C/C++编程学习 - 第1周 ⑦ 头文件、强制类型转换、递归

文章目录

头文件
- 引用头文件的语法
- 引用头文件的操作
- 只引用一次头文件
- 有条件引用
强制类型转换
- 整数提升
- 常用的算术转换
递归
- 数的阶乘
- 斐波那契数列
本周其他文章：

头文件

头文件包含了 C 函数声明和宏定义，被多个源文件中引用共享。有两种类型的头文件：程序员编写的头文件和编译器自带的头文件。

在程序中要使用头文件，需要使用 C 预处理指令 #include 来引用它。前面我们已经看过 stdio.h 头文件，它是编译器自带的头文件。

引用头文件相当于复制头文件的内容，但是我们不会直接在源文件中复制头文件的内容，因为这么做很容易出错，特别在程序是由多个源文件组成的时候。

引用头文件的语法

使用预处理指令 #include 可以引用用户和系统头文件。例如：

#include <stdio.h>
#include "header.h"

引用头文件的操作

#include 指令会指示 C 预处理器浏览指定的文件作为输入。预处理器的输出包含了已经生成的输出，被引用文件生成的输出以及 #include 指令之后的文本输出。例如，如果我们有一个头文件 header.h，如下：

char *test(void);

和一个使用了头文件的主程序 program.c，如下：

#include "header.h"
int main()
{puts(test());return 0;
}

编译器会看到如下的代码信息：

char *test(void);
int main()
{puts(test());return 0;
}

只引用一次头文件

如果一个头文件被引用两次，编译器会处理两次头文件的内容，这将产生错误。为了防止这种情况，标准的做法是把文件的整个内容放在条件编译语句中，如下：

#ifndef HEADER_FILE
#define HEADER_FILEthe entire header file file#endif

这种结构就是通常所说的包装器 #ifndef。当再次引用头文件时，条件为假，因为 HEADER_FILE 已定义。此时，预处理器会跳过文件的整个内容，编译器会忽略它。

有条件引用

有时需要从多个不同的头文件中选择一个引用到程序中。例如，需要指定在不同的操作系统上使用的配置参数。可以通过一系列条件来实现，如下：

#if SYSTEM_1# include "system_1.h"
#elif SYSTEM_2# include "system_2.h"
#elif SYSTEM_3...
#endif

但是如果头文件比较多的时候，这么做是很不妥当的，预处理器使用宏来定义头文件的名称。这就是所谓的有条件引用。它不是用头文件的名称作为 #include 的直接参数，我们只需要使用宏名称代替即可：

 #define SYSTEM_H "system_1.h"...#include SYSTEM_H

SYSTEM_H 会扩展，预处理器会查找 system_1.h，就像 #include 最初编写的那样。SYSTEM_H 可通过 -D 选项被 Makefile 定义。

强制类型转换

强制类型转换是把变量从一种类型转换为另一种数据类型。例如，如果我们想存储一个 long 类型的值到一个简单的整型中，就需要把 long 类型强制转换为 int 类型。可以使用强制类型转换运算符来把值显式地从一种类型转换为另一种类型。

#include <stdio.h>
int main()
{int sum = 17, count = 5;double mean;mean = (double) sum / count;printf("Value of mean : %f\n", mean);return 0;
}

代码执行结果：

Value of mean : 3.400000

这里要注意的是强制类型转换运算符的优先级大于除法，因此 sum 的值首先被转换为 double 型，然后除以 count，得到一个类型为 double 的值。

类型转换可以是隐式的，由编译器自动执行，也可以是显式的，通过使用强制类型转换运算符来指定。在编程时，有需要类型转换的时候都用上强制类型转换运算符，是一种良好的编程习惯。

整数提升

整数提升是指把小于 int 或 unsigned int 的整数类型转换为 int 或 unsigned int 的过程。

#include <stdio.h>
int main()
{int i = 17;char c = 'c'; //ascii 值是 99int sum;sum = i + c;printf("Value of sum : %d\n", sum );return 0;
}

