字节	双精度浮点型

sizeof 是操作符（不是函数），用来计算一个类型或变量所占内存大小，返回 size_t 类型，用 %zu 打印。由于 sizeof 是操作符，括号内的表达式不会被执行。

demo2_sizeof.c —— 计算各类型大小

1. // demo2_sizeof.c - sizeof计算各数据类型大小（单位：字节）
2. #include <stdio.h>
4. int main()
5. {
6. // sizeof 是操作符，返回 size_t 类型，用 %zu 打印
7. printf("char = %zu\n", sizeof(char));
8. printf("short = %zu\n", sizeof(short));
9. printf("int = %zu\n", sizeof(int));
10. printf("long = %zu\n", sizeof(long));
11. printf("long long = %zu\n", sizeof(long long));
12. printf("float = %zu\n", sizeof(float));
13. printf("double = %zu\n", sizeof(double));
15. return 0;
16. }

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预期终端输出：

1. char = 1
2. short = 2
3. int = 4
4. long = 4
5. long long = 8
6. float = 4
7. double = 8

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3. 变量与常量

C语言中，经常变化的值称为变量，不变的值称为常量。变量在定义时需指定数据类型。

3.1 全局变量与局部变量

• 局部变量：在大括号内部定义的变量，作用域为所在的局部范围，进入作用域创建、出作用域销毁。
• 全局变量：在大括号外部定义的变量，作用域为整个工程，生命周期与程序一致。

当局部变量与全局变量同名时，局部变量优先使用。

demo3_variable.c —— 变量的分类与作用域

1. // demo3_variable.c - 全局变量与局部变量、作用域、生命周期
2. #include <stdio.h>
4. int global = 300; // 全局变量：在函数外部定义，作用于整个工程
6. int main()
7. {
8. int local = 200; // 局部变量：在函数内部定义
10. // 局部变量与全局变量同名时，局部变量优先使用
11. int global = 100;
13. printf("local = %d\n", local);
14. printf("global = %d\n", global);
16. return 0;
17. }

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预期终端输出：

1. local = 200
2. global = 100

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3.2 内存区域

一般我们会关注内存中的三个区域：

• 栈区：存放局部变量（进入作用域创建，出作用域销毁）。
• 堆区：用于动态内存管理（后续文章详解）。
• 静态区：存放全局变量和 static 修饰的变量。

4. 输入输出：printf / scanf

4.1 printf 函数

printf 是格式化输出函数，使用 % 加占位符来格式化输出。

占位符	含义
%d	整型
%f / %lf	float / double
%c	字符
%s	字符串
%zu	size_t 类型
%p	地址
%%	打印百分号
%5d	最少5位，不足左侧补空格
%-5d	最少5位，不足右侧补空格
%.2f	保留2位小数
\n \t \\ \" \'	换行、制表、反斜杠、双引号、单引号转义

printf 的返回值是打印成功的字符个数。

demo4_printf.c —— 占位符与转义字符

1. // demo4_printf.c - printf 占位符与转义字符
2. #include <stdio.h>
4. int main()
5. {
6. int n = 456;
7. double d = 3.14159;
9. // 基本占位符
10. printf("%d\n", n); // 整型
11. printf("%.2f\n", d); // 浮点型保留2位小数
12. printf("%5d\n", n); // 最少5位，不足左侧补空格
13. printf("%-5d|\n", n); // 最少5位，不足右侧补空格
14. printf("%%d\n"); // 打印百分号
15. printf("Tab:\tHi\n"); // 制表符
16. printf("C:\\temp\n"); // 反斜杠转义
18. // printf 的返回值是打印的字符个数（链式）
19. printf("%d\n", printf("%d\n", printf("%d\n", n)));
21. return 0;
22. }

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预期终端输出：

1. 456
2. 3.14
3. 456
4. 456 |
5. %d
6. Tab: Hi
7. C:\temp
8. 456
9. 4
10. 2

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4.2 scanf 函数

scanf 是格式化输入函数。注意：scanf 需要把输入存放到地址中，所以基本类型变量前要加取地址符 &（数组名本身就是地址，不加 &）。

scanf 的返回值是成功读取的数据个数；读取错误或遇到文件结尾返回 EOF。

demo5_scanf.c —— scanf 基本用法与返回值

1. // demo5_scanf.c - scanf 基本用法与返回值
2. #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 // vs2022中使用scanf需要添加这一行代码
3. #include <stdio.h>
5. int main()
6. {
7. int a = 0;
8. int b = 0;
9. char ch = 0;
10. char str[20] = { 0 };
12. // 输入两个整数
13. printf("请输入两个整数: ");
14. int ret = scanf("%d %d", &a, &b);
15. printf("成功读取个数 = %d, a = %d, b = %d\n", ret, a, b);
17. // 读取单个字符（前面加一个空格跳过空白字符）
18. printf("请输入一个字符: ");
19. scanf(" %c", &ch);
20. printf("ch = %c\n", ch);
22. // 读取一行字符串（读到换行停止，用于含空格的字符串）
23. // 注意：%c 读取后缓冲区残留换行，%[^\n] 前加空格可跳过空白
24. printf("请输入一行字符串: ");
25. scanf(" %[^\n]s", str);
26. printf("str = %s\n", str);
28. return 0;
29. }

