C 备忘清单

提供基本语法和方法的 C 快速参考备忘单。

入门

hello.c

#include <stdio.h>

int main() {
  printf("Hello World!");
  return 0;
}

使用 gcc 编译 hello.c 源文件

$ gcc -o hello hello.c

运行编译后的二进制文件可执行文件(hello)

$ ./hello
# 输出 => Hello World

变量

int myNum = 15;

int myNum2; // 声明变量 myNum2
// 变量声明后第一次赋值我们称为初始化
// 如果 初始化 和 赋值 在同一行
// 那么我们可以直接称为 定义变量 myNum2
myNum2 = 15; 

int myNum3 = 15;  // myNum3 值为 15
myNum3 = 10;      // 现在 myNum3 值为 10

float myFloatNum = 5.99; // 浮点数
char myLetter = 'D';     // 字符

int x = 5;
int y = 6;
int sum = x + y;  // 添加变量相加
// 声明多个变量
int x = 5, y = 6, z = 50;

常量 Constants

常量在 C 语言中我们一般理解为不能被改变的值,活用常量与符号常量

const int minutesPerHour = 60;
const float PI = 3.14;

最佳实践

const int BIRTHYEAR = 1980;

注释

// 这是一个注释
printf("Hello World!"); // 这是一个注释
/* 多行注释,上面的代码将打印出 Hello World!
到屏幕上,真是太棒了 */

打印文本

printf("I am learning C.");
int testInteger = 5;
printf("Number = %d", testInteger);

float f = 5.99; // 浮点数
printf("Value = %f", f);

short a = 0b1010110;  // 2 进制数字
int b = 02713;        // 8 进制数字
long c = 0X1DAB83;    // 16 进制数字

// 以 8 进制形似输出
printf("a=%ho, b=%o, c=%lo\n", a, b, c);
// 输出 => a=126, b=2713, c=7325603

// 以 10 进制形式输出
printf("a=%hd, b=%d, c=%ld\n", a, b, c);
// 输出 => a=86, b=1483, c=1944451

// 以 16 进制形式输出(字母小写)
printf("a=%hx, b=%x, c=%lx\n", a, b, c);
// 输出 => a=56, b=5cb, c=1dab83

// 以 16 进制形式输出(字母大写)
printf("a=%hX, b=%X, c=%lX\n", a, b, c);
// 输出 => a=56, b=5CB, c=1DAB83

控制空格数

int a1=20, a2=345, a3=700;
int b1=56720, b2=9999, b3=20098;
int c1=233, c2=205, c3=1;
int d1=34, d2=0, d3=23;

printf("%-9d %-9d %-9d\n", a1, a2, a3);
printf("%-9d %-9d %-9d\n", b1, b2, b3);
printf("%-9d %-9d %-9d\n", c1, c2, c3);
printf("%-9d %-9d %-9d\n", d1, d2, d3);

输出结果

20        345       700  
56720     9999      20098
233       205       1    
34        0         23   

%-9d 中,d 表示以 10 进制输出,9 表示最少占 9 个字符的宽度,宽度不足以空格补齐,- 表示左对齐

字符串 Strings

char greetings[] = "Hello World!";
printf("%s", greetings);

访问字符串

char greetings[] = "Hello World!";
printf("%c", greetings[0]);

修改字符串

char greetings[] = "Hello World!";
greetings[0] = 'J';

printf("%s", greetings);
// 输出 "Jello World!"

另一种创建字符串的方法

char greetings[] = {'H','e','l','l','\0'};

printf("%s", greetings);
// 输出 "Hell!"

C 没有 String 类型,使用 char 类型并创建一个字符 array

条件判断

int time = 20;
if (time < 18) {
  printf("再会!");
} else {
  printf("晚上好!");
}
// 输出 -> "晚上好!"
int time = 22;
if (time < 10) {
  printf("早上好!");
} else if (time < 20) {
  printf("再会!");
} else {
  printf("晚上好!");
}
// 输出 -> "晚上好!"

