01-复习C语言核心知识|综述

没有故事的Zhang同学
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一、概述

最近家里有点事,趁在家的这段时间,复习一下C语言核心知识,后的底层开发、音视频开发、跨平台开发、算法等方向的进一步研究与学习埋下伏笔

二、C 简介

摘自维基百科:
C是一种通用的、过程式编程编程语言（也就是面向过程语言），支持 结构化编程、词法作用域和 递归，使用静态类型系统，并且广泛用于系统软件 与应用软件的开发。

  • C语言于1969年至1973年间，为了移植与开发UNIX操作系统，由丹尼斯·里奇与肯·汤普逊,以B语言为基础，在贝尔实验室设计、开发出来。

  • 二十世纪八十年代，C语言应用日渐广泛。为了避免各开发厂商用的C语言的语法产生差异，美国国家标准局为C语言订定了一套完整的国际标准语法，称为ANSI C，作为C语言的标准。

  • 与此同时，国际标准化组织也接受该标准为国际标准。因此，ANSI C也同时被称为ISO C。二十世纪八十年代至今的有关程序开发工具，一般都支持符合ANSI C的语法。

  • C语言具有高效、灵活、功能丰富、表达力强和较高的可移植性等特点，在程序设计中备受青睐。

  • 随着UNIX操作系统的成功，C语言也得到了大幅度地推广，至今还是世界上最流行、使用最广泛的高级程序设计语言之一

  • C语言 编译器 )普遍存在于各种不同的 操作系统:

    • Windows
    • MacOS
    • Linux
    • Unix
    • ......

  • C语言的设计影响了众多后来的编程语言，例如:

    • C++
    • Objective-C
    • Java
    • C# 等。现行的许多软件都是由C语言或者其影响和派生的编程语言开发出来的

  • 它可以处理底层的活动。

C语言 2022年~2023年排行: image.png

三、C语言的特点

1.丰富的运算符

  • 计算机的基本功能就是计算，因此一门程序设计语言的计算能力是非常重要的
  • C语言提供了34种运算符，计算类型极其丰富，其中包括了最基本的加减乘除运算

2.丰富的数据类型

C语言之所以生命力如此强大，很大一部分是因为它拥有丰富的数据类型

  • C语言的数据类型有：整型(int)、实型(float)、字符型(char)、数组类型(int [])、指针类型(void *)、结构体类型(struct)、共用体类型(union)等。
  • 众多数据类型中，最强大的是指针
    • 通过指针我们可以直接访问内存地址
    • 指针使用得当的话，不仅可以节省代码量，还可以优化内存管理、提高性能
    • 因此，指针是一个非常重要的概念，必须重视。
    • 如果你说C语言中除了指针，其他都学得挺好的，那你干脆说你没学过C语言。
  • 正因为C语言数据类型丰富，运算能力极强，因此很多数据库都是用C语言编写的，比如DB2、Oracle等。

3.允许直接访问物理地址，对硬件进行操作

由于C语言允许直接访问物理地址，可以直接对硬件进行操作，因此它既具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多功能，能够像汇编语言一样对位（bit）、字节和地址进行操作，而这三者是计算机最基本的工作单元。

4.高效率的目标代码

对比汇编语言:

  • C语言可读性好
  • 易于调试、修改和移植
  • 代码质量与汇编语言相当。

5.可移植性好

在一个环境上用C语言编写的程序:

  • 不改动或稍加改动，就可移植到另一个完全不同的环境中运行。

上面说的都算是C语言的优点，不过它肯定是有缺点的：

  • 由于C语言是面向过程的，因此它的数据封装性差、安全性低，
    • 这就是C语言和其他面向对象语言的区别之一
    • 面向对象语言的特性之一就是数据的封装性
  • 语法限制不严格，对变量的类型约束不严格，对数组下标越界不作检查等

 

四、C语言能做什么？

  • 由于C语言具有强大的数据处理能力，而且允许直接访问物理地址，直接对硬件操作，因此它适于:
    • 编写系统软件
    • 图形处理
    • 单片机程序
    • 嵌入式系统开发甚至是用于科研
  • 很多操作系统的底层都是用C语言写的，比如Android
  • iOS开发中的核心语言是Objective-C（简称OC），OC是在C语言的基础上加了一层面向对象语法

 

五、C语言的版本问题

从UNIX操作系统的成功后，C语言得到了广泛地应用，从大型主机到小型微机，都有C语言活跃的身影，也衍生了很多个版本的C语言。
长期以往，C语言将可能成为一门有多个变种、松散的语言。一门正式的语言，肯定要有个标准才行，不然就乱套了。
为了改变这种局面，1983年美国国家标准局(American National Standards Institute，简称ANSI)成立了一个委员会，开始制定C语言标准的工作。1989年C语言标准被批准，这个版本的C语言标准通常被称为ANSI C

 