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预期终端输出（键盘依次输入 10 20、A、hello world）：

1. 请输入两个整数: 成功读取个数 = 2, a = 10, b = 20
2. 请输入一个字符: ch = A
3. 请输入一行字符串: str = hello world

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说明：scanf(" %c", &ch) 中 %c 前的空格用于跳过输入缓冲区中残留的空白字符（如换行），这是读取字符时的常见处理。

5. 操作符

5.1 算术操作符：+ - * / %

• /：两端都是整数时执行整数除法（取商），至少一个为浮点数时执行浮点除法。
• %：取模（求余）运算，只能用于整数；结果符号由第一个操作数决定。

5.2 赋值操作符与复合赋值

• 创建变量时给值叫初始化，之后给值叫赋值。
• 复合赋值：a += 3 等价于 a = a + 3，-= *= /= %= 同理。

5.3 自增自减

• a++：后置，先使用再自增。
• ++a：前置，先自增再使用。
• a--、--a 同理。

5.4 关系操作符

== >= > < <=：符合返回1，不符合返回0。

5.5 逻辑操作符

• &&：逻辑与。左侧为0时短路，右侧不执行。
• ||：逻辑或。左侧非0时短路，右侧不执行。
• !：逻辑取反。

5.6 条件操作符（三目）

表达式1 ? 表达式2 : 表达式3：表达式1为真执行2，为假执行3。

demo6_operator.c —— 常见操作符

1. // demo6_operator.c - 常见操作符：算术、赋值、自增自减、逻辑短路
2. #include <stdio.h>
4. int main()
5. {
6. // 算术操作符：整数除法与浮点除法
7. float x = 6 / 4; // 两端都是整数 => 整数除法，商为1
8. float y = 6.0 / 4; // 至少一个浮点数 => 浮点除法
9. printf("6/4 = %.1f\n", x);
10. printf("6.0/4 = %.1f\n", y);
12. // 取模运算，结果的符号由第一个操作数决定
13. printf("11%%-5 = %d\n", 11 % -5);
14. printf("-11%%5 = %d\n", -11 % 5);
16. // 自增自减：前置先自增再使用，后置先使用再自增
17. int a = 5;
18. int b = a++; // b=5, a=6
19. printf("b=a++ => b=%d, a=%d\n", b, a);
20. int c = 5;
21. int d = ++c; // d=6, c=6
22. printf("d=++c => d=%d, c=%d\n", d, c);
24. // 逻辑短路：&& 左侧为0，右侧不执行
25. int i = 0;
26. int ret = (0 && ++i); // ++i 被短路，不执行
27. printf("短路后 i = %d, ret = %d\n", i, ret);
29. return 0;
30. }

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预期终端输出：

1. 6/4 = 1.0
2. 6.0/4 = 1.5
3. 11%-5 = 1
4. -11%5 = -1
5. b=a++ => b=5, a=6
6. d=++c => d=6, c=6
7. 短路后 i = 0, ret = 0

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6. 分支与循环

C语言是结构化程序设计语言，所有逻辑可拆解为顺序、选择、循环三种结构的组合。

6.1 if 语句

if 根据表达式的"真/假"（0为假，非0为真）决定是否执行。控制多条语句必须用大括号 {}。

6.2 switch 语句

switch 用于"多值匹配"，表达式必须是整型，case 后必须是整型常量。case 具有穿透性，需用 break 终止；default 处理所有不匹配的情况。