三元运算符

int time = 20;
(time < 18) ? printf("再会!") : printf("晚上好!");

Switch

int day = 4;

switch (day) {
  case 3: printf("周三"); break;
  case 4: printf("周四"); break;
  default:
    printf("期待周末");
}
// 输出 -> "周四" (day 4)

While 循环

int i = 0;

while (i < 5) {
  printf("%d\n", i);
  i++;
}

注意:不要忘记增加条件中使用的变量,否则循环永远不会结束,成为“死循环”!

Do/While 循环

int i = 0;

do {
  printf("%d\n", i);
  i++;
} while (i < 5);

For 循环

int i;

for (i = 0; i < 5; i++) {
  printf("%d\n", i);
}

跳出循环 Break/Continue

int i;

for (i = 0; i < 10; i++) {
  if (i == 4) {
    break;
  }
  printf("%d\n", i);
}

i 等于 4 时跳出循环

int i;

for (i = 0; i < 10; i++) {
  if (i == 4) {
    continue;
  }
  printf("%d\n", i);
}

示例跳过 4 的值

While Break 示例

int i = 0;

while (i < 10) {
  if (i == 4) {
    break;
  }
  printf("%d\n", i);
  i++;
}

While continue 示例

int i = 0;

while (i < 10) {
  i++;
  if (i == 4) {
    continue;
  }
  printf("%d\n", i);
}

数组 Arrays

int myNumbers[] = {25, 50, 75, 100};
printf("%d", myNumbers[0]);
// 输出 25

更改数组元素

int myNumbers[] = {25, 50, 75, 100};
myNumbers[0] = 33;

printf("%d", myNumbers[0]);

循环遍历数组

int myNumbers[] = {25, 50, 75, 100};
int i;

for (i = 0; i < 4; i++) {
  printf("%d\n", myNumbers[i]);
}

设置数组大小

// 声明一个由四个整数组成的数组:
int myNumbers[4];
// 添加元素
myNumbers[0] = 25;
myNumbers[1] = 50;
myNumbers[2] = 75;
myNumbers[3] = 100;

枚举 Enum

enum week { Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun };

定义枚举变量

enum week a, b, c;

enum week { Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } a, b, c;

有了枚举变量,就可以把列表中的值赋给它

enum week { Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun };
enum week a = Mon, b = Wed, c = Sat;
// 或者
enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } a = Mon, b = Wed, c = Sat;

枚举示例应用

enum week {Mon = 1, Tues, Wed, Thurs} day;

scanf("%d", &day);

switch(day){
  case Mon:   puts("Monday"); break;
  case Tues:  puts("Tuesday"); break;
  case Wed:   puts("Wednesday"); break;
  case Thurs: puts("Thursday"); break;
  default:    puts("Error!");
}

用户输入

// 创建一个整数变量来存储我们从用户那里得到的数字
int myNum;

// 要求用户输入一个数字
printf("请输入一个数字: \n");

// 获取并保存用户输入的号码
scanf("%d", &myNum);

// 输出用户输入的数字
printf("您输入的数字: %d", myNum);

用户输入字符串

// 创建一个字符串
char firstName[30];
// 要求用户输入一些文本
printf("输入您的名字: \n");
// 获取并保存文本
scanf("%s", firstName);
// 输出文本
printf("Hello %s.", firstName);

内存地址

创建变量时,会为该变量分配一个内存地址

int myAge = 43;

printf("%p", &myAge);
// 输出:0x7ffe5367e044

要访问它,请使用引用运算符 (&)

创建指针

int myAge = 43;      // 一个 int 变量
printf("%d", myAge); // 输出 myAge(43)的值

// 输出 myAge 的内存地址(0x7ffe5367e044)
printf("%p", &myAge);

指针变量

int myAge = 43;            // 一个 int 变量
int* ptr = &myAge;         // 名为 ptr 的指针变量,用于存储 myAge 的地址

printf("%d\n", myAge);     // 输出 myAge (43) 的值

printf("%p\n", &myAge);   // 输出 myAge 的内存地址(0x7ffe5367e044)

printf("%p\n", ptr);       // 用指针(0x7ffe5367e044)输出myAge的内存地址

取消引用

int myAge = 43;     // 变量声明
int* ptr = &myAge;  // 指针声明

// 参考:用指针输出 myAge 的
// 内存地址(0x7ffe5367e044)
printf("%p\n", ptr);
// 取消引用:用指针输出 myAge 的值 (43)
printf("%d\n", *ptr);

