008-进制-C语言笔记

学习目标

1.【掌握】include预处理指令

2.【掌握】多文件开发

3.【了解】认识进制

4.【掌握】进制之间的互相转换

5.【掌握】原码,反码,补码

6.【掌握】位运算

7.【掌握】变量存储原理

8.【掌握】int类型的修饰符

一、include预处理指令

其实我们早就有接触文件包含这个指令了, 就是#include,它可以将一个文件的全部内容拷贝另一个文件中。

使用语法:

第一种:#include <文件名>

直接到C语言库函数头文件所在的目录中寻找文件

第二种:#include "文件名"

系统会先在源程序当前目录下寻找,若找不到,再到操作系统的path路径中查找,最后才到C语言库函数头文件所在目录中查找

使用注意:

#include指令允许嵌套包含,比如a.h包含b.h,b.h包含c.h,但是不允许递归包含(循环包含),比如 a.h 包含 b.h,b.h 包含 a.h。

使用#include指令可能导致多次包含同一个头文件,降低编译效率,比如下面的情况:

在one.h中声明了一个one函数,在two.h中声明了一个two函数,并且two.h中包含了one.h。

假如我想在main.c中使用one和two两个函数,而且有时候我们并不一定知道two.h中包含了one.h,所以可能会同时引入one.h和two.h。编译预处理之后main.c的代码是这样的:

第1行是由#include "one.h"导致的,第2、3行是由#include "two.h"导致的(因为two.h里面包含了one.h)。可以看出来,one函数被声明了2遍,根本就没有必要,这样会降低编译效率。

为了解决这种重复包含同一个头文件的问题,一般我们的头文件会使用条件编译:

one.h

two.h

以one.h为例:当我们第一次#include "one.h"时,因为没有定义_ONE_H_,所以第1行条件成立,接着在第2行定义了_ONE_H_这个宏,然后在4行声明one函数,最后在6行结束条件编译。

当第二次#include "one.h",因为之前已经定义过_ONE_H_这个宏,所以第1行的条件不成立,直接跳到第6行的#endif,结束条件编译。

就是这么简单的3句代码,防止了one.h的内容被重复包含。

这样子的话,main.c中的:

就变成了:

main.c

第1~6行代码是#include "one.h"引入的,第8~19行代码是#include "two.h"引入的。最终代码为:

这才是我们想要的结果。

二、多文件开发

大家都知道我们的C程序是由1个1个的函数组成的,当我们的程序很大的时候,将这些函数代码写在写在同1个文件之中是绝对不科学。函数太多,不方便管理,并且不利于团队开发。

我们的程序实际上都是分为1个1个的模块的,无论多大的程序都是由1个1个的小功能组成的。模块就是功能相同或者相似的一些函数。在实际开发中,不同的人负责开发不同的功能模块,要使用模块中的功能的话,直接调用就可以了。

如何写模块?

写模块的人,一般情况下要写两个文件。.c源文件  .h头文件。

.h文件之中,写上函数的声明。

.c文件之中,写上函数的实现。

想要调用模块之中的函数,只需要包含这个模块的头文件就可以了。比如我们使用printf函数需要包含stdio.h头文件一样,只要包含了函数的声明,我们就能直接使用函数了。

例如:

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我们还能给模块分组,例如:

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右键,选择New Group可以创建组,进行源文件分组管理。放在组里的源文件其实他的路径是不会改变的:

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注意:New Group只是创建的逻辑目录,如果想要实现真正分组,还得在文件系统目录建立真实的文件夹才行。

三、认识进制

什么是进制?

进制是记数的一种方式,侧重点在于记数的时候,是逢多少进一。比如我们日常生活中用的十进制,逢10进1。C语言中也有进制,C语言能识别的进制有二进制,十进制,八进制,十六进制。多少多少进制就是逢多少进1。

二进制:

逢二进一,每1位用0和1表示。

在C语言的代码中,如果要写1个二进制的数,那么就必须要在这个二进制的数的前面加1个0b的前缀。

C语言没有提供1个个是控制符来将1个整形变量中的数据以二进制的形式输出。

八进制:

逢八进一,每1位 0、1、2、3、4、5、6、7中的任意1位来表示。

在C语言之中,如果要写1个八进制的数,那么就必须要在这个八进制的数的前面加1个前缀0。

%o 会将整形变量中的数据以八进制的形式输出。

十进制:

逢十进一,每1位 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 中的任意一位,逢十进一。

在C语言之中直接写1个整数,默认就是十进制。

%d 是将整形变量中的数据以十进制的形式输出。

十六进制:

逢十六进以,每1位 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 中的任意1位来表示。

如果我们要在C语言中写1个十六进制的数 那么就必须要在这个数的前面加1个前缀0x。

使用%x 将整形变量中的数据以十六进制的形式输出。

例如:

四、进制直接的互相转换

我们先来引入一个概念,当然,C语言中没有规定这些,是便于学习者进行按位运算而自己定义的概念。

数码:一个数的每一位数字,就叫做数码。

数位:数码在这个数中的位置,从右到左,从0开始增长。

基数:每一位数码最多可以由多少个数字来表示,多少进制就是多少基数。

位权 = 数码 * (基数的数位次方)

进制之间的转换:

