C語(yǔ)言不僅是IT的必修課，也是所有理工科、甚至所有專業(yè)的必修課。它具有簡(jiǎn)潔緊湊、靈活方便、適用范圍大、可移植等優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用最為廣泛的一種高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。

計(jì)算機(jī)語(yǔ)言概述

計(jì)算機(jī)語(yǔ)言是用于人與計(jì)算機(jī)間通信的語(yǔ)言，為使計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種不同的工作，就需要有一種專門用來(lái)編寫計(jì)算機(jī)程序的字符、數(shù)字和語(yǔ)法規(guī)則，而這些規(guī)則構(gòu)成計(jì)算機(jī)的指令。計(jì)算機(jī)語(yǔ)言分機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言3種，下面將分別進(jìn)行詳細(xì)講解。

機(jī)器語(yǔ)言

計(jì)算機(jī)工作基于二進(jìn)制，它只能識(shí)別和接受由1和0組成的指令，其中1表示通電，0表示斷電，這種計(jì)算機(jī)能直接識(shí)別和接受的二進(jìn)制代碼稱為機(jī)器指令。機(jī)器指令的集合就是該計(jì)算機(jī)的機(jī)器語(yǔ)言，機(jī)器語(yǔ)言具有靈活、直接執(zhí)行和速度快等特點(diǎn)。不同型號(hào)的計(jì)算機(jī)其機(jī)器語(yǔ)言是不相通的，按照一種計(jì)算機(jī)的機(jī)器指令編制的程序，不能在另一種計(jì)算機(jī)上執(zhí)行。因此用機(jī)器語(yǔ)言編寫程序，編程人員要首先熟記所用計(jì)算機(jī)的全部指令代碼和代碼的涵義。而且，編寫出來(lái)的程序都是0和1的指令代碼，直觀性差，容易出錯(cuò)。因此只有極少數(shù)的計(jì)算機(jī)專業(yè)人員會(huì)學(xué)習(xí)和使用機(jī)器語(yǔ)言，絕大多數(shù)的程序員不再學(xué)習(xí)機(jī)器語(yǔ)言。

匯編語(yǔ)言

盡管機(jī)器語(yǔ)言對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)說很好懂也很好用，但是對(duì)于編程人員來(lái)說，記住0和1的組成的指令簡(jiǎn)直就是煎熬，為了解決機(jī)器語(yǔ)言的難記憶問題，匯編語(yǔ)言誕生了，它用簡(jiǎn)潔的符號(hào)串或字母來(lái)替代不易記憶的機(jī)器語(yǔ)言，而計(jì)算機(jī)識(shí)別不了符號(hào)串，這就需要一個(gè)將 這些符號(hào)翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的程序，把這種程序稱為匯編程序。匯編程序里一條指令只能對(duì)應(yīng)實(shí)際操作中的一個(gè)很細(xì)小的動(dòng)作，例如自增、移動(dòng)，所以匯編源程序一般比較繁長(zhǎng)、易出錯(cuò)，并且使用匯編語(yǔ)言編程需要有扎實(shí)的計(jì)算機(jī)知識(shí)，才能編出高質(zhì)量代碼。

C語(yǔ)言

絕大數(shù)編程者喜歡高級(jí)語(yǔ)言，它簡(jiǎn)化了程序中的指令、略去了很多細(xì)節(jié)，并且與計(jì)算機(jī)的硬件關(guān)系不大，更利于程序員編程。此外，高級(jí)語(yǔ)言經(jīng)歷了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)，使得程序可讀性、可靠性、可維護(hù)性都增強(qiáng)。常見的高級(jí)語(yǔ)言包括VB、C、C++、Java、C#、Python等等。

在C語(yǔ)言誕生以前，系統(tǒng)軟件主要是用匯編語(yǔ)言編寫的，由于匯編語(yǔ)言程序依賴于計(jì)算機(jī)硬件，其可讀性和可移植性都極差，一般的高級(jí)語(yǔ)言又難以實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的直接操作（這正是匯編語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)），于是人們迫切希望有一種兼有匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言特性的新語(yǔ)言，C語(yǔ)言就在這種需求下應(yīng)運(yùn)而生。