运算符

算术运算符

int myNum = 100 + 50;
int sum1 = 100 + 50;    // 150 (100 + 50)
int sum2 = sum1 + 250;  // 400 (150 + 250)
int sum3 = sum2 + sum2; // 800 (400 + 400)

Operator Name Description Example
+ 将两个值相加 x + y
- 从另一个值中减去一个值 x - y
* 将两个值相乘 x * y
/ 将一个值除以另一个 x / y
% 取模 返回除法余数 x % y
++ 增量 将变量的值增加 1 ++
-- 乘量 将变量的值减 1 --x

赋值运算符

符号 示例 如同
= x = 5 x = 5
+= x += 3 x = x + 3
-= x -= 3 x = x - 3
*= x *= 3 x = x * 3
/= x /= 3 x = x / 3
%= x %= 3 x = x % 3
&= x &= 3 x = x & 3
|= x |= 3 x = x | 3
^= x ^= 3 x = x ^ 3
>>= x >>= 3 x = x >> 3
<<= x <<= 3 x = x << 3

比较运算符

int x = 5;
int y = 3;

printf("%d", x > y);
// 返回 1(真),因为 5 大于 3

符号 名称 示例
== 等于 x == y
!= 不等于 x != y
> 大于 x > y
< 小于 x < y
>= 大于或等于 x >= y
<= 小于或等于 x <= y

比较运算符用于比较两个值

逻辑运算符

符号 名称 说明 示例
&& 逻辑 如果两个语句都为真,则返回真 x < 5 && x < 10
|| 逻辑 如果其中一个语句为真,则返回真 x < 5 || x < 4
! 逻辑 反转结果,如果结果为真则返回假 !(x < 5 && x < 10)

运算符示例

unsigned int a = 60; /* 60 = 0011 1100 */  
unsigned int b = 13; /* 13 = 0000 1101 */
int c = 0;           

c = a & b;      /* 12 = 0000 1100 */ 
printf("Line 1 - c 的值是 %d\n", c );

c = a | b;      /* 61 = 0011 1101 */
printf("Line 2 - c 的值是 %d\n", c );
c = a ^ b;      /* 49 = 0011 0001 */
printf("Line 3 - c 的值是 %d\n", c );
c = ~a;         /*-61 = 1100 0011 */
printf("Line 4 - c 的值是 %d\n", c );
c = a << 2;     /* 240 = 1111 0000 */
printf("Line 5 - c 的值是 %d\n", c );
c = a >> 2;     /* 15 = 0000 1111 */
printf("Line 6 - c 的值是 %d\n", c );

位运算符

运算符 描述 实例
& 按位与操作,按二进制位进行"与"运算 (A & B) 将得到 12 即为 0000 1100
| 按位或运算符,按二进制位进行"或"运算 (A | B) 将得到 61 即为 0011 1101
^ 异或运算符,按二进制位进行"异或"运算 (A ^ B) 将得到 49 即为 0011 0001
~ 取反运算符,按二进制位进行"取反"运算 (~A) 将得到 -61 即为 1100 0011
<< 二进制左移运算符 A << 2 将得到 240 即为 1111 0000
>> 二进制右移运算符 A >> 2 将得到 15 即为 0000 1111

数据类型 Data Types

基本数据类型

数据类型 大小 Size 范围 Range 描述 Description
char 1 字节 −128 ~ 127 单个字符/字母/数字/ASCII
signed char 1 字节 −128 ~ 127 -
unsigned char 1 字节 0 ~ 255 -
int 24 字节 −32,768 ~ 32,767 存储整数
signed int 2 字节 −32,768 ~ 32,767
unsigned int 2 字节 0 ~ 65,535
short int 2 字节 −32,768 ~ 32,767
signed short int 2 字节 −32,768 ~ 32,767
unsigned short int 2 字节 0 ~ 65,535
long int 4 字节 -2,147,483,648 ~ 2,147,483,647
signed long int 4 字节 -2,147,483,648 ~ 2,147,483,647
unsigned long int 4 字节 0 ~ 4,294,967,295
float 4 字节
double 8 字节
long double 10 字节

