语言,比如中文、英语、法语、德语等,是人与人交流的工具。
C语言也是语言,不过是一种特殊的语言,是人与计算机交流的工具
。
为什么叫C语言呢?
这就要从C语言的历史说起了。
计算机的世界是二进制的世界
,这是学习计算机必须具备的常识,现实世界中的数据之所以能被计算机处理,是因为:
计算机发明伊始,科学家们直接使用二进制编写的程序与计算机交流,二进制语言称之为机器语言
。
机器语言太难理解、记忆、维护,于是科学家们发明了助记符,编写程序时使用特定的人类语言,交给计算机执行前将程序转换为机器语言,这个过程称为编译,采用助记符的语言称之为汇编语言
。
汇编语言是一种低级语言
,所谓低级是指和硬件关联特别是与CPU指令集关联密切,不同的CPU架构有不同的指令集,可以理解为不同的CPU架构有不同的汇编语言,这就导致一个问题,汇编语言编写的程序不具备通用性,ARM架构的程序不能直接在AMD架构运行。
开发一种屏蔽底层硬件差异的语言提上了科学家的日程,这种语言称之为高级语言
,高级
是指语言远离了硬件,更接近人类语言。
1969年,美国贝尔实验室的肯·汤普森(Ken Thompson)与丹尼斯·里奇(Dennis Ritchie)一起开发了 Unix 操作系统。Unix 是用汇编语言写的,无法移植到其他计算机,他们决定使用高级语言重写。但是,当时的高级语言无法满足他们的要求,汤普森就在 BCPL 语言的基础上发明了 B 语言。
1972年,丹尼斯·里奇和布莱恩·柯林汉(Brian Kernighan)又在 B 语言的基础上重新设计了一种新语言,这种新语言取代了 B 语言,所以称为 C 语言。这就是C语言名称的来历。
1973年,整个 Unix 系统都使用 C 语言重写。此后,这种语言开始快速流传,广泛用于各种操作系统和系统软件的开发。
1988年,美国国家标准协会(ANSI)正式将 C 语言标准化,标志着 C 语言开始稳定和规范化。
几十年后的今天,C 语言依然是最广泛使用、最流行的系统编程语言之一,Unix 和 Linux 系统现在还是使用 C 语言开发。
C语言的特点主要包括以下几点:
1,简洁性和灵活性:C语言设计得非常简洁,仅有大约32个关键字和一套有限的控制结构,这使得它易于学习和使用。同时,它提供了很高的灵活性,允许程序员直接控制硬件资源。
2,高级与低级特性的结合:C语言结合了高级语言的结构化特性(如函数、数组、指针)与低级语言的特性(如直接内存访问),使得它既能进行高层的抽象编程,也能进行底层的系统编程。
3,结构化编程:C语言支持结构化编程范式,通过函数来组织代码,使程序易于理解、修改和维护。它提供了结构化的控制语句,如if-else、while、for循环等,有助于编写清晰的逻辑流程。
4,丰富的数据类型:C语言支持多种数据类型,包括基本类型(如整型、浮点型、字符型)、构造类型(数组、结构体、共用体)、指针类型等,以及后来标准中添加的布尔类型、枚举类型等,能够满足复杂数据结构的需求。
5,运算符和表达式的多样性:C语言有34种运算符,涵盖了算术、关系、逻辑、位操作等多种运算,支持丰富的表达式组合,增强了代码的表达力和效率。
6,直接访问硬件:通过指针,C语言允许直接访问内存地址,这对于系统编程和硬件操控非常关键,但同时也增加了程序潜在的风险,如内存泄漏和指针错误。
7,可移植性:虽然C语言与特定的机器架构紧密相关,但通过遵循标准(如ANSI C或ISO C),编写的代码能够在不同平台上编译和运行,具有一定的可移植性。
8,编译型语言:C语言是编译型语言,源代码需要通过编译器转换成机器代码,然后才能在目标机器上运行,这通常意味着执行效率较高。
9,广泛应用:由于其高效性和灵活性,C语言被广泛应用于操作系统、嵌入式系统、设备驱动程序、游戏引擎、数据库等领域。
10,高效性:C语言生成的目标代码通常较小且执行效率高,适合对性能要求严格的应用场景。
C语言自20世纪70年代初诞生以来,经历了多个重要发展里程碑,这些里程碑不仅见证了C语言本身的演进,也深刻影响了整个软件开发领域。以下是C语言发展的一些关键节点:
1,起源(1969-1972):C语言的前身可以追溯到贝尔实验室的BCPL(Basic Combined Programming Language)语言,由Martin Richards开发。BCPL启发了B语言的创造,由Ken Thompson在1970年设计,用于编写UNIX操作系统。Dennis Ritchie随后在此基础上开发了C语言,最初是为了重新实现UNIX操作系统。