6.3 循环

• while：先判断后执行，适合循环次数不确定的场景。
• for：将"初始化、判断、调整"集中一处，最常用。
• do-while：至少执行一次。
• break：终止循环；continue：跳过本次循环剩余代码，进入下一次。
• goto：快速跳转，能不用尽量不用（多层循环跳出除外）。

demo7_loop.c —— 分支与循环综合

1. // demo7_loop.c - 分支与循环综合：3的倍数之和、质数判断、多组输入
2. #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
3. #include <stdio.h>
5. int main()
6. {
7. // 1. 计算 1~100 中 3 的倍数之和
8. int sum = 0;
9. for (int i = 3; i <= 100; i += 3)
10. {
11. sum += i;
12. }
13. printf("3的倍数之和 = %d\n", sum);
15. // 2. 判断一个正整数是否为质数
16. int n = 0;
17. printf("请输入一个正整数: ");
18. scanf("%d", &n);
19. int flag = 1; // 假设是质数
20. for (int i = 2; i < n; i++)
21. {
22. if (n % i == 0)
23. {
24. flag = 0; // 能整除则不是质数
25. break;
26. }
27. }
28. if (flag && n > 1)
29. printf("%d 是质数\n", n);
30. else
31. printf("%d 不是质数\n", n);
33. // 3. 多组输入：读到文件结尾(EOF)为止
34. int m = 0;
35. int cnt = 0;
36. while (scanf("%d", &m) != EOF)
37. {
38. cnt++;
39. }
40. printf("共读取 %d 个整数\n", cnt);
42. return 0;
43. }

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预期终端输出（键盘输入 7，再输入 5 6 7 8 后按 Ctrl+Z 结束）：

1. 3的倍数之和 = 1683
2. 请输入一个正整数: 7 是质数
3. 共读取 4 个整数

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7. 数组

数组是一类相同类型元素的集合。

7.1 一维数组

定义：类型 数组名[常量]，例如 int arr[5];

初始化：

1. int arr1[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; // 完全初始化
2. int arr2[10] = {0}; // 不完全初始化，其余补0
3. int arr3[] = {1,2,3}; // 省略长度，由初始化列表决定

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访问：下标从0开始，arr 访问第 i 个元素。

元素个数：int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

特点：数组元素在内存中连续存放。

7.2 二维数组

• 把一维数组作为数组的元素，就构成二维数组，即"数组的数组"。
• 初始化：先存满一行再存下一行；分行初始化用 {}；可以省略行数，但不能省略列数。
• 二维数组元素在内存中也是连续存放的（按行）。

demo8_array.c —— 一维与二维数组

1. // demo8_array.c - 一维与二维数组：定义、访问、内存连续存放、元素个数
2. #include <stdio.h>
4. int main()
5. {
6. // 一维数组：完全初始化 / 不完全初始化 / 省略长度
7. int arr1[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
8. int arr2[5] = { 1, 2 }; // 其余补0
9. int arr3[] = { 1, 2, 3 }; // 由初始化列表决定长度3
11. // 计算元素个数
12. int sz = sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0]);
13. printf("arr1 元素个数 = %d\n", sz);
15. // 打印一维数组元素及其地址（连续存放）
16. printf("arr1 的地址: %p\n", arr1);
17. for (int i = 0; i < 5; i++)
18. {
19. printf("&arr1[%d] = %p\n", i, &arr1[i]);
20. }
22. // 二维数组：分行初始化
23. int matrix[3][5] = { {1, 2}, {3, 4, 5}, {6, 7} };
24. printf("二维数组打印:\n");
25. for (int i = 0; i < 3; i++)
26. {
27. for (int j = 0; j < 5; j++)
28. {
29. printf("%d ", matrix[i][j]);
30. }
31. printf("\n");
32. }
34. return 0;
35. }

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预期终端输出（地址数值每次运行可能不同，间隔规律相同）：

1. arr1 元素个数 = 5
2. arr1 的地址: 00000057FB4FFB30
3. &arr1[0] = 00000057FB4FFB30
4. &arr1[1] = 00000057FB4FFB34
5. &arr1[2] = 00000057FB4FFB38
6. &arr1[3] = 00000057FB4FFB3C
7. &arr1[4] = 00000057FB4FFB40
8. 二维数组打印:
9. 1 2 0 0 0
10. 3 4 5 0 0
11. 6 7 0 0 0

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变长数组：C99 支持 int arr[n];（n为变量），但 VS2022 内置编译器暂不支持变长数组，需用常量指定数组大小。

8. 本章小结

本章介绍了C语言的基础：

• 数据类型：char / short / int / long / long long / float / double ，sizeof 用于计算大小。
• 变量与常量：全局/局部变量、作用域、生命周期、内存三大区域。
• 输入输出：printf 占位符与返回值、scanf 取地址与返回值。
• 操作符：算术 / 赋值 / 自增自减 / 关系 / 逻辑 / 条件操作符。
• 分支与循环：if / switch、for / while / do-while、break / continue。
• 数组：一维/二维数组定义、初始化、连续存放、元素个数计算。

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声明：本文为个人学习笔记，基于笔者学习内容整理，代码均在 VS2022 环境验证通过。