数据类型

// 创建变量
int myNum = 5;             // 整数
float myFloatNum = 5.99;   // 浮点数
char myLetter = 'D';       // 字符串
// 高精度浮点数据或数字
double myDouble = 3.2325467;
// 打印输出变量
printf("%d\n", myNum);
printf("%f\n", myFloatNum);
printf("%c\n", myLetter);
printf("%lf\n", myDouble);

数据类型 说 明
char 字符型
short 短整型
int 整型
long 长整型
float 单精度浮点型
double 双精度浮点型
void 无类型

基本格式说明符

格式说明符 数据类型
%d%i int 整数
%f float 单精度的十进制类型
%lf double 高精度浮点数据或数字
%c char 字符
%s 用于 strings 字符串

基本格式说明符

short int long
8 进制 %ho %o %lo
10 进制 %hd %d %ld
16 进制 %hx / %hX %x / %X %lx / %lX

数据格式示例

int myNum = 5;
float myFloatNum = 5.99; // 浮点数
char myLetter = 'D';     // 字符串
// 打印输出变量
printf("%d\n", myNum);
printf("%f\n", myFloatNum);
printf("%c\n", myLetter);

预处理器

预处理器指令

指令 描述
#define 定义宏
#include 包含一个源代码文件
#undef 取消已定义的宏
#ifdef 如果宏已经定义,则返回真
#ifndef 如果宏没有定义,则返回真
#if 如果给定条件为真,则编译下面代码
#else #if 的替代方案
#elif 如果 #if 条件为假,当前条件为
#endif 结束一个 #if……#else 条件编译块
#error 当遇到标准错误时,输出错误消息
#pragma 使用标准化方法,向编译器发布特殊的命令到编译器中
// 所有的 MAX_ARRAY_LENGTH 替换为 20
#define MAX_ARRAY_LENGTH 20
// 系统库中获取 stdio.h
#include <stdio.h>
// 本地目录中获取 myheader.h
#include "myheader.h"
#undef  FILE_SIZE
#define FILE_SIZE 42 // 取消已定义并定义为 42

预定义宏

描述
__DATE__ 当前日期,一个以 "MMM DD YYYY" 格式表示的字符常量
__TIME__ 当前时间,一个以 "HH:MM:SS" 格式表示的字符常量
__FILE__ 这会包含当前文件名,一个字符串常量
__LINE__ 这会包含当前行号,一个十进制常量
__STDC__ 当编译器以 ANSI 标准编译时,则定义为 1

ANSI C 定义了许多宏,您可以使用这些宏,但是不能直接修改这些预定义的宏

预定义宏示例

#include <stdio.h>

int main() {
  printf("File :%s\n", __FILE__);
  printf("Date :%s\n", __DATE__);
  printf("Time :%s\n", __TIME__);
  printf("Line :%d\n", __LINE__);
  printf("ANSI :%d\n", __STDC__);
}

宏延续运算符(\)

一个宏通常写在一个单行上。

#define  message_for(a, b)  \
    printf(#a " 和 " #b ": 我们爱你!\n")

如果宏太长,一个单行容纳不下,则使用宏延续运算符 \

字符串常量化运算符(#)

#include <stdio.h>

#define  message_for(a, b)  \
  printf(#a " 和 " #b ": 我们爱你!\n")

int main(void) {
  message_for(Carole, Debra);
  return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

Carole 和 Debra: 我们爱你!