2, 第一个C编译器(1972):Dennis Ritchie编写了第一个C编译器,该编译器是用汇编语言编写的。这个早期版本的C语言主要用于内部项目,如UNIX系统的重写。
3,K&R C(1978):Brian Kernighan和Dennis Ritchie合著的《The C Programming Language》(通常称为K&R C)出版,这本书成为C语言的非正式标准,极大地推动了C语言的普及。该书首次全面介绍了C语言的语法和使用方法。
4,ANSI C(1983-1989):随着C语言的广泛应用,美国国家标准协会(ANSI)成立了一个委员会来制定C语言的标准。1983年开始工作,1989年正式发布了ANSI X3.159-1989,即ANSI C标准,也称为C89。这个标准定义了C语言的语法、库函数和其他特性,提高了不同编译器之间的兼容性。
5,ISO C(1990):国际标准化组织(ISO)采纳了ANSI C标准,并发布为ISO/IEC 9899:1990,通常称为C90。C90成为了全球认可的C语言国际标准。
6,C99(1999):ISO发布了C语言的第二个主要修订版,ISO/IEC 9899:1999,简称C99。这一版本引入了许多新特性,包括更灵活的数组初始化、变量声明的位置、新的数据类型(如_Bool)、以及对复数的支持等。
7,C11(2011):ISO发布了C语言的第三个重大修订,ISO/IEC 9899:2011,即C11。C11增加了多线程支持、静态断言、匿名结构体和联合体、alignas关键字等新特性,并且对Unicode支持进行了改进。
8,C17/C18(2018):虽然没有引入太多新功能,ISO发布了C语言的一个小更新ISO/IEC 9899:2018,有时称为C17或C18,主要目的是修正C11中的错误并澄清一些规定,提高了标准的清晰度和一致性。
C 语言是一种编译型语言,源码都是文本文件,本身无法执行。必须通过编译器,生成二进制的可执行文件,才能执行。
编译器将代码从文本翻译成二进制指令的过程,就称为编译阶段,又称为“编译时”(compile time),跟运行阶段(又称为“运行时”)相区分。
目前,最常见的 C 语言编译器是自由软件基金会推出的 GCC 编译器,它可以免费使用。Linux 和 Mac 系统可以直接安装 GCC,Windows 系统可以安装 MinGW。
不过,初学者可以使用在线编译器,直接在网页上模拟运行C代码、查看结果,推荐使用下面两个在线工具:
C 语言的源代码文件,通常以后缀名.c结尾。
下面是一个简单的 C 程序hello.c,它是一个普通的文本文件,任何文本编译器都能用来写。
#include
int main(void) {
printf("Hello World\n");
return 0;
}
上面这个程序作用仅仅是在屏幕上面显示“Hello World”。
假设你已经安装好了 GCC 编译器,可以打开命令行,执行下面的命令:
gcc hello.c
在这里插入图片描述
上面命令使用gcc编译器,将源文件hello.c
编译成二进制代码。
运行这个命令以后,默认会在当前目录下生成一个编译结果文件a.out(assembler output 的缩写,Windows 平台为a.exe)。
此外,编译时可以通过GCC 的-o参数
(output 的缩写)指定编译生成的文件名:
gcc -o hello hello.c
上面命令的-o hello指定编译生存的文件名为hello(取代默认的a.out)。编译后就会生成一个名叫hello的可执行文件,相当于为a.out指定了名称。
运行第2步编译生成的文件,就会在屏幕上输出Hello World:
./a.out
如果编译时通过-o
指定了编译生成的结果的文件名为hello,则执行如下命令:
./hello
如果是windows,执行如下命令:
hello.exe
运行程序时,可以通过GCC 的-std=参数
(standard 的缩写)指定按照哪个 C 语言的标准进行编译:
gcc -std=c99 hello.c
上面命令指定按照 C99 标准进行编译。
注意,-std后面需要用=连接参数,而不是像上面的-o一样用空格,并且=前后也不能有多余的空格。
很多人说C语言很难,但是大家要知道的是C语言难在工程实践,C语言学起来并不难
,其核心知识点如下:
细化版: