撰寫第一支程式!!

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void main() {
	
    /* some comments */

	printf("Hello World!");
	
	system("PAUSE");
	return 0;
}

我們一步一步拆開來看看

First Block

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

這是在 C program 編譯之前要處理的內容，我們稱為預處理命令（preprocessing command）。預處理命令還有很多，它們也都以 # 開頭，並且不用分號結尾。
而 stdio 是 standard input output 的縮寫，也就是有關輸入輸出的標頭檔（head file）
stdlib 也就是 standard library，包含了 C 與 C++ 裡最常用的一些函數。

Second Block

void main()

main function，從這裡開始執行 C program。

Third Block

/* some comments */

註解，C program 不會編譯執行裡面的任何內容。單行註解的話使用雙斜線 //

Fourth Block

printf("Hello World!");

printf 指令可以輸出內容顯示在螢幕上。

Fifth Block

system(“PAUSE”);
return 0;

程式暫停，按任意鍵繼續。

Steps to Write C Programs and Get the Output

• 以下四個步驟任何 C program 都要遵循的步驟，對所有專案都通用。
• 無論是只有數行的小程式或是包含好幾個檔案的大專案無一例外。

1. Create
2. Compile
3. Execute or Run
4. Get the Output

資料型態 Data Type

• 資料型態（data type）是在執行程式時用來定義變數（variable）的。
• 變數、常數（constant）和陣列（array）在記憶體所佔的空間大小是由資料型態所決定的。
• C 的基本資料型態主要區分為：

列舉 (enum 或 enumeration) 是另一種複合型別，主要是用在宣告僅有少數值的型別，像是一星期內的日期 (day of week) 或是一年內的月份等。

Basic data types – Integer

• 整數資料型態（integer data type）允許變數來儲存數值（numeric values）。
• 關鍵字 int 是用來宣告整數資料型態。
• 記憶體所佔的儲存空間可以是 2、4 或 8 byte。配置的記憶體長度在不同編譯器上各不相同，可容納的大小各不相同。

Basic data types – Floating Point

• 浮點數（floating point）是用來將實數數位化表示的一種表示法，簡單來講就是可以用來宣告含小數點的數字。我們現在使用的是由 IEEE 制定的浮點數表示標準。
• 資料型態分為兩種：
  1. float
  2. double
• 而兩者的差異在於「精確度」。
  

Basic data types – Character

• 字元（character）資料型態只允許變數儲存一個字元。
• 所佔用的記憶體空間為 1 byte。
• 用來儲存英文字母及 ASCII 碼。（字元可以跟整數型態互相轉換，也就是 ASCII 碼）
• 關鍵字 %c 用來宣告字元資料型態。

ASCII Code

變數 Variable

Variable is a named location in a memory where a program can manipulate the data. This location is used to hold the value of the variable.

• 在程式設計的過程中，我們會需要紀錄某些資料，我們需要把這些資料紀錄在記憶體的某個位址中，並且給它一個名稱，這就是所謂的變數。
• 變數的值（value）可以在程式中發生變化。
• 變數可被宣告成任何 data type。

Rules for naming C variable

• 變數名稱必須是由英文字母或是底線（）開頭。
• 英文字母大小寫有差。
• 可以由數字或字母組成。
• 除了底線以外，不得使用任何特殊符號
• 不能跟 C語言的保留字（reserved word）相同。
• 舉例合格的變數名稱：
  1. sum
  2. height
  3. value

保留字 Reserved word

變數宣告與初始化 Declaring and initializing C variables

• 在 C 語言裡變數需要在使用前進行宣告。
• 而變數初始化（variable initialization）是指設定變數的值（value）。

變數宣告需要在變數「初次」使用前完成，不可在其被使用後才進行宣告。
至於宣告的位置並沒有特別規定，可以在任何地方進行宣告。
不過還是習慣於最一開始的時候先進行宣告。

常數 Constant

• C 常數觀念跟變數一樣，唯一的差別是：一旦定義其值，程式將無法對其進行修改。簡單來說，常數就是一個「唯讀」的變數。
• 代數（algebra）裡所謂的常數與程式語言裡的常數概念上有些不同：
  • 代數中的常數，例如：在 $?(?)=?^3+?$ 中的 $?$ 表示在自變數與因變數改變時維持固定的數字，它的值不是問題觀察的重點，但可以是某些合理的數字中的一個。
  • 程式語言中的常數在觀念上和程式中的變數是一致的，也就是說，常數是一個 CPU 紀錄數值資料的地方，只是 CPU 在整個程式執行過程中，只會去讀取該資料，而不會修改它。
• 經宣告並給定初始值後，就不再（且不允許）變更其數值的資料。

