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0.0 漫画C语言计算机基础 - 从二进制开始认识计算机

🎯 学习目标

• 理解二进制与计算机的关系
• 掌握C语言基础语法和内存管理
• 了解计算机底层工作原理
• 建立编程思维基础

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📖 故事开始

小明: “老王，为什么学Java之前要先学C语言？直接学Java不行吗？”

架构师老王: “哈哈，这就像学武功一样，C语言是内功心法，Java是招式套路。没有扎实的内功，招式再花哨也不堪一击！”

小明: “那计算机到底是怎么工作的呢？”

架构师老王: “一切都要从二进制说起…”

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🔢 第一章：二进制世界的奥秘

1.1 为什么是二进制？

架构师老王: “计算机只认识两种状态：有电(1)和没电(0)。就像开关一样，要么开，要么关。”

十进制 → 二进制转换
10 → 1010
25 → 11001
255 → 11111111二进制运算：
1 + 1 = 10 (进位)
1010 + 0011 = 1101

1.2 数据在内存中的存储

#include <stdio.h>int main() {int num = 42;char ch = 'A';float pi = 3.14f;printf("整数 %d 的内存地址: %p\n", num, &num);printf("字符 %c 的ASCII码: %d\n", ch, ch);printf("浮点数 %.2f 占用字节: %lu\n", pi, sizeof(pi));// 查看内存中的二进制表示unsigned char *ptr = (unsigned char*)&num;printf("整数42的二进制存储: ");for(int i = 0; i < sizeof(int); i++) {for(int j = 7; j >= 0; j--) {printf("%d", (ptr[i] >> j) & 1);}printf(" ");}printf("\n");return 0;
}

小明: “原来数据在内存中都是以二进制形式存储的！”

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💾 第二章：内存管理的艺术

2.1 栈与堆的区别

架构师老王: “内存就像一个大仓库，栈区像快递柜，堆区像大仓库。”

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>void stack_example() {// 栈内存 - 自动管理int local_var = 100;        // 存储在栈上char buffer[256];           // 栈上的数组printf("栈变量地址: %p\n", &local_var);printf("栈数组地址: %p\n", buffer);
} // 函数结束，栈内存自动释放void heap_example() {// 堆内存 - 手动管理int *heap_var = malloc(sizeof(int));    // 在堆上分配char *heap_str = malloc(100);           // 动态分配字符串if (heap_var && heap_str) {*heap_var = 200;strcpy(heap_str, "Hello, Heap!");printf("堆变量值: %d, 地址: %p\n", *heap_var, heap_var);printf("堆字符串: %s, 地址: %p\n", heap_str, heap_str);// 必须手动释放free(heap_var);free(heap_str);}
}int main() {printf("=== 栈内存示例 ===\n");stack_example();printf("\n=== 堆内存示例 ===\n");heap_example();return 0;
}

2.2 指针的威力与危险

#include <stdio.h>// 指针基础操作
void pointer_basics() {int value = 42;int *ptr = &value;          // 指针指向value的地址int **double_ptr = &ptr;    // 二级指针printf("值: %d\n", value);printf("地址: %p\n", &value);printf("指针值: %p\n", ptr);printf("指针指向的值: %d\n", *ptr);printf("二级指针指向的指针的值: %d\n", **double_ptr);
}// 数组与指针
void array_pointer() {int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};int *p = arr;  // 数组名就是指向首元素的指针printf("数组遍历 - 下标方式:\n");for(int i = 0; i < 5; i++) {printf("arr[%d] = %d\n", i, arr[i]);}printf("\n数组遍历 - 指针方式:\n");for(int i = 0; i < 5; i++) {printf("*(p+%d) = %d\n", i, *(p + i));}
}// 函数指针
int add(int a, int b) { return a + b; }
int multiply(int a, int b) { return a * b; }void function_pointer() {int (*operation)(int, int);  // 函数指针声明operation = add;printf("5 + 3 = %d\n", operation(5, 3));operation = multiply;printf("5 * 3 = %d\n", operation(5, 3));
}int main() {pointer_basics();printf("\n");array_pointer();printf("\n");function_pointer();return 0;
}

小明: “指针这么强大，但是也很容易出错啊！”

架构师老王: “没错！指针是C语言的精髓，也是最容易出bug的地方。这就是为什么Java要引入垃圾回收机制。”

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🏗️ 第三章：数据结构的C语言实现

3.1 链表实现

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