C 基礎速查

一句話重點

C 的程式由函式組成，從 main 開始依序執行。這一頁整理寫題目最常用的語法，每一項都附上最容易踩的坑。型態的部分另外整理在資料型態與範圍。

程式骨架

#include <stdio.h>      /* 要用的函式庫 */

int add(int a, int b);  /* 函式宣告：告訴編譯器這個函式長什麼樣子 */

int main(void) {        /* 程式從這裡開始 */
    int x = add(2, 3);
    printf("%d\n", x);
    return 0;           /* 0 代表成功結束 */
}

int add(int a, int b) { /* 函式定義：真正的內容 */
    return a + b;
}

函式要先宣告（或先定義）才能使用。如果 add 寫在 main 後面，前面就要有一行宣告。

運算子

種類	運算子	要注意的
算術	+ - * / %	整數相除會捨去小數：7 / 2 == 3。% 結果的正負號跟著被除數：-7 % 3 == -1
比較	== != < > <= >=	結果是 1（真）或 0（假）。if (x = 5) 是指定，不是比較
邏輯	&& || !	會短路：a && b 在 a 為假時不會計算 b
位元	& | ^ ~ << >>	優先順序比 == 低：x & 1 == 0 其實是 x & (1 == 0)，要加括號
指定	= += -= *= /= %=	a += b 等於 a = a + b
遞增	++ --	i++ 先用再加，++i 先加再用；不要在同一個式子裡對同一個變數用兩次
條件	條件 ? A : B	簡短的 if / else

不確定優先順序時，加括號就對了。

輸入與輸出

printf 常用格式

格式	用在	例子
%d	int	printf("%d", 42)
%lld	long long	printf("%lld", 10000000000LL)
%u	unsigned int
%zu	size_t（sizeof、strlen 的結果）	printf("%zu", sizeof(int))
%f、%.2f	double（小數點後 6 位、2 位）	printf("%.2f", 3.14159) → 3.14
%c	一個字元
%s	字串（char 陣列）
%p	位址
%%	印出 % 本身

格式可以加寬度和旗標：%5d 是至少 5 格、靠右對齊；%-5d 是靠左；%05d 是不足的地方補 0。詳細的例子在第 03 題的筆記。

scanf

• 要傳位址：scanf("%d", &x);。字串陣列本身就是位址，所以不用加 &：scanf("%s", name);
• 讀 double 要用 %lf（printf 印 double 卻是用 %f）
• " %c"：%c 前面加一個空白，會先跳過空白和換行再讀字元
• scanf 回傳成功讀到幾個值，讀到輸入結束時回傳 EOF。用它來寫「讀到沒有輸入為止」的迴圈：

read_until_eof.c

/* 讀到輸入結束為止：scanf 回傳「成功讀到幾個」，讀不到時回傳 EOF（-1）。 */
#include <stdio.h>

int main(void) {
    int x, count = 0;
    long long sum = 0;
    while (scanf("%d", &x) == 1) {
        sum += x;
        count++;
    }
    printf("count = %d, sum = %lld\n", count, sum);
    return 0;
}

輸入

3 5
7
10 20

在這台電腦執行的結果（Windows x64、clang 23、-O2，沒有開 Sanitizer）：

執行結果

count = 5, sum = 45

在 Compiler Explorer 開啟 ↗可以線上修改、執行；那邊是 Linux，有些結果會和 Windows 不同

在終端機手動輸入時，要按 Ctrl+Z 再按 Enter 才代表輸入結束。

流程控制

語法	什麼時候用
if / else if / else	依條件分支
switch	依「一個整數的值」分成很多種情況
for (初始; 條件; 更新)	知道要跑幾次
while (條件)	不知道要跑幾次，條件成立就繼續
do { } while (條件);	至少要跑一次
break / continue	跳出迴圈 / 直接進入下一圈

switch 最容易出錯的地方是忘了寫 break：

switch_fallthrough.c

/* switch 的 case 只是「入口」：沒有 break 就會一路往下執行（fall through）。 */
#include <stdio.h>

int main(void) {
    for (int n = 1; n <= 3; n++) {
        printf("n = %d:", n);
        switch (n) {
        case 1:
            printf(" one");
            /* 忘了 break：會繼續執行 case 2 */
        case 2:
            printf(" two");
            break;
        case 3:
            printf(" three");
            break;
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