十进制转二进制:除2取余,直到商为0,再余数倒序

十进制转八进制:除8取余,直到商为0,再余数倒序

十进制转十六进制:除16取余,直到商为0,再余数倒序

二进制转十进制:每一位的位权相加

八进制转十进制:每一位的位权相加

十六进制转十进制:每一位的位权相加

二进制转换八进制:3合1,低位到高位,每3位分成一组,高位不够补0,求出每一组的10进制,再相连

八进制转二进制:3拆1,将八进制的每1个数码,拆成1个三位的二进制,再将这些二进制连起来

二进制转十六进制:4合1,低位到高位,每四位分成1组,高位不够补0,求出每1组的10进制,再相连

十六进制转二进制:1拆4,将十六进制的每1个数码,拆成1个四位的二进制1再将这些二进制连起来

八进制转十六进制:八进制 -> 二进制 ->十六进制

打印二进制的函数:

自己随意写的,网上还有很多功能更多的进制转换函数,需要的自己去谷歌吧。

五、原码,反码,补码

声明1个变量,其实就是在内存之中申请指定字节数(1字节 = 8位)的空间,用来存储数据。无论任何数据在内存之中都是以其二进制的形式存储的,并且是以这个数据的二进制的补码的形式存储的。那什么是补码呢?原码、反码、补码 都是二进制,只不过是二进制的不同的表现形式。

强调:所有的数据都是以其二进制的补码的形式存储在内存之中的

原码:

最高位用来表示符号位,0代表正,1代表负。其他叫数值位,数值位是这个数的绝对值的二进制位。

反码:

正数的反码就是其原码。负数的反码,是在其原码的基础之上,符号位不变,数值位取反。

补码:

正数的补码就是,其原码。负数的补码,是在其反码的基础之上加1。

为什么要用补码来储存数据,因为计算机之中只有加法,没有减法。为了更低成本的计算出结果,所以使用补码来存储数据。如下例子:3 + (-2) = 1

六、位运算

什么叫做位运算?

1个二进制数的每1位来参与运算,参与位运算的前提,是这个数必须是二进制数。并且参与运算的二进制数据必须是补码的形式,并且算出来的结果也是补码。

按位与  &

指的是两个数的二进制的补码,按位进行与运算。如果都为1结果就为1,否则就为0。

注意:任何数按位与1,结果是这个数的最低位

偶数的最低位一定是0,奇数的最低位一定是1。

用1个数去按位与1,如果结果为0,那么这个数一定是1个偶数,如果结果为1,那么这个数一定是1个奇数。

按位或  |

参与按位或的二进制补码,只要有1位为1,那么结果就为1,只有都为0的时候才为0。

按位取反  ~

这是1个单目运算符,只需要1个数据参与,将1变0,0变1

按位异或  ^

参与按位异或的二进制补码,比较对应的每一位,相同为0,不同为1。

实现交换两个变量的值:

按位左移  <<

1个二进制补码按位左移,就是将这个二进制位,向左移动指定的位数,溢出部分丢弃 低位补零。

注意:

1个数按位左移,有可能改变其正负性。

1个数按位左移n位,相当于这个数乘以2的n次方。

16 << 3;  相当于16 * 2的3次方。就是16 * 8 = 128

按位右移  >>

参与按位右移的二进制的补码,向右移动指定的位数,溢出部分补齐,高位补符号位。

注意:

1一个数按位右移,不会改变1个数的正负性。

1个数按位右移n位,相当于这个数除以2的n次方。

七、变量存储原理

声明一个基本数据类型的变量,系统会自动在栈内存从高地址向低地址分配固定字节的内存空间,存储数据是按低位存储到低地址,高位存储到高地址的原则,并且存储在内存中的数据都是以二进制的补码形式存储。

比如声明一个int类型的变量并赋值10。

假如在栈内存中的内存地址是从0x000003 - 0x000000,那么存储数据如下所示:

变量地址:并且这个num变量的地址是低地址,也就是0x000000是变量地址。

八、int类型的修饰符

我们声明1个int类型的变量,会在内存之中申请4个字节的空间,可以存储的数据-2147483647到+2147483648之间的整数。可是有的时候,数据要不了那么大,4个字节就显得很浪费。而有的时候,数据太大,4个字节又不够。这个时候,我们就可以使用int类型的修饰符来解决这个问题了。

int类型的修饰符有short,long,long long。他们可以限定int类型的变量在内存之中占据多少个字节

short

被short修饰的int变量,在内存之中占据2个字节。在不考虑正负的情况可以表示65536个数。最高位表示符号位可以储存-32767到+32768之间的整数。我们可以使用%hd来输出short int 变量的值,如果要声明short int变量的话. 可以省略int。比如:short num = 12;

long

被long修饰的int变量,在内存之中占据8个字节(64位编辑器),使用%ld,输出long int变量的值。并且如果要声明1个long int变量,可以省略int。比如: long num = 100;

long long

被long long 修饰的int变量无论是多少位的系统都占据8个字节,使用%lld来输出long long int 变量的值。并且也可以省略int 。比如: long long num = 100;

unsigned

我们声明1个int类型的变量,占据4个字节,最高位用来表示符号位。但是我们可以使用1个关键字,让这个变量的最高位不表示符号位,全部位数都用来表示数据。这样最小值就只能存储0,但是最大值可以翻番。

signed

要求变量的最高位用来表示符号位,默认就是这样的。所以这个关键词一般没啥用。

六阿哥

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