需要把一个宏的参数转换为字符串常量时,使用字符串常量化运算符 #

标记粘贴运算符(##)

#include <stdio.h>

#define tokenpaster(n) \
    printf ("token" #n " = %d", token##n)

int main(void){
  int token34 = 40;
  tokenpaster(34);
  return 0;
}

defined() 运算符

#include <stdio.h>

#if !defined (MESSAGE)
   #define MESSAGE "You wish!"
#endif

int main(void) {
    printf("信息如下: %s\n", \
        MESSAGE);  
    return 0;
}

参数化的宏

int square(int x) {
   return x * x;
}

宏重写上面的代码,如下:

#define square(x) ((x) * (x))

宏名称和左圆括号之间不允许有空格

#include <stdio.h>
#define MAX(x,y) ((x) > (y) ? (x) : (y))

int main(void) {
    printf("20 到 10 之间的最大值是 %d\n", \
        MAX(10, 20));  
    return 0;
}

函数

函数声明和定义

int main() {
  printf("Hello World!");
  return 0;
}

函数由两部分组成

void myFunction() { // 声明 declaration
  // 函数体(要执行的代码)(definition)
}

  • Declaration 声明函数名称、返回类型和参数 (如果有)
  • Definition 函数体 (要执行的代码)

// 函数声明
void myFunction();
// 主要方法
int main() {
  myFunction(); // --> 调用函数
  return 0;
}
void myFunction() {// 函数定义
  printf("晚上好!");
}

调用函数

// 创建函数
void myFunction() {
  printf("晚上好!");
}
int main() {
  myFunction();  // 调用函数
  myFunction();  // 可以被多次调用
  return 0;
}
// 输出 -> "晚上好!"
// 输出 -> "晚上好!"

函数参数

void myFunction(char name[]) {
  printf("Hello %s\n", name);
}
int main() {
  myFunction("Liam");
  myFunction("Jenny");
  return 0;
}
// Hello Liam
// Hello Jenny

多个参数

void myFunction(char name[], int age) {
  printf("你好 %s 你 %d 岁了。\n",name,age);
}
int main() {
  myFunction("Liam", 3);
  myFunction("Jenny", 14);
  return 0;
}
// 你好 Liam 你 3 岁了。
// 你好 Jenny 你 14 岁了。

返回值

int myFunction(int x) {
  return 5 + x;
}

int main() {
  printf("结果: %d", myFunction(3));
  return 0;
}
// 输出 8 (5 + 3)

两个参数

int myFunction(int x, int y) {
  return x + y;
}

int main() {
  printf("结果: %d", myFunction(5, 3));
  // 将结果存储在变量中
  int result = myFunction(5, 3);
  printf("结果 = %d", result);
  return 0;
}
// 结果: 8 (5 + 3)
// 结果 = 8 (5 + 3)

递归示例

int sum(int k);
int main() {
  int result = sum(10);
  printf("%d", result);
  return 0;
}

int sum(int k) {
  if (k > 0) {
    return k + sum(k - 1);
  } else {
    return 0;
  }
}

数学函数

#include <math.h>
printf("%f", sqrt(16));   // 平方根
printf("%f", ceil(1.4));  // 四舍五入 (入)
printf("%f", floor(1.4)); // 四舍五入 (舍)
printf("%f", pow(4, 3));  // x(4)的y(3)次方

  • abs(x) 绝对值
  • acos(x) 反余弦值
  • asin(x) 反正弦值
  • atan(x) 反正切
  • cbrt(x) 立方根
  • cos(x) 余弦
  • exp(x) Ex 的值
  • sin(x) x 的正弦值
  • tan(x) 角度的正切

Structures 结构

创建结构

struct MyStructure {  // 结构声明
  int myNum;     // 成员(int 变量)
  char myLetter; // 成员(char 变量)
}; // 用分号结束结构

创建一个名为 s1 的结构变量

struct myStructure {
  int myNum;
  char myLetter;
};

int main() {
  struct myStructure s1;
  return 0;
}

结构中的字符串

struct myStructure {
  int myNum;
  char myLetter;
  char myString[30]; // String
};

int main() {
  struct myStructure s1;
  strcpy(s1.myString, "Some text");
  // 打印值
  printf("我字符串: %s", s1.myString);
  return 0;
}

使用 strcpy 函数为字符串赋值

访问结构成员

// 创建一个名为 myStructure 的结构
struct myStructure {
  int myNum;
  char myLetter;
};

int main() {
  // 创建一个名为 s1 的 myStructure 结构变量
  struct myStructure s1;
  // 为 s1 的成员赋值
  s1.myNum = 13;
  s1.myLetter = 'B';