在這台電腦執行的結果（Windows x64、clang 23、-O2，沒有開 Sanitizer）：

執行結果

n = 1: one two
n = 2: two
n = 3: three

在 Compiler Explorer 開啟 ↗可以線上修改、執行；那邊是 Linux，有些結果會和 Windows 不同

函式

• C 的參數一律傳值：函式拿到的是複本，在函式裡修改參數不會影響呼叫的人。想讓函式修改外面的變數，要傳指標，見控制記憶體的必備指令。
• 不需要回傳值的函式，回傳型態寫 void。
• 沒有參數的函式，C 要寫成 int f(void)。

陣列

int a[5] = {1, 2};          /* 沒寫到的元素補 0：{1, 2, 0, 0, 0} */
int b[5] = {0};             /* 全部是 0 */
int grid[3][4];             /* 二維陣列：3 列 4 行 */
size_t n = sizeof a / sizeof a[0];   /* 元素個數：5 */

• 索引從 0 到 n − 1，用到 a[n] 就是越界。C 不會幫你檢查，結果是未定義行為；開 Sanitizer 執行會直接抓到。
• 陣列傳進函式時，會「退化」成指向第一個元素的指標，所以要另外把長度傳進去：

array_decay.c

/* 陣列傳進函式時，會「退化」成指向第一個元素的指標，函式裡就量不到陣列大小了。 */
#include <stdio.h>

void show_size(int arr[]) {
    /* 這裡的 arr 其實是 int *，sizeof 拿到的是指標大小（編譯器會警告） */
    printf("inside function: sizeof(arr) = %zu\n", sizeof(arr));
}

int main(void) {
    int arr[10] = {0};
    printf("in main:         sizeof(arr) = %zu\n", sizeof(arr));
    printf("number of elements = %zu\n", sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
    show_size(arr);
    return 0;
}

在這台電腦執行的結果（Windows x64、clang 23、-O2，沒有開 Sanitizer）：

執行結果

in main:         sizeof(arr) = 40
number of elements = 10
inside function: sizeof(arr) = 8

在 Compiler Explorer 開啟 ↗可以線上修改、執行；那邊是 Linux，有些結果會和 Windows 不同

字串

C 的字串就是以 '\0' 結尾的 char 陣列。"Roy" 實際上佔 4 個 bytes：'R' 'o' 'y' '\0'。

函式（<string.h>）	作用	要注意的
strlen(s)	字串長度，不含 '\0'	每次呼叫都要從頭數，不要放在迴圈條件裡重複呼叫
strcmp(a, b)	比較內容：相等回傳 0	不能用 == 比較字串
strcpy(dst, src)	複製	不會檢查 dst 夠不夠大
strcat(dst, src)	接在後面	不會檢查空間
strchr(s, c)、strstr(s, t)	找字元、找子字串	找不到回傳 NULL
snprintf(buf, size, ...)	用 printf 的格式組字串	會自動截斷並補 '\0'，比 strcpy / strcat 安全

strings.c

/* C 的字串是以 '\0' 結尾的 char 陣列。 */
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(void) {
    char name[16] = "Roy";
    printf("strlen = %zu, sizeof = %zu\n", strlen(name), sizeof(name)); /* 3 和 16 */

    /* 比較字串內容要用 strcmp；== 比的是兩個陣列的位址 */
    char a[] = "abc", b[] = "abc";
    printf("a == b ? %s\n", a == b ? "yes" : "no");
    printf("strcmp(a, b) == 0 ? %s\n", strcmp(a, b) == 0 ? "yes" : "no");