C語(yǔ)言的發(fā)展頗為有趣。它的原型ALGOL 60語(yǔ)言，也稱為A語(yǔ)言。

1963年，劍橋大學(xué)將ALGOL 60語(yǔ)言發(fā)展成為CPL（Combined Programming Language）語(yǔ)言。

1967年，劍橋大學(xué)的馬丁·理查茲（Matin Richards）對(duì)CPL語(yǔ)言進(jìn)行了簡(jiǎn)化，于是產(chǎn)生了BCPL語(yǔ)言。

1970年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的肯·湯普森（Ken Thompson）將BCPL進(jìn)行了修改，并為它起了一個(gè)有趣的名字“B語(yǔ)言”，其含義是將CPL語(yǔ)言煮干，提煉出它的精華，并且他用B語(yǔ)言寫了第一個(gè)UNIX操作系統(tǒng)。

1973年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的丹尼斯·里奇（Dennis M.Ritchie）在B語(yǔ)言的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了一種新的語(yǔ)言，他取了BCPL的第二個(gè)字母作為這種語(yǔ)言的名字，即C語(yǔ)言。

1978年，布賴恩?凱尼漢（Brian W.Kernighan）和丹尼斯·里奇（Dennis M.Ritchie）出版了名著《The C Programming Language》，從而使C語(yǔ)言成為目前世界上流傳最廣泛的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。

早期的C語(yǔ)言主要是用于UNIX系統(tǒng)，由于C語(yǔ)言的強(qiáng)大功能和各方面的優(yōu)點(diǎn)逐漸為人們認(rèn)識(shí)。到了八十年代，C開始進(jìn)入其它操作系統(tǒng)，并很快在各類大、中、小和微型計(jì)算機(jī)上得到了廣泛的使用，成為當(dāng)代最優(yōu)秀的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言之一。

隨著微型計(jì)算機(jī)的日益普及，出現(xiàn)了許多C語(yǔ)言版本。由于沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使得這些C語(yǔ)言之間出現(xiàn)了一些不一致的地方。為了改變這種情況，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)（ANSI）于1989年為C語(yǔ)言制定了一套ANSI標(biāo)準(zhǔn)，即C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)ANSI X3.159-1989，被稱為C89。之后在1990年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO也接受了同樣的標(biāo)準(zhǔn)ISO9899-1990，該標(biāo)準(zhǔn)被稱為C90。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)只有細(xì)微的差別，因此，一般而言C89和C90指的是同一個(gè)C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)。在ANSI標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)布了C89標(biāo)準(zhǔn)以后，C語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)在一段相當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)都保持不變，直到1999年ANSI通過了C99標(biāo)準(zhǔn)，C99標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)C89做了很多修改，增加了基本數(shù)據(jù)類型、關(guān)鍵字和一些系統(tǒng)函數(shù)等，這個(gè)版本就是通常提及的C99。但由于很多編譯器仍然沒有對(duì)C99提供完整的支持，因此本書將按照C89標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行講解，在適當(dāng)時(shí)會(huì)補(bǔ)充C99標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和用法。

C語(yǔ)言對(duì)操作系統(tǒng)和系統(tǒng)使用程序以及需要對(duì)硬件進(jìn)行操作的場(chǎng)合，用C語(yǔ)言明顯優(yōu)于其它高級(jí)語(yǔ)言，許多大型應(yīng)用軟件都是用C語(yǔ)言編寫的。它還具有繪圖能力強(qiáng)，并具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，因此適于編寫系統(tǒng)軟件，三維，二維圖形和動(dòng)畫它是數(shù)值計(jì)算的高級(jí)語(yǔ)言。主要特征如下：

①簡(jiǎn)潔緊湊、靈活方便：

C語(yǔ)言一共只有32個(gè)關(guān)鍵字，9種控制語(yǔ)句，程序書寫自由，主要用小寫字母表示。它把高級(jí)語(yǔ)言的基本結(jié)構(gòu)和語(yǔ)句與低級(jí)語(yǔ)言的實(shí)用性結(jié)合起來(lái)。

