你好,我是胡光。从今天开始,我将带你正式进入 C 语言的编程世界。我们总会听到这样一种说法:兴趣是最好的老师。引起你对编程的兴趣,就是今天这讲的目的。如果你之前对于 C 语言的认知还停留在黑白纯色阶段的话,今天就让我们一起来进入一个彩色的 C 语言世界,来,跟我一起给它点儿颜色!

今日任务

先来看看今天这10分钟,我们要完成的任务。今天你将会学到如何设计一个读入字符串,并且按照字符串信息中规定的颜色,输出相应颜色文本内容的方法程序。

例如当我们:

下面这张图呢,就是当你完成这个任务时,你程序应该有的一个输出效果:

那么想完成这个任务,我们都需要做哪些准备呢?又有哪些概念需要我们理解和掌握的?请你多点耐心,听我一步步讲。

必知必会,查缺补漏

1.输出函数:让计算机“说出话”

我还记得我当年学习C语言的时候,最兴奋的地方就是计算机可以根据我的“指令”打印出一句我想说的话来。这个功能虽然简单,但它也预示着我们可以初步“控制”计算机了。下面我附了一段代码,代码后面有相应的中文说明,你可以先看看。

#include <stdio.h> // 文件包含,之所以能使用 printf,跟这行代码有关

int main() {       // 主函数部分,整个程序的入口位置
    printf("hello my friend!"); // 打印函数
    return 0;      // 暂不介绍,不是重点
}

不知道你有没有理解这段代码,我多啰嗦两句。上面代码中,// 后面的内容属于注释,它是用来说明代码功能的,不属于程序部分,而且就算写在程序里面,也不会影响程序逻辑的正确性。

如果你在编译器中运行上面这段程序,就会看到如下一段输出:

hello my friend!

恭喜你,现在你已经成功与我们的计算机朋友打招呼了,这是一个好的开始,不是么?

printf 函数就是所谓的“输出函数”,现在你可以尝试在 printf 函数的双引号中间换一些其他内容,来试试效果了。但要注意,printf 后面的括号和双引号(且是英文输入法环境下)是必须要有的,其中双引号里面的内容才是最后程序输出的内容。至于为什么是这样,你也不用想,一开始,先死记住就可以了,或者换句话说,这就是规则。有些规则,本来就没有为什么。

我学习计算机的时候,我的老师就让我把上面的代码敲了N遍,最后都成了肌肉记忆。现在想想,也是这么回事。

上面那段代码,如果你玩够了的话,可以将 printf 函数换成下面的内容,看看输出结果:

printf("Hi, my friend:\n\tthis is the first day I know you.");

你所看到的输出内容,应该与下面这段内容相似:

Hi, my friend:
    this is the first day I know you.

我们看到有了换行效果,且第二行开头有了缩进。

你要是使用过Word的话,应该知道 Tab 键吧,对,\t 的效果就相当于在相应位置敲击了 Tab 键, \n 的效果就相当于敲击了换行。在C语言中,\t、\n都属于转义字符,还是和上面一样,它是C语言定义的规则,你也先不用问为什么,记住它,然后多用几次就可以了。下面这个表里,我还给出了一些更多的转义字符,你可以拿来玩一玩。

2.类型与变量:组织语言让计算机理解你的意思

现在我们来假设一个场景,在一片硝烟弥漫的战场上,你身处其中,需要将战况传回指挥部,以便指挥官做出下一步的战斗指示,你可能会将如下信息回传:

报告指挥官,敌军兵力大致如下:
重步兵:100人
坦克:4辆
火箭炮:6门
报告完毕,请总部做出下一步战斗指示!

这个场景中,100、4、6 都是对抽象的战场环境的客观且具体的数字描述。

现实世界就像这个战场一样,是抽象的,而计算机的世界是具体的、可计算的。从现在开始,你应该注意学习如何将现实世界的“信息”,映射到计算机世界中“数据”的技巧。

下面就来看现实生活中几种常见的信息,以及相应信息在计算机中的表示:

在上表中,金拱门有多少家,是一个整数,因为不可能出现0.5这样的半家,所以在计算机中表示为int的整数类型;巨人的身高则有零有整,所以在计算机中表示为float或double的浮点数类型;而一个人的名字就不能用数字类型来表示了,而是采用字符串类型来存储。

可以看到,我们说到的这几种基础数据类型,用来代表不同种类的信息。

在现实生活中,你可能会把各种信息记录在纸条上,或者本子的某个地方。在程序中,我们把这些信息,记录在一些叫做“变量”的东西里面。注意,类型和变量是两个完全不同的概念。

下面我们来看一个简单的变量示例:

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 167, b = 543;   //定义变量a,b
    printf("%d + %d = %d\n", a, b, a + b);
    return 0;
}

在上面的程序中,a、b就是变量,167、543就是数据。那么167、543这样的数据是什么类型呢?我们看到它们是整数,所以用的是int 。可以看到,我们定义了两个整数型变量a、b,并把数据167、543分别放到了变量a和变量b里,进而实现了程序目的。

所以,这里我划个重点,变量是用来存储数据的。你理解了吧?