C 語言的變數四要件

• C 語言變數包含四個要件：
  1. 資料型態 Data type
  2. 識別字 Identifier
     • 電腦程式中，編譯器或是直譯器會透過識別字來了解程式碼的意義，有些識別字是內建的，像是保留字、內建變數、內建函式、標準函式庫的韓式等等。有些識別字則是程式設計者宣告後創造出來的，像是變數。
  3. 值 value
  4. 可視度 Scope
     • Scope 較白話的講法應該可以解釋為「變數範圍」，涉及許多層次，由小到大可以分為：區塊可見（block scope）、函式可見（function scope）、區域可見（local scope）、全域可見（global scope）。詳細內容之後還會再提到。

printf & scanf

• 輸入輸出函式（printf, scanf）是 C語言非常重要的函式，也是 C語言必學的兩個函式。在 C語言的程式中，幾乎每一個程式都會使用到這兩個函式，尤其是輸出函式。
• 如果程式中需要使用 printf 或者是 scanf，那麼在撰寫時就需要引用標頭檔（head file）stdio.h。stdio 為 standard input output 的縮寫，而這兩個函式就包含在這個標頭檔裡。
• 學習 C 的過程中，通常是從主控台（也就是文字模式）開始，為了與程式互動，在主控台下輸出程式結果，或是從主控台取得使用者的輸入資料是基本需求。其中 printf 的功能很強大，用法靈活，比較難掌握；而 scanf 用法相對比較固定。

printf

• printf，print format 的縮寫。

Syntax:

# include <stdio.h>
int printf (const char *format, ...);

標準語法如上。
以下舉幾個例子來示範 printf 的使用方法。

printf("字符串\n");

# include <stdio.h>
int main(void)
{
    printf("Hello World!\n");
    return 0;
}

• 其中 \n 表示換行的意思，是一個跳脫字元。
• n 為 new line 的縮寫。
• 除此之外要注意的是，printf 裡必須使用雙引號（"），雙引號內的字幅串可以是英文，也可以是中文。

printf("輸出控制符"，輸出參數);

# include <stdio.h>
int main(void)
{
    int i = 10;
    printf("%d\n", i);  
    return 0;
}

• 這個程式的意思就是讓變數 i 以十進制的方式輸出。
• 不過 i 本身就是十進制，又為甚麼還要將 i 以十進制輸出？因為程式碼中，雖然寫的是 i=10，但是在記憶體中並不是將「10」這個十進制的值存進去，而是以二進制的方式存進去。所以我們在輸出的時候就必須要有「輸出控制符」（或稱格式指定字，format specifier）來告訴系統應該怎麼解讀這個二進制的數值。

跳脫字元 Escape Character

格式指定字 Format Specifier

scanf

• scanf，scan format 的縮寫。
• scanf 與 printf 的用法幾乎完全一樣。但是需要注意以下兩點：
  1. scanf 裡面絕對不要包含 \n
  2. scanf 後面不是直接放變數，前面需要再加上 & ，不過字元或陣列不需要加上& （至於為甚麼，等之後上到指標的時候會再解釋）。

以下也示範幾個例子說明 scanf 的使用方法。

#include <stdio.h> 
int main() { 
	int a = 0, b = 0, c = 0, d = 0; 
	scanf("%d", &a); 
	scanf("%d", &b);
	printf("a+b = %d\n", a+b); 

	scanf("%d %d", &c, &d); 
	printf("c*d = %d", c*d); 
	
	return 0; 
}

從鍵盤上輸入 12，按下 Enter 鍵之後，scanf() 就會讀取輸入數據並給定給變數 a，本次輸入結束。接著執行下一個 scanf()，再從鍵盤輸入 60，按下 Enter 鍵就會將 60 給定給變數 b。
後面的 scanf() 有兩個用空格分開的 %d，後面跟著兩個變數 c、d，這個代表我們要一次輸入兩個整數，並且會分別給定給 c 和 d。注意，%d %d 之間是有空格的，所以我們在輸入數據時也要有空格。對於 scanf()，輸入數據的格式要和控制字符串的格式一樣。