②運(yùn)算符豐富：

C的運(yùn)算符包含的范圍很廣泛，共有種34個(gè)運(yùn)算符。C語(yǔ)言把括號(hào)、賦值、強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換等都作為運(yùn)算符處理。從而使C的運(yùn)算類型極其豐富表達(dá)式類型多樣化，靈活使用各種運(yùn)算符可以實(shí)現(xiàn)在其它高級(jí)語(yǔ)言中難以實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算。

③數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富：

C的數(shù)據(jù)類型有：整型、實(shí)型、字符型、數(shù)組類型、指針類型、結(jié)構(gòu)體類型、共用體類型等。能用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型的運(yùn)算。并引入了指針概念，使程序效率更高。另外C語(yǔ)言具有強(qiáng)大的圖形功能，支持多種顯示器和驅(qū)動(dòng)器。且計(jì)算功能、邏輯判斷功能強(qiáng)大。

④結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言：

結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言的顯著特點(diǎn)是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個(gè)部分除了必要的信息交流外彼此獨(dú)立。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦阌谑褂谩⒕S護(hù)以及調(diào)試。C語(yǔ)言是以函數(shù)形式提供給用戶的，這些函數(shù)可方便的調(diào)用，并具有多種循環(huán)、條件語(yǔ)句控制程序流向，從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。

⑤程序設(shè)計(jì)自由：

一般的高級(jí)語(yǔ)言語(yǔ)法檢查比較嚴(yán)，能夠檢查出幾乎所有的語(yǔ)法錯(cuò)誤。而C語(yǔ)言允許程序編寫者有較大的自由度。

⑥直接訪問物理地址：

C語(yǔ)言可直接訪問物理地址，可以直接對(duì)硬件進(jìn)行操作，因此C語(yǔ)言既具有高級(jí)語(yǔ)言的功能，又具有低級(jí)語(yǔ)言的許多功能，能夠象匯編語(yǔ)言一樣對(duì)位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作，而這三者是計(jì)算機(jī)最基本的工作單元，可以用來(lái)寫系統(tǒng)軟件。

⑦程序執(zhí)行效率高：

C語(yǔ)言程序生成代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高，一般只比匯編程序生成的目標(biāo)代碼效率低10~20%。

⑧可移植：

C語(yǔ)言有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)就是適合于多種操作系統(tǒng)，如DOS、UNIX，也適用于多種機(jī)型。

主流開發(fā)環(huán)境

較早期程序設(shè)計(jì)的各個(gè)階段都要用不同的軟件來(lái)進(jìn)行處理，如先用字處理軟件編輯源程序，然后用鏈接程序進(jìn)行函數(shù)、模塊連接，再用編譯程序進(jìn)行編譯，開發(fā)者必須在幾種軟件間來(lái)回切換操作。

現(xiàn)在的編程開發(fā)軟件將編輯、編譯、調(diào)試等功能集成在一個(gè)桌面環(huán)境中，這就是集成開發(fā)環(huán)境，又稱IDE（Integrated Development EnvironMent），將它們集成在一起這樣就大大方便了用戶。

IDE為用戶使用C、C++、Java和Delphi等現(xiàn)代編程語(yǔ)言提供了方便。不同的技術(shù)體系有不同的IDE。比如Visual Studio可以稱為C、C++、VB、C#等語(yǔ)言的集成開發(fā)環(huán)境，所以Visual Studio可以叫做IDE。同樣，Borland的JBuilder也是一個(gè)IDE，它是Java的IDE。Eclipse也是一個(gè)IDE，可以用于開發(fā)Java語(yǔ)言和C++語(yǔ)言。下面將介紹幾種主流的C語(yǔ)言開發(fā)環(huán)境。

①Code：：Bloocks

Code：：Blocks 是一個(gè)體積小、開放源碼、免費(fèi)的跨平臺(tái)C/C++集成開發(fā)環(huán)境，它提供了大量的工程模板，支持插件，并且具有強(qiáng)大而靈活的配置功能，是目前主流的開發(fā)環(huán)境。

②Microsoft Visual Studio

Microsoft Visual Studio是美國(guó)微軟公司推出的集成開發(fā)環(huán)境。它包括整個(gè)軟件生命周期中所需要的大部分工具，如代碼管控工具、集成開發(fā)環(huán)境等，但軟件體積偏大，目前最新版本為Visual Studio 2015。