    /* 組合字串要確認空間夠：snprintf 會自動截斷並補上 '\0'，比 strcpy / strcat 安全 */
    char buf[8];
    snprintf(buf, sizeof buf, "%s-%s", "hello", "world");
    printf("buf = \"%s\" (truncated to fit %zu bytes)\n", buf, sizeof buf);
    return 0;
}

在這台電腦執行的結果（Windows x64、clang 23、-O2，沒有開 Sanitizer）：

執行結果

strlen = 3, sizeof = 16
a == b ? no
strcmp(a, b) == 0 ? yes
buf = "hello-w" (truncated to fit 8 bytes)

在 Compiler Explorer 開啟 ↗可以線上修改、執行；那邊是 Linux，有些結果會和 Windows 不同

判斷字元種類用 <ctype.h>：isdigit、isalpha、isspace、tolower、toupper。傳進去之前要先轉成 unsigned char，例如 tolower((unsigned char)c)，避免負數的字元值造成未定義行為。

struct

struct Student {
    char name[21];
    int score;
};

struct Student s = {"amy", 90};
s.score += 5;               /* 用 . 存取成員 */

struct Student *p = &s;
p->score += 5;              /* 透過指標用 ->，等於 (*p).score */

typedef struct Student Student;   /* 之後可以只寫 Student，不用寫 struct Student */

前置處理指令

指令	作用
#include <檔案>	把檔案內容貼進來
#define N 100	之後所有的 N 都換成 100（純文字替換）
#define SQ(x) ((x) * (x))	有參數的巨集
#ifdef X … #endif	有定義 X 才編譯這一段

巨集是純文字替換，參數一定要加括號：

macro_pitfall.c

/* #define 是純文字替換，不是函式：參數和整個式子都要加括號。 */
#include <stdio.h>

#define SQUARE_BAD(x) x * x
#define SQUARE_GOOD(x) ((x) * (x))

int main(void) {
    /* SQUARE_BAD(1 + 2) 會被換成 1 + 2 * 1 + 2，結果是 5 */
    printf("SQUARE_BAD(1 + 2)  = %d\n", SQUARE_BAD(1 + 2));
    printf("SQUARE_GOOD(1 + 2) = %d\n", SQUARE_GOOD(1 + 2));
    return 0;
}

在這台電腦執行的結果（Windows x64、clang 23、-O2，沒有開 Sanitizer）：

執行結果

SQUARE_BAD(1 + 2)  = 5
SQUARE_GOOD(1 + 2) = 9

在 Compiler Explorer 開啟 ↗可以線上修改、執行；那邊是 Linux，有些結果會和 Windows 不同

常見陷阱

• if (x = 5)：把 5 指定給 x，條件永遠成立。比較要用 ==。
• 整數除法：1 / 2 == 0。要小數的話寫 1.0 / 2，或先轉型 (double)a / b。
• scanf 忘了 &：scanf("%d", x); 會把資料寫到奇怪的位址。
• 陣列越界：迴圈寫成 i <= n 而不是 i < n。
• switch 忘了 break。
• 字串用 == 比較。

用到這個主題的題目

• 01｜Hello, World! — ✔ 已完成
• 02｜兩數相加 — ✔ 已完成
• 03｜時間換算 — ✔ 已完成
• 04｜閏年判斷 — 還沒完成
• 05｜簡易計算機 — 還沒完成
• 06｜FizzBuzz — 還沒完成
• 07｜質數判斷 — 還沒完成
• 08｜陣列反轉與統計 — 還沒完成
• 09｜回文判斷 — 還沒完成
• 10｜成績排序 — 還沒完成

延伸閱讀

• cppreference：C 語言總覽（英文）
• cppreference：printf 的格式（英文）
• cppreference：字串函式 <string.h>（英文）

我的心得

（還沒寫）