六、C语言语法预览

1.学习C语言的编程环境

  • 如果你是在Windows环境下，可以下载这个简单的C语言学习工具：C/C++程序设计学习与实验系统 或者 下载微软的Visual C++
  • 我使用的是Mac电脑,因此我用的是开发工具是 Xcode，大家可以根据自己的喜好,选择其它开发环境,如Clion等

七、第一段 C语言程序

1、HelloWorld

不知道大家在学习一门新的开发语言敲的第一行代码是什么？应该百分之 90 % 以上都是打印 ”HelloWorld“ 吧，我们就以打印 ”HelloWorld“ 为例来正式进入 C 语言的学习吧。

我们先来看一下最简单的一个 C 程序，先来打印一个 “HelloWorld”。代码如下:

//
//  main.c
//  01-函数入口
//
//  Created by VanZhang on 2022/5/16.
//

#include <stdio.h>
/**
 * C 语言入口程序 main函数
 *
*/
int main(int argc, const char * argv[]) {//主函数，程序从这里开始执行
    // insert code here...
    printf("Hello, World!\n");
    return 0;
}

2、程序结构分析

很多语言的程序入口都是main函数,这个基本模仿自 C 语言的入口函数的定义。我们了解一下上面这段程序的意思：

  1. 程序的第一行 #include <stdio.h> 是预处理器指令，告诉 C 编译器在实际编译之前要包含 stdio.h 文件。
    • #include 是C语言的预处理指令之一
    • 所谓预处理，就是在编译之前做的处理，预处理指令一般以 # 开头
    • #include 指令后面会跟着一个文件名，预处理器发现 #include 指令后，就会根据文件名去查找文件，并把这个文件的内容包含到当前文件中。
      • 被包含文件中的文本将替换源文件中的 #include 指令，就像你把被包含文件中的全部内容拷贝到这个 #include 指令所在的位置一样
    • 如果被包含的文件拓展名为.h，我们称之为"头文件"(Header File)，头文件可以用来声明函数("函数"就是面向对象中的"方法"),要想使用这些函数，就必须先用 #include 指令包含函数所在的头文件
    • #include 指令不仅仅限于.h头文件，可以包含任何编译器能识别的C/C++代码文件，包括.c,.hpp,.cpp等，甚至.txt,.abc等等都可以
    • 如果是系统自带的文件，最好用<>；如果是开发人员自己创建的文件，最好用""
    • .stdio.h
      • stdio.h 是C语言函数库中的一个头文件，里面定义了一些标准输入输出函数。在main.c的第1行代码中，用#include指令包含了stdio.h文件。
      • 这里之所以包含 stdio.h 文件，是因为在第7行中用到了在 stdio.h 内部声明的printf函数，这个函数可以向标准输出设备（比如显示器屏幕）输出数据，屏幕上输出的文字就是第7行代码printf("Hello, World!\n");造成的，双引号""内的文本为C语言的字符串
  2. 下一行 / *...* / 将会被编译器忽略，这里放置程序的注释内容。它们被称为程序的注释。
  3. 下一行int main()是主函数，程序从这里开始执行。
  4. 下一行printf(...)是 C 中的打印函数，会在屏幕上显示消息 "C 语言入门第一行代码 Hello World!"。
  5. 下一行 return 0; 终止 main() 函数，并返回值 0。

3、开发和运行C程序的步骤

image.png

1.编写程序

C语言源文件的扩展名为".c"，源文件以ASCII码形式存储，不能直接被计算机执行，因为计算机只能识别二进制指令，也就是0和1

2.编译(VC环境下)

  • 把C的源程序翻译成计算机可以识别的二进制形式的目标代码文件，这个过程称为编译，由C的编译器完成
  • 在编译的同时，还对源程序的语法等进行检查。若出现语法错误，则编译失败。如果编译成功则生成目标文件，目标文件名跟源程序文件名一样，扩展名为".obj"。比如，HelloWorld.c编译后生成目标文件HelloWorld.obj
  • 每个源文件是单独进行编译的，假如一个项目中有多个.c源文件，编译成功会生成多个对应的.obj目标。一般情况下，目标文件之间是有关联的，比如 a.obj 可能会调用 b.obj 中定义的一个函数，因此它们都不能够单独被计算机执行，而且目标文件中并不包含程序运行所需要的库函数等

3.链接(VC环境下)

  • 将所有有关联的obj目标文件，以及系统提供的C库函数等组合在一起生成可执行文件的过程，称为"链接"
  • 链接生成的可执行文件的文件名跟源程序文件同名，扩展名为".exe"，计算机可以直接执行

4.运行

  • 如果是在Windows环境下，直接双击".exe"文件即可运行C语言程序
  • 由于我们的第一个C程序，是在Mac OS X系统环境下用Xcode创建的命令行项目，Mac OS X系统是基于UNIX系统的，因此生成的可执行文件的这样的:

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