③Eclipse

Eclipse是用于Java語(yǔ)言開發(fā)的集成開發(fā)環(huán)境，現(xiàn)在Eclipse已經(jīng)可以用來(lái)開發(fā)C、C++、Python和PHP等眾多語(yǔ)言，此外，也可以安裝插件，比如CDT是Eclipse的插件，它使得Eclipse可以作為C/C++的集成開發(fā)環(huán)境。

④Vim

Vim是一個(gè)功能強(qiáng)大的文本編輯器，它是從Vi編輯器發(fā)展過來(lái)的，可以通過插件擴(kuò)展功能來(lái)達(dá)到和集成開發(fā)環(huán)境相同的效果。因此，Vim有的時(shí)候也被程序員當(dāng)做集成開發(fā)環(huán)境使用。

⑤Microsoft Visual C++6.0

Microsoft Visual C++ 6.0，簡(jiǎn)稱VC6.0，是微軟于1998年推出的一款C++編譯器，集成了MFC 6.0，包含標(biāo)準(zhǔn)版（Standard Edition）、專業(yè)版（Professional Edition）與企業(yè)版（Enterprise Edition）［2］。發(fā)行至今一直被廣泛地用于大大小小的項(xiàng)目開發(fā)。本書假設(shè)您的開發(fā)環(huán)境為Microsoft Visual C++ 6.0。

第一個(gè)C程序通過前面對(duì)C語(yǔ)言的介紹，相信大家已經(jīng)對(duì)C語(yǔ)言產(chǎn)生了濃厚的興趣，下面正式開啟C語(yǔ)言的編程之旅。為了讓初學(xué)者對(duì)學(xué)習(xí)C語(yǔ)言產(chǎn)生足夠的信心，第一個(gè)程序盡量簡(jiǎn)短。

#include

int main（）

{

printf（“這是第一個(gè)C語(yǔ)言程序！n”）;

return 0;

}

例子代碼實(shí)現(xiàn)了一個(gè)C程序，在屏幕上輸出“這是第一個(gè)C語(yǔ)言程序！”信息。下面對(duì)其中代碼逐行進(jìn)行詳細(xì)地解釋。

第1行：字符‘#’是預(yù)處理標(biāo)志，用來(lái)對(duì)文件進(jìn)行預(yù)處理操作。預(yù)處理標(biāo)志表示該行代碼要最先處理，所以它要在編譯器編譯代碼之前運(yùn)行。include是預(yù)處理指令。它后面跟著一對(duì)尖括號(hào)，表示將尖括號(hào)中的文件在這里讀入。stdio是standard input output的縮寫形式，即“標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出”，stdio.h就是標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出頭文件，這個(gè)頭文件中聲明了用于輸入或輸出的函數(shù)。由于此程序中用到了輸出函數(shù)printf（），因此需要添加輸入輸出頭文件。

第2行：聲明了一個(gè)main函數(shù)（也稱主函數(shù)），其中int是函數(shù)的返回值類型，每個(gè)函數(shù)都需要注明其返回值類型，表示在函數(shù)結(jié)束后，要向操作系統(tǒng)返回的數(shù)值類型。“（）”則表明是一個(gè)函數(shù)。main函數(shù)的本質(zhì)是“函數(shù)”，但它與普通函數(shù)有著本質(zhì)的區(qū)別，普通函數(shù)需要由其他函數(shù)調(diào)用或者激活，main函數(shù)則是在程序開始時(shí)自動(dòng)執(zhí)行。每個(gè)C程序都有一個(gè)main函數(shù)，它是程序的入口。在上面的C程序中，main函數(shù)實(shí)現(xiàn)了屏幕上輸出“這是第一個(gè)C語(yǔ)言程序！”的功能。

