【C语言简明教程提纲】(三):字符串与编译预处理

前言

• 本系列C语言教程将补充C语言的基础部分，适合具有一定语言基础的朋友进行复习。
• 第一期： 【C语言简明教程】(一):数据类型,表达式与控制结构-CSDN博客
• 第二期： 【C语言简明教程提纲】(二)：函数你值得拥有-CSDN博客
• 以下是本系列的目录
  • 字符串使用（本节）
  • 编译预处理（本节）
  • 数组与函数
  • 数组定义和引用
  • 指针定义和使用
  • 指针与数组、与字符串、与函数
  • 结构体定义、结构体数组、结构体指针
  • 文件定义和操作。
  • 常用算法
• 关于数值和指针两个难点，可以参考之前写的文章，浅显易懂，适合初学者的朋友
  • 【C语言备课课件】（上）数组array
  • 【C语言备课课件】（下）指针pointer
    

0 前置知识-进制转换

0-1 进制表

• 在 C 语言中，字符串的八进制转义字符和十六进制转义字符本质上是ASCII 数值表示，因此需要简单了解进制转换。

0-2 十六进制 → 十进制（手算方法）

• 十六进制的基数是16。0~9和a~f
• 计算方法：每一位 × 16 的幂 每一位 × 16 的幂每一位×16的幂
• 例如：0 x 41 0x410x41
• 计算就是

4×16¹+1×16⁰=64+1=65

0-3 八进制 → 十进制（手算方法）

• 同样的道理，八进制基数是8。0~7
• 计算方法：每一位 × 8 的幂 每一位 × 8 的幂每一位×8的幂
• 例如：141 ( 八进制 ) 141(八进制)141(八进制)
• 计算就是:

1×8²+4×8¹+1×8⁰=64+32+1=97

1 字符串使用

1-1 字符串定义

• 在 C 语言中并没有专门的string类型，字符串本质上是字符数组，并且以\0（空字符）作为结束标志。

charstr[]="hello";//等价写法charstr[]={'h','e','l','l','o','\0'};

• 在内存中实际存储为：

h e l l o \0

• \0非常重要，它表示字符串结束，许多字符串函数都是依靠它来判断字符串长度的。

sizeof(str)==6

1-2 自定义字符串长度

• 字符串长度可以通过遍历\0计算。

#include<stdio.h>unsignedintmyStrlen(charstr[]){unsignedinti=0;while(str[i]!='\0'){i++;}returni;}intmain(){charstr[]="hello";printf("字符串的长度为%u",myStrlen(str));return0;}

• 当然我们平常肯定用内置的函数

1-3 常用字符串函数

• C 语言在string.h中提供了许多字符串处理函数。

#include<string.h>

• 常用函数如下：

1. strlen:计算字符串长度(不计算 \0)

charstr[]="hello";printf("%d",strlen(str));sizeof(str)//-> 包含 '\0' 的数组总大小strlen(str)//-> 不包括 '\0' 的字符长度

2. strcpy:字符串复制。

chara[20];charb[]="hello";strcpy(a,b);

3. strcat:字符串连接.

chara[20]="hello ";charb[]="world";strcat(a,b);

4. strcmp:字符串比较

printf("%d",strcmp("abc","abd"));

1-4 字符串数组

• 可以定义字符串数组存储多个字符串。

charstr[3][10]={"apple","banana","orange"};

2 转义字符

2-1 定义

• 在字符串中，有些字符无法直接通过键盘输入，或者具有特殊含义，这时就需要使用转义字符（Escape Character）。
• 转义字符以反斜杠\开头。例如：

printf("hello\nworld");

• 其中的\n表示换行符。

2-2 常见转义字符

• 举例：

printf("hello\nworld\n");printf("hello\tworld\n");printf("\\n 表示换行\n");

• 输出：

hello world hello world \n 表示换行

2-3 八进制转义字符

• 转义字符还可以表示ASCII 码字符。格式如下：

\ooo

• 其中ooo为 1~3 位八进制数
• 举例：

printf("\141\n");

• 输出结果为：a，因为141(八进制) = 97(十进制)，而ASCII 码97对应字符为a

2-4 十六进制转义字符

• 格式如下：

\xhh

• 其中：
  • hh为十六进制数
• 举例：

printf("\x61\n");

• 输出结果为：a,因为61(十六进制)= 97(十进制)

2-5 复杂例子

• 我们来看一个稍复杂的例子：

chars[]="a\128b\\\tcd\xdg\n";printf("%d",strlen(s));

• 展开分析为：

a \12//(八进制转义字符只能使用数字 0~7)8b \//(//转义为一个/)\t c d \xd//十六进制转义字符只能使用0~9 A~F a~fg \n

• 故答案为11

3 字符串输入

• 在 C 语言中，字符串本质是字符数组，所以输入字符串的方式和数组类似。常用方法主要有:
  1. scanf
  2. gets（不推荐）
  3. fgets（安全推荐）

3-1 使用scanf输入字符串

#include<stdio.h>intmain(){charstr[20];printf("请输入字符串：");scanf("%s",str);printf("你输入的字符串是：%s\n",str);return0;}

• 注意事项：
  1. %s会自动在字符串末尾加上\0
  2. 遇到空格就结束输入

3-2 使用gets（不推荐）

charstr[20];gets(str);

• 特点：
  • 可以读取空格
  • 遇到换行符\n就停止读取
  • 不安全：无法限制输入长度，容易导致缓冲区溢出
• gets函数已经被弃用

3-3 使用fgets（安全推荐）

#include<stdio.h>intmain(){charstr[20];printf("请输入字符串：");fgets(str,sizeof(str),stdin);printf("你输入的字符串是：%s",str);return0;}

• 说明：
  • 第一个参数是存储字符串的数组
  • 第二个参数是数组大小
  • 第三个参数是输入流，一般为stdin
  • 遇到换行符\n就停止读取
  • 会把换行符\n一起读入，如果不想要可以用：

str[strcspn(str,"\n")]='\0';

3-5 字符输出函数

3-5-1getchar()函数

• 功能：从标准输入（通常是键盘）读取 一个字符，返回类型为 int。
• 函数原型：

intgetchar(void);

• 示例：

#include<stdio.h>intmain(){intc;printf("请输入一个字符：");c=getchar();// 读取一个字符printf("你输入的字符是：%c\n",c);return0;}

• 注意事项：
  • 返回类型为 int，而不是 char，是为了能表示 EOF（-1）。
  • 每次调用只读取 一个字符（包括空格、换行符）。
• 可以配合循环逐个处理字符：

intch;while((ch=getchar())!=EOF){putchar(ch);// 回显输入的字符}

3-5-2putchar()函数

• 功能：向标准输出（通常是屏幕）输出 一个字符。
• 函数原型：

intputchar(intc);

• 示例：

#include<stdio.h>intmain(){charch='A';putchar(ch);// 输出 Aputchar('\n');// 输出换行return0;}

• 特点：
  • 每次只能输出一个字符。
• 可以与 getchar 搭配使用，实现字符回显或处理：

#include<stdio.h>intmain(){intch;printf("输入字符，按 Ctrl+D (Linux) 或 Ctrl+Z (Windows) 结束：\n");while((ch=getchar())!=EOF){putchar(ch);// 输出输入的字符}return0;}

4 字符串与字符数组

4-1 定义区别

• 字符数组：

charstr1[]={'h','e','l','l','o','\0'};

• 字符串字面量指针：

char*str2="hello";

4-2与函数结合

• 数组名作为实参传递：

voidprintArray(chararr[]){...}printArray(str1);// 传递的是首元素地址

• 修改函数内部的内容会影响原数组：

voidmodify(chararr[]){arr[0]='H';}modify(str1);// str1[0]变为'H'

• 字符串字面量指针传入函数：

voidmodify(char*s){s[0]='H';// 未定义行为，通常会崩溃}modify(str2);

5 编译预处理

5-1 定义

• 编译预处理（Preprocessing）是 C 语言编译的第一步，在正式编译前会进行：
  1. 宏定义展开
  2. 头文件包含
  3. 条件编译
  4. 行号信息处理
• 预处理由预处理器（cpp）完成，指令以#开头。

5-2 常用预处理指令

5-3 宏函数

• 宏函数（Macro Function）其实是通过#define定义的带参数的宏，它本质上并不是函数，而是在预处理阶段进行文本替换。
• 语法：

#define宏名(参数1,参数2,...)替换内容

• 例子：

#defineSQUARE(x)((x)*(x))

• 这里SQUARE(x)是宏函数
• (x)*(x))防止宏被放到更复杂表达式中时优先级错误。
• 宏展开时会直接替换：

inta=5;intb=SQUARE(a);// 编译前会变成 ((a)*(a))

• 总之这东西一般不太可能会用((了解为主))

5-3-1 宏函数题目（为什么会考这种啊喂）

• 定义一个宏，用于判断所给出年份是否喂闰年

#defineLEAP_YEAR(y)((((y)%100!=0)&&((y)%4==0))||((y)%400==0))

5-4 条件编译

• C 语言提供几个常用的条件编译指令：

5-4-1ifdef

#include<stdio.h>#defineDEBUGintmain(){#ifdefDEBUGprintf("调试模式开启\n");#endifprintf("程序运行\n");return0;}

• 输出：

调试模式开启 程序运行

• 如果注释掉#define DEBUG，就不会输出“调试模式开启”。

5-4-2ifndef

• #ifdef/#ifndef仅检查宏是否定义，不考虑宏值

#include<stdio.h>#ifndefVERSION#defineVERSION1#endifintmain(){printf("版本号: %d\n",VERSION);return0;}

• 如果VERSION未定义，则定义为 1。
• 如果已经定义，则保留原定义。

5-4-3#if / #elif / #else / #endif

• #if/#elif需要常量表达式，不可以直接写变量。

#include<stdio.h>#definePLATFORM2intmain(){#ifPLATFORM==1printf("Windows 平台\n");#elifPLATFORM==2printf("Linux 平台\n");#elseprintf("其他平台\n");#endifreturn0;}

5-5 文件包含

• 系统头文件：

#include<stdio.h>

• 用户自定义头文件：

#include"myheader.h"

• 区别：
  • < >：系统目录查找
  • " "：先当前目录，再系统目录查找

5-6 常用头文件

小结

• 本节主要介绍了 C 语言的字符串使用、转义字符、字符串输入与数组区别，以及编译预处理相关内容，包括宏定义、宏函数、条件编译和头文件包含。
• 下一节我们将从结构体开始
• 如有错误，欢迎指出!