  // 创建一个名为 s2 的 myStructure 结构变量
  // 并为其赋值
  struct myStructure s2 = {13, 'B'};
  // 打印值
  printf("My number: %d\n", s1.myNum);
  printf("My letter: %c\n", s1.myLetter);
  return 0;
}

创建不同的结构变量

struct myStructure s1;
struct myStructure s2;
// 为不同的结构变量赋值
s1.myNum = 13;
s1.myLetter = 'B';

s2.myNum = 20;
s2.myLetter = 'C';

复制结构

struct myStructure s1 = {
  13, 'B', "Some text"
};

struct myStructure s2;
s2 = s1;

示例中,将 s1 的值复制到 s2

修改值

// 创建一个结构变量并为其赋值
struct myStructure s1 = {
  13, 'B'
};
// 修改值
s1.myNum = 30;
s1.myLetter = 'C';
// 打印值
printf("%d %c %s",
    s1.myNum,
    s1.myLetter);

文件处理

文件处理函数

函数 描述 Description
fopen() 打开新文件或现有文件
fprintf() 将数据写入文件
fscanf() 从文件中读取数据
fputc() 将一个字符写入文件
fgetc() 从文件中读取一个字符
fclose() 关闭文件
fseek() 将文件指针设置到给定位置
fputw() 将整数写入文件
fgetw() 从文件中读取一个整数
ftell() 返回当前位置
rewind() 将文件指针设置为文件的开头

C 库中有许多函数可以打开/读取/写入/搜索关闭文件

打开模式参数

模式 Mode 描述 Description
r 读取模式打开一个文本文件,允许读取文件
w 模式打开一个文本文件,允许写入文件
a 追加模式打开一个文本文件
如果文件不存在,则会创建一个新文件
r+ 读写模式打开一个文本文件,允许读写文件
w+ 读写模式打开一个文本文件,允许读写文件
a+ 读写模式打开一个文本文件,允许读写文件
rb 读取模式打开二进制文件
wb 写入模式打开二进制文件
ab 追加模式打开二进制文件
rb+ 读写模式打开二进制文件
wb+ 读写模式打开二进制文件
ab+ 读写模式打开二进制文件

打开文件:fopen()

#include<stdio.h>

void main( ) {
  FILE *fp;
  char ch;
  fp = fopen("file_handle.c", "r");

  while (1) {
    ch = fgetc(fp);
    if (ch == EOF)
    break;
    printf("%c", ch);
  }
  fclose(fp);
}

对文件执行所有操作后,必须关闭 fclose() 该文件

写入文件:fprintf()

#include <stdio.h>

main() {
  FILE *fp;
  fp = fopen("file.txt", "w"); // 打开文件
  // 将数据写入文件
  fprintf(fp, "fprintf 的 Hello 文件..\n");
  fclose(fp); // 关闭文件  
}  

读取文件:fscanf()

#include <stdio.h>  
main(){
  FILE *fp;
  char buff[255]; // 创建char数组存储文件数据
  fp = fopen("file.txt", "r");
  while(fscanf(fp, "%s", buff)!=EOF) {
    printf("%s ", buff);
  }
  fclose(fp);
}

写入文件:fputc()

#include <stdio.h>

main(){
  FILE *fp;
  fp = fopen("file1.txt", "w"); // 打开文件
  fputc('a',fp); // 将单个字符写入文件
  fclose(fp);    // 关闭文件
}

读取文件:fgetc()

#include<stdio.h>
#include<conio.h>
void main() {
  FILE *fp;
  char c;
  clrscr();
  fp=fopen("myfile.txt", "r");
  while((c=fgetc(fp))!=EOF){
    printf("%c", c);
  }
  fclose(fp);
  getch();
}

写入文件:fputs()

#include<stdio.h>
#include<conio.h>

void main(){
  FILE *fp;
  clrscr();
  fp = fopen("myfile2.txt","w");
  fputs("hello c programming",fp);
  fclose(fp);
  getch();
}