第3行：左大括號(hào)“{”表示函數(shù)的開始。

第4行：使用printf函數(shù)來(lái)輸出一行信息。printf是print format的縮寫，print是打印的意思，format是格式化的意思，printf則是格式化輸出或者按格式輸出。“（）”則表明printf是一個(gè)函數(shù)名，其中放置的是main函數(shù)傳遞給printf函數(shù)的信息。如上面程序中的“這是第一個(gè)C語(yǔ)言程序！”這個(gè)信息叫做參數(shù)，完成的名稱為函數(shù)的實(shí)際參數(shù)。printf函數(shù)接收到main函數(shù)傳遞給它的參數(shù)，然后將雙引號(hào)之間的內(nèi)容按照一定的格式輸出到屏幕上。

第5行：return關(guān)鍵字，表示返回，作用是從函數(shù)中返回，后面跟著要返回的值——0。由于該句被添加到main函數(shù)中，表示main函數(shù)向操作系統(tǒng)返回一個(gè)0值（普通函數(shù)在執(zhí)行完畢后，都會(huì)返回一個(gè)執(zhí)行結(jié)果，return

將這個(gè)執(zhí)行結(jié)果返回給操作系統(tǒng)）。操作系統(tǒng)通過返回值來(lái)了解程序退出的狀態(tài)，一般用0表示正常，用1表示異常。如果返回值類型為void，return后面則不用跟返回值，直接寫return即可終止函數(shù)的運(yùn)行。

第6行：右大括號(hào)“}”表示函數(shù)的結(jié)束。

在對(duì)main函數(shù)進(jìn)行聲明時(shí)，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的寫法：main（），它沒有為main函數(shù)注明返回值類型。

在C 語(yǔ)言中，凡是未注明返回值類型的函數(shù)，就會(huì)被編譯器作為返回整型值處理。這個(gè)寫法在C90標(biāo)準(zhǔn)中還是勉強(qiáng)允許的，但是到了C99標(biāo)準(zhǔn)就不予通過了，因此不要這樣寫main函數(shù)。

另外，還可能會(huì)有這樣的寫法：void main（）。

void作為返回值類型時(shí)，則表示“無(wú)類型”，常用在對(duì)函數(shù)的參數(shù)類型、返回值、函數(shù)中的指針類型進(jìn)行聲明。由于任何函數(shù)都必須注明返回值類型，void則表示main函數(shù)沒有返回值。有些編譯器允許這種寫法，有些則不允許，因此考慮到C語(yǔ)言的移植性，要盡量采用標(biāo)準(zhǔn)寫法：int main（）。

C程序運(yùn)行流程

C語(yǔ)言并不能直接被計(jì)算機(jī)所理解，需要將C語(yǔ)言轉(zhuǎn)變成可執(zhí)行代碼，即二進(jìn)制代碼。在C語(yǔ)言轉(zhuǎn)變成二進(jìn)制可執(zhí)行代碼時(shí)，是以工程為單位的。而一個(gè)工程中往往會(huì)包含多個(gè)C文件。因此，需要將每個(gè)C文件都編譯成二進(jìn)制代碼。此時(shí)，每個(gè)C文件所對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼是獨(dú)立的。由于工程是一個(gè)系統(tǒng)，所以需要將所有的C文件二進(jìn)制代碼鏈接到一起，形成一個(gè)工程的可執(zhí)行文件。一般程序的運(yùn)行流程包括編輯、編譯、連接、運(yùn)行四個(gè)環(huán)節(jié)，運(yùn)行C語(yǔ)言時(shí)也需經(jīng)過這四個(gè)環(huán)節(jié)。

編輯類似于文本編輯，將程序代碼輸入進(jìn)去，可以修改，增加，刪除。

編譯是將C代碼轉(zhuǎn)換成CPU可執(zhí)行機(jī)器指令的過程，每個(gè).c文件生成一個(gè).obj文件。

鏈接是把生成的（多個(gè)） .obj 文件及用到的庫(kù)文件（.lib）一起組合生成可執(zhí)行文件（.exe）。

運(yùn)行是指運(yùn)行鏈接環(huán)節(jié)生成的可執(zhí)行文件，得到預(yù)期結(jié)果的過程。

首先編寫好C程序，然后將每個(gè).c文件生成一個(gè).obj文件，再將生成的.obj 文件及用到的庫(kù)文件（.lib）一起組合生成可執(zhí)行文件（.exe），最后運(yùn)行達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。

審核編輯：黃飛