代码执行结果：

Value of sum : 116

sum 的值为 116，因为编译器进行了整数提升，在执行实际加法运算时，把 ‘c’ 的值转换为对应的 ascii 值。

常用的算术转换

常用的算术转换是隐式地把值强制转换为相同的类型。编译器首先执行整数提升，如果操作数类型不同，则它们会被转换为下列层次中出现的最高层次的类型：

#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .label{font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family);fill:#333;color:#333}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .label text{fill:#333}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .node rect,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .node circle,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .node ellipse,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .node polygon,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370db;stroke-width:1px}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .node .label{text-align:center;fill:#333}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .node.clickable{cursor:pointer}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .arrowheadPath{fill:#333}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .edgePath .path{stroke:#333;stroke-width:1.5px}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .flowchart-link{stroke:#333;fill:none}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .edgeLabel{background-color:#e8e8e8;text-align:center}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .edgeLabel rect{opacity:0.9}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .edgeLabel span{color:#333}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aa3;stroke-width:1px}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .cluster text{fill:#333}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family);font-size:12px;background:#ffffde;border:1px solid #aa3;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .actor{stroke:#ccf;fill:#ECECFF}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI text.actor>tspan{fill:#000;stroke:none}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .actor-line{stroke:grey}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .messageLine0{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:none;stroke:#333}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .messageLine1{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:2, 2;stroke:#333}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI #arrowhead path{fill:#333;stroke:#333}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .sequenceNumber{fill:#fff}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI #sequencenumber{fill:#333}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI #crosshead path{fill:#333;stroke:#333}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .messageText{fill:#333;stroke:#333}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .labelBox{stroke:#ccf;fill:#ECECFF}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .labelText,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .labelText>tspan{fill:#000;stroke:none}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .loopText,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .loopText>tspan{fill:#000;stroke:none}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .loopLine{stroke-width:2px;stroke-dasharray:2, 2;stroke:#ccf;fill:#ccf}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .note{stroke:#aa3;fill:#fff5ad}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .noteText,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .noteText>tspan{fill:#000;stroke:none}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .activation0{fill:#f4f4f4;stroke:#666}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .activation1{fill:#f4f4f4;stroke:#666}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .activation2{fill:#f4f4f4;stroke:#666}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .mermaid-main-font{font-family:"trebuchet ms", verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .section{stroke:none;opacity:0.2}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .section0{fill:rgba(102,102,255,0.49)}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .section2{fill:#fff400}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .section1,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .section3{fill:#fff;opacity:0.2}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .sectionTitle0{fill:#333}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .sectionTitle1{fill:#333}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .sectionTitle2{fill:#333}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .sectionTitle3{fill:#333}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .sectionTitle{text-anchor:start;font-size:11px;text-height:14px;font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .grid .tick{stroke:#d3d3d3;opacity:0.8;shape-rendering:crispEdges}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .grid .tick text{font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .grid path{stroke-width:0}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .today{fill:none;stroke:red;stroke-width:2px}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .task{stroke-width:2}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .taskText{text-anchor:middle;font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .taskText:not([font-size]){font-size:11px}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .taskTextOutsideRight{fill:#000;text-anchor:start;font-size:11px;font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .taskTextOutsideLeft{fill:#000;text-anchor:end;font-size:11px}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .task.clickable{cursor:pointer}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .taskText.clickable{cursor:pointer;fill:#003163 !important;font-weight:bold}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .taskTextOutsideLeft.clickable{cursor:pointer;fill:#003163 !important;font-weight:bold}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .taskTextOutsideRight.clickable{cursor:pointer;fill:#003163 !important;font-weight:bold}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .taskText0,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .taskText1,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .taskText2,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .taskText3{fill:#fff}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .task0,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .task1,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .task2,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .task3{fill:#8a90dd;stroke:#534fbc}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .taskTextOutside0,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .taskTextOutside2{fill:#000}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .taskTextOutside1,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .taskTextOutside3{fill:#000}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .active0,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .active1,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .active2,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .active3{fill:#bfc7ff;stroke:#534fbc}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .activeText0,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .activeText1,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .activeText2,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .activeText3{fill:#000 !important}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .done0,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .done1,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .done2,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .done3{stroke:grey;fill:#d3d3d3;stroke-width:2}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .doneText0,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .doneText1,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .doneText2,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .doneText3{fill:#000 !important}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .crit0,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .crit1,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .crit2,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .crit3{stroke:#f88;fill:red;stroke-width:2}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .activeCrit0,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .activeCrit1,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .activeCrit2,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .activeCrit3{stroke:#f88;fill:#bfc7ff;stroke-width:2}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .doneCrit0,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .doneCrit1,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .doneCrit2,#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI 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arial;font-family:var(--mermaid-font-family);font-size:10px}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI g.classGroup text .title{font-weight:bolder}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI g.clickable{cursor:pointer}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI g.classGroup rect{fill:#ECECFF;stroke:#9370db}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI g.classGroup line{stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .classLabel .box{stroke:none;stroke-width:0;fill:#ECECFF;opacity:0.5}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .classLabel .label{fill:#9370db;font-size:10px}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .relation{stroke:#9370db;stroke-width:1;fill:none}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .dashed-line{stroke-dasharray:3}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI #compositionStart{fill:#9370db;stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI #compositionEnd{fill:#9370db;stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI #aggregationStart{fill:#ECECFF;stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI 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.statediagram-cluster.statediagram-cluster-alt .inner{fill:#e0e0e0}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .statediagram-cluster .inner{rx:0;ry:0}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .statediagram-state rect.basic{rx:5px;ry:5px}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .statediagram-state rect.divider{stroke-dasharray:10,10;fill:#efefef}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .note-edge{stroke-dasharray:5}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .statediagram-note rect{fill:#fff5ad;stroke:#aa3;stroke-width:1px;rx:0;ry:0}:root{--mermaid-font-family: '"trebuchet ms", verdana, arial';--mermaid-font-family: "Comic Sans MS", "Comic Sans", cursive}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .error-icon{fill:#522}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .error-text{fill:#522;stroke:#522}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .edge-thickness-normal{stroke-width:2px}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .marker{fill:#333}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI .marker.cross{stroke:#333}:root { --mermaid-font-family: "trebuchet ms", verdana, arial;}#mermaid-svg-0ttpyDRl86jBFRrI {color: rgba(0, 0, 0, 0.75);font: ;}