读取文件:fgets()

#include<stdio.h>
#include<conio.h>

void main() {
  FILE *fp;
  char text[300];
  clrscr();

  fp=fopen("myfile2.txt", "r");
  printf("%s", fgets(text, 200, fp));
  fclose(fp);
  getch();
}

fseek()

#include <stdio.h>
void main(){
  FILE *fp;
  fp = fopen("myfile.txt","w+");
  fputs("This is Book", fp);

  // 将文件指针设置到给定位置
  fseek(fp, 7, SEEK_SET);
  fputs("Kenny Wong", fp);
  fclose(fp);
}

将文件指针设置到给定位置

rewind()

#include<stdio.h>
#include<conio.h>
void main(){
  FILE *fp;
  char c;
  clrscr();
  fp=fopen("file.txt", "r");
  while((c=fgetc(fp)) != EOF){
    printf("%c", c);
  }
  rewind(fp); // 将文件指针移动到文件的开头
  while((c=fgetc(fp)) != EOF){
    printf("%c", c);
  }
  fclose(fp);
  getch();
}
// 输出
// Hello World!Hello World!

ftell()

#include <stdio.h>
#include <conio.h>

void main (){
   FILE *fp;
   int length;
   clrscr();
   fp = fopen("file.txt", "r");
   fseek(fp, 0, SEEK_END);

   length = ftell(fp); // 返回当前位置

   fclose(fp);
   printf("文件大小: %d bytes", length);
   getch();
}
// 输出
// 文件大小: 18 bytes

C 网络编程

网络编程介绍

C使用sockets进行网络通信。包含头文件:

  • #include <sys/socket.h>: 套接字操作,如创建、绑定和监听套接字
  • #include <arpa/inet.h>: IP 地址转换
  • #include <unistd.h>: 关闭套接字等
  • #include <netinet/in.h>: 网络地址结构定义和相关敞亮

创建套接字

网络通信的第一步是创建套接字。套接字是网络通信的基础,通过它可以与远程主机进行数据交换。

服务端

int server_fd, new_socket; // 定义服务器文件描述符和新连接的套接字
int port = 8080; // 服务器使用的端口号

// 创建套接字文件描述符
// AF_INET 表示使用 IPv4 协议,SOCK_STREAM 表示使用 TCP 协议,协议参数通常为 0(默认 TCP)
if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
    perror("socket failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

客户端

int sock = 0;  // 客户端的套接字描述符
struct sockaddr_in serv_addr;  // 定义服务器地址结构体

// 创建套接字
if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
    perror("Socket creation failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

绑定套接字

服务端创建套接字后,需要将其绑定到特定的 IP 地址和端口,以便客户端能够连接。

服务端

struct sockaddr_in address;  // 定义存储地址信息的结构体
address.sin_family = AF_INET;  // 设置地址族为 IPv4
address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  // 将服务器绑定到所有可用的网络接口(即本机的所有 IP 地址)
address.sin_port = htons(port);  // 将端口号转换为网络字节序,大端模式

// 将套接字绑定到指定的地址和端口上
// bind() 将服务器的文件描述符与 IP 地址和端口号进行绑定,以便客户端能够通过该地址和端口访问服务器
if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {
    perror("bind failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

监听和接收连接

服务端在绑定套接字之后,需要进入监听状态,以等待客户端的连接请求。

服务端

// 开始监听客户端连接
// 监听连接请求
// listen() 函数将套接字设置为被动模式,准备接收来自客户端的连接请求
if (listen(server_fd, 3) < 0) {  // 第二个参数 3 表示连接请求的队列大小
    perror("listen failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

int addrlen = sizeof(address);  // 获取地址结构体的大小
// accept() 函数会阻塞等待客户端的连接请求,一旦连接请求到来,创建一个新的套接字 new_socket 用于数据传输
if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {
    perror("accept failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

连接到服务端

客户端使用 connect() 函数连接到服务器的 IP 地址和端口。

客户端

// 设置服务器地址
serv_addr.sin_family = AF_INET;  // 设置地址族为 IPv4
serv_addr.sin_port = htons(port);  // 将端口号转换为网络字节序