上面例子中的 printf 函数虽然复杂一点儿,但其实简单来说就只有如下两部分:

  1. “%d + %d = %d\n”叫做格式控制字符串,其中 %d 是整型的“格式占位符”。
  2. a, b, a + b叫做参数列表,每一项依次对应一个“格式占位符”要输出的内容。

“格式占位符”与参数列表中的项一一对应,按照顺序,第一个%d与a对应,第二个%d与b对应,第三个%d与a+b对应。在输出内容时,会被替换成为对应项的内容。例如,上述程序的输出结果如下图所示:

你会看到,相应的 %d 被按顺序替换成了变量 a、变量 b以及表达式 a + b 的内容。

我们利用 printf 函数输出了二者加法表达式的值。至此,这个程序之于我们而言,已经具备了一个简单计算器的基本功能了。

下表是一些常用的“类型”与其“格式占位符”之间的对应关系,同样,还是不用问为什么,先试着去用,把它当做规则记住就可以了。

3.输入函数:让计算机“捡起”你的话

前面,我们已经看过了printf 函数的输出功能,它可以把程序中数据信息输出到屏幕上,这个屏幕,就是现在我们与程序交互的最基本的场所,以后你还会接触其他交互形式,但不急,慢慢来。

你可以把这个屏幕想象成一个桌子,你和计算机坐在桌子的两侧,当程序执行到 printf 的时候,计算机会把数据放到这个桌子上。那么这个时候,如果你往桌子上放了一些数据,计算机如何把这些数据信息“捡起来”呢?

看到这里,请在你的编译器中,输入如下程序:

#include <stdio.h>

int main() {
    int a, b; //定义变量a,b
    scanf("%d%d", &a, &b); // 输入函数
    printf("%d + %d = %d", a, b, a + b); //输出函数
    return 0;
}

代码的第5行中,有一个 scanf 函数,它会帮计算机把你放在屏幕上的数据“捡起来”,就像上文中说的“变量是用来存放数据的”,计算机会把捡起来的数据存储在 a、b 两个变量中。

注意:a、b 两个变量前面有一个特殊的符号&(取地址符),在这里暂不做过多解释。

当你运行上面这段程序后,可能会得到如下效果:

192 567
192 + 567 = 759

第一行是你放到屏幕上的信息,第二行是计算机放到屏幕上的信息。

有了输入函数以后,面对每次不同的计算需求,就不需要修改程序代码了,我们可以直接在屏幕上输入两个需要计算的数据,计算机就会给我们一个满意的答案。

最后我们来看看输入输出函数的返回值:

一起动手,搞事情

下面我给出两道思考题,希望你能尽量自己动手查资料解决。

以后,基本每堂课我都会留一些你抬抬脚就能解决的问题,不太简单,可绝不会难上天。我尽量控制,也欢迎你在专栏下面留下意见和建议,更欢迎你将思考过程留在专栏下面。

思考题(1):位数输出

计算一个输入整数的十进制表示的位数?
条件1:允许有多余输出的情况下,怎么实现?
条件2:只允许输出数字位数的时候,又该怎么实现?
请单纯考虑使用 printf 一族函数方法实现。

思考题(2):读入一行字符串

请大家自行实现一个读入一行字符串,并且输出相关内容的程序,思考如下:
条件1:如果字符串中没有空格,怎么实现?
条件2:如果字符串中有空格,又该怎么实现?
请单纯考虑用 scanf 一族函数方法实现。

“hello world”显示什么颜色,你做主

前面我们讲了如何使用输出函数让计算机显示什么,又讲了如何利用类型与变量等组织一句计算机可以理解的话语,以及如何让计算机接收到你想传达信息的渠道。接下来,就回到我们今天的任务:按照字符串信息中规定的颜色,输出相应颜色文本内容的方法程序。

在我讲输出函数的时候,提到转义字符,其中有一个转义字符就是用来操作颜色的,它就是:\033。下面就让我们具体看一下,它是如何工作的。

设置颜色,以 \033 开始,也以 \033 结束,这种首尾呼应的结构对记忆比较友好。具体格式如下:

格式:\033[属性代码{;属性代码...}m输出内容\033[0m

我们来介绍几个属性代码,并加以使用:

如果你在你的 Linux 环境中输入如下代码:

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("\033[1;4;33mhello color\033[0m");
    return 0;  
}

运行以后,你就会在终端看到一行高亮且带有下划线的“hello color”字符串。如下图所示:

至此,我们就准备好了完成课程任务的所有基本元素了,下面,就请你自行尝试一下本任务吧,即使做不出来,也不用担心,我会上传参考代码。

参考代码中,会涉及一些我们后续才会学到的编码技巧,你暂时看不懂也没关系,只需要欣赏它就好了。毕竟,想要进入一个行业的前提,是要懂得这个行业的审美标准。

课程小结

今天是我们第一次真正接触C语言,所涉及的专业词汇可能有点多,你可能看完后对一些概念也是分不太清楚,但不要担心,当你接触的多了,这些术语渐渐都会清晰明白。下面呢,我来给你总结以下今天的重点内容:

  1. printf 函数是用来输出内容的方法,包含了格式控制字符串和参数列表两部分。
  2. 类型和变量是两个完全不同的概念,变量是用来存储数据的。
  3. 使用格式占位符的时候,需要对应到相关类型,整型对应到 %d,字符型对应到 %c,浮点型对应到 %f,双精度浮点型对应到 %lf。

总之,今天这堂课你已经知道如何和计算机打招呼,以及如何让计算机“听”你说的话了。

我是胡光,这是我带你第一次接触C语言,你还有什么疑惑或其他想知道的,我们留言区见。

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