int

unsigned int

long

unsigned long

long long

float

double

long double

常用的算术转换不适用于赋值运算符、逻辑运算符 && 和 ||。

#include <stdio.h>
int main()
{int i = 17;char c = 'c'; //ascii 值是 99float sum;sum = i + c;printf("Value of sum : %f\n", sum);return 0;
}

代码执行结果：

Value of sum : 116.000000

在这里，c 首先被转换为整数，但是由于最后的值是 float 型的，所以会应用常用的算术转换，编译器会把 i 和 c 转换为浮点型，并把它们相加得到一个浮点数。

递归

递归就是自己调用自己。举个例子：

从前有座山，山里有座庙，庙里有个老和尚，正在给小和尚讲故事呢！故事是什么呢？“从前有座山，山里有座庙，庙里有个老和尚，正在给小和尚讲故事呢！故事是什么呢？‘从前有座山，山里有座庙，庙里有个老和尚，正在给小和尚讲故事呢！故事是什么呢？……’”

递归指的是在函数的定义中使用函数自身的方法。

C 语言支持递归，即一个函数可以调用其自身。但在使用递归时，需要注意定义一个从函数退出的条件，否则会进入死循环。递归函数在解决许多数学问题上起了至关重要的作用，比如计算一个数的阶乘、生成斐波那契数列，等等。

数的阶乘

使用递归函数计算一个给定的数的阶乘：

#include <stdio.h>
long long factorial(int i)
{if(i <= 1) return 1;return i * factorial(i - 1);
}
int main()
{int i = 8;printf("%d 的阶乘为 %lld\n", i, factorial(i));return 0;
}

运行结果：

8 的阶乘为 40320

斐波那契数列

使用递归函数生成一个给定的数的斐波那契数列：

#include <stdio.h>
long long fibonaci(int i)
{if(i == 0) return 0;if(i == 1) return 1;return fibonaci(i - 1) + fibonaci(i - 2);
}
int main()
{for(int i = 0; i < 10; i++)if(i == 9) printf("%lld", fibonaci(i));else printf("%lld,", fibonaci(i));return 0;
}

运行结果：

0,1,1,2,3,5,8,13,21,34

本周其他文章：

C语言程序设计专栏

C/C++编程学习 - 第1周 ① 第一个C语言程序

C/C++编程学习 - 第1周 ② 基本语法、数据类型和变量

C/C++编程学习 - 第1周 ③ 数组、输入输出

C/C++编程学习 - 第1周 ④ 常量、判断和循环

C/C++编程学习 - 第1周 ⑤ 函数、指针

C/C++编程学习 - 第1周 ⑥ 结构体、位域

C/C++编程学习 - 第1周 ⑦ 头文件、强制类型转换、递归