// 将 IP 地址转换为二进制并存储在 serv_addr 结构体中
if (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr) <= 0) {
    perror("Invalid address/ Address not supported");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

// 连接服务器
// connect() 函数将客户端的套接字与服务器的地址绑定,从而建立连接
if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
    perror("Connection Failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

发送和接收数据

一旦连接建立,服务端和客户端可以通过套接字发送和接收数据。

服务端

// 服务端从客户端接收数据
char buffer[1024] = {0};  // 缓冲区,用于存储接收的数据
int valread = read(new_socket, buffer, 1024);  // 从客户端读取数据
printf("Client: %s\n", buffer);  // 打印接收到的客户端数据

// 服务端发送响应数据给客户端
const char *response = "Hello from server";  // 响应消息
send(new_socket, response, strlen(response), 0);  // 发送数据到客户端
printf("Server message sent\n");

客户端

// 客户端发送数据给服务端
const char *message = "Hello from client";  // 要发送的消息
send(sock, message, strlen(message), 0);  // 发送数据到服务端
printf("Client message sent\n");

// 客户端从服务端接收响应数据
char buffer[1024] = {0};  // 缓冲区,用于存储接收到的数据
int valread = read(sock, buffer, 1024);  // 读取服务端的响应数据
printf("Server: %s\n", buffer);  // 打印接收到的服务端数据

关闭套接字

完成通信后,双方都应关闭各自的套接字以释放资源。

服务端

// 关闭服务端套接字
close(new_socket);  // 关闭用于数据传输的客户端套接字
close(server_fd);   // 关闭服务器的监听套接字

客户端

// 关闭客户端套接字
close(sock);  // 关闭客户端的套接字

I/O多路复用

多路复用介绍

在网络编程中,服务端可以使用 I/O 多路复用 技术,如 selectpollepoll。这些技术允许服务端同时监听多个文件描述符(如套接字),并在其中一个发生事件时进行处理,提升系统效率。包含头文件:

  • #include <sys/select.h>: 提供 select
  • #include <poll.h>: 提供 poll
  • #include <sys/epoll.h>: 提供epoll

使用select

fd_set read_fds;  // 定义文件描述符集合
FD_ZERO(&read_fds);  // 清空集合
FD_SET(server_socket, &read_fds);  // 将服务端套接字加入集合

int max_fd = server_socket;
int activity = select(max_fd + 1, &read_fds, NULL, NULL, NULL);  // 等待事件发生

if (activity < 0 && errno != EINTR) {
    perror("select error");
}

使用poll

struct pollfd fds[2];  // 定义文件描述符数组
fds[0].fd = server_socket;
fds[0].events = POLLIN;  // 监听读事件

int poll_count = poll(fds, 2, -1);  // 等待事件

if (poll_count < 0) {
    perror("poll error");
}

使用epoll

int epoll_fd = epoll_create1(0);  // 创建 epoll 文件描述符
struct epoll_event event;
event.events = EPOLLIN;
event.data.fd = server_socket;

if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, server_socket, &event) == -1) {
    perror("epoll_ctl failed");
}

struct epoll_event events[10];  // 事件数组
int event_count = epoll_wait(epoll_fd, events, 10, -1);  // 等待事件发生

for (int i = 0; i < event_count; i++) {
    if (events[i].data.fd == server_socket) {
        // 处理服务端套接字上的事件
    }
}

杂项

Docker 运行环境

  • 安装 Docker

  • 创建 Dockerfile 文件

    FROM alpine:3.14
    RUN apk add --no-cache gcc musl-dev
    RUN apk add --no-cache g++
    
  • 生成本地 myalpine 镜像

    docker build -t myalpine .
    
  • 运行映像,把当前路径 ($PWD) 映射至容器的 /test 目录,用 gcc 编译程序,exit返回

    docker run -it -v $PWD:/test myalpine
    root@b1a38bd7107a:/# cd test
    root@b1a38bd7107a:/test# gcc -o hello hello.c
    Hello World
    root@b1a38bd7107a:/test# exit
    exit