scanf(“%d %d”, &a, &b); // 獲取使用者輸入的兩個整數，分別給定變數a和b
printf(“%d %d”, a, b); // 將變數a和b的值在螢幕上輸出

scanf 和 printf 非常相似，只是功能相反。

兩者都有格式控制字符串，都有變數，不同的是 scanf 的變數前需要加一個 & 符號。
而 &稱為取址符號，也就是可以獲得變數在記憶體的位址。（詳細內容會在指標單元詳細介紹）

#include <stdio.h>
int main() {
	int a, b, c; 
	scanf("%d %d", &a, &b); 
	printf("a+b=%d\n", a+b); 

	scanf("%d %d", &a, &b); 
	printf("a+b=%d\n", a+b); 

	scanf("%d, %d, %d", &a, &b, &c); 
	printf("a+b+c=%d\n", a+b+c);

	scanf("%d is bigger than %d", &a, &b); 
	printf("a-b=%d\n", a-b); 

	return 0; 
}

1. 第一個scanf()格式控制符為”%d %d”，中間只有一個空格，但是輸入時，多輸入一個空格。
2. 第二個scanf()格式控制符為”%d %d”，中間有兩個空格，輸入卻只輸入一個。不過就算如此，print 出來的格式是正確的。這代表scanf()對輸入數據之間的空格處理比較寬鬆，並沒有嚴格要求空格的對應數量，只要有空格就可以了。
3. 第三個scanf()的控制符”%d, %d, %d”，中間用逗號分隔，所以輸入的整數也要用逗號分隔。
4. 第四個scanf()要求兩整數之間以is bigger than分隔。

使用者每次按下 Enter 鍵，程式就會認為完成了一次輸入操作，scanf() 開始讀取使用者的輸入內容，並且根據格式控制符中提取有效的數據，只要使用者輸入的內容和格式控制符匹配，就能夠正確提取。

scanf 連續輸入

我們將前兩個程式碼改寫看看！

• 一開始我們每輸入一個數值，就按一次 Enter 鍵，而這次我們一次輸入四個數值（中間以空格分隔）再按下 Enter，可以發現 scanf 都能正確讀取。
• 到這邊，我們可以合理推斷第一個 scanf() 讀取完後並沒有拋棄多餘的值，而是將它們保存在某個地方，下次接著使用。
• 而如果我們多輸入一個數字，依樣可以正確讀取，只是最後一個數值沒有使用而已。
  
• 那如果我們少輸入一個數字呢？
  
• 輸入三個整數後，前兩個 scanf() 把前面兩個整數給讀進去了，此時剩下一個整數 60。而第三個 scanf() 要求要輸入兩個整數，一個單獨的整數 60 並不能滿足其要求，所以我們還是必須輸入數值湊足兩個整數以後，第三個 scanf() 才能正確讀取。

所以，從基本上我們可以發現從鍵盤輸入進去的數值並沒有直接交給 scanf()，而是放入一個「緩衝區」，直到我們按下 Enter，scanf() 才會到緩衝區去讀取數值。如果緩衝區的數值符合 scanf() 的要求，那麼就可以讀取結束；如果不符合要求，那麼就繼續等待用戶輸入，或者乾脆讀取失敗。

運算子 & 運算式 Operators & Expressions

• 在C語言中，用來執行邏輯和數學運算的符號我們稱為 C的運算子（C operator）。
• 這些 operators 將各個 constants、variables 和 functions 組合起來，我們稱為運算式（C expression）。

以此算式為例：

C operators

算數運算子 Arithmetic operators

• 也就是一般數學四則運算會用到的運算子，再加上 ﹪、遞增運算子、遞減運算子。

• ++ 遞增運算子與 -- 遞減運算子

• 複合指定運算：指的是同時執行『算術運算子或位元運算子』以及『指定運算子』兩件工作。

• 比較關係運算子

• 邏輯運算子 Logical Operator

運算子的優先順序

• 算術運算子 → 比較運算子 → 邏輯運算子
  • 先乘除，後加減；同一列中的運算，其優先順序相同時，是由左至右運算。
  • 常見運算子的優先順序如下：