C语言

01-C语言概述

 

C语言概述

1.什么是C语言

C语言就是人和计算机交流的一种语言
语言是用来交流沟通的。有一方说，有另一方听，必须有两方参与，这是语言最重要的功能：

• 说的一方传递信息，听的一方接收信息；
• 说的一方下达指令，听的一方遵循命令做事情。

语言是人和人交流，C语言是人和机器交流。只是，人可以不听另外一个人，但是，计算机是无条件服从。
语言有独特的语法规则和定义，双方必须遵循这些规则和定义才能实现真正的交流。
最早的时候使用的是机器语言(01001)，后面发展为汇编语言,汇编语言相对于机器语言易懂一些，汇编语言依赖于寄存器，不同的机器可能没有寄存器。之后出现了高级语言
编译：将高级语言转换为计算机能够识别的二进制指令。

2.C语言特点

2.1优点

• 代码量小
• 执行速度快
• 功能强大
• 编程自由

2.2缺点

• 写代码实现周期长
• 可移植性差
• 过于自由,经验不足易出错
• 对平台库依赖较多

2.3C语言应用领域

C语言的应用极其广泛，从网站后台，到底层操作系统，从多媒体应用到大型网络游戏，均可使用C语言来开发：

• C语言可以写网站后台程序
• C语言可以专门针对某个主题写出功能强大的程序库
• C语言可以写出大型游戏的引擎
• C语言可以写出另一个语言来
• C语言可以写操作系统和驱动程序，并且只能用C语言编写
• 任何设备只要配置了微处理器，就都支持C语言。从微波炉到手机，都是由C语言技术来推动的

2.4C语言简洁

C语言仅有32个关键字，9种控制语句，34种运算符，却能完成无数的功能：

3.书写第一个C语言程序

3.1 Visual Studio基础使用

• 使用Visual studio 2019集成开发环境,先创建项目,选择代码文件夹
• 解决方案资源管理器管理代码
  
• 创建的代码放在项目中,在解决方案资源管理器中的源文件中创建.C文件,源文件右击-->添加-->新建项-->选择C++-->更改文件后缀-->添加
  
  
  书写第一个代码

// 预处理指令,在预编译时处理
// #include 包含stdio.h头文件
// stdio.h头文件包含了一些函数
// 两个//表示注释
// 符号与()结合,代表一个函数
// main() main函数也称作是主函数,整个程序中有且仅有一个main函数,程序从main函数开始执行
// int代表main函数结束之后的返回值类型,C语言中可以不写返回值,在C++中必须要写
// return代表结束这个函数,返回值,返回值的类型和函数定义时的返回值类型一致
// {}里面的是函数体,所有需要执行的代码必须写在{}中
// 每一条代码必须以分号(;)结尾
// printf是一个库函数,printf()就是函数调用
#include <stdio.h>   

int main()
{
	printf("Hello world\n");//打印到终端
	printf("Evan zhang");
	return 0;
}

• 执行代码,ctrl+F5
  

3.2 使用文本编辑器编写代码

• C代码先编译后执行,首先将C代码保存,windows命令行界面下，默认是没有gcc编译器，我们需要配置一下环境。由于我们安装了Qt，Qt是一个集成开发环境，内部集成gcc编译器，配置一下环境变量即可使用gcc。
  
• 编译代码,安装Qt之后,在Qt安装目录(D:\Qt\Tools\mingw1120_64\bin)下,有gcc.exe是进行编译代码的
  
• wind+R-->cmd-->打开终端,使用gcc -v查看gcc是否可用,如果找不到就说明没有配置环境变量
  
• 如果想让计算机能够执行gcc,比如让计算机能够找到gcc--就是配置环境变量(配置环境变量之后要重启终端)
  
  
  
  windows中的几个命令

1. cls 清屏
2. dir 查看当前文件夹下有哪些文件

编译代码

gcc 文件绝对路径 -o 目标文件

上述方法要写路径,比较麻烦,可以在源代码文件夹下打开cmd,cmd直接切换到该目录下,这样就不用添加路径了

gcc 源文件 -o 编译文件名

• 直接使用编译后的文件进行执行代码
  

4.c语言编译步骤

C代码编译成可执行程序经过4步：
1）预处理：宏定义展开、头文件展开、条件编译等，同时将代码中的注释删除，这里并不会检查语法
2）编译：检查语法，将预处理后文件编译生成汇编文件
3）汇编：将汇编文件生成目标文件(二进制文件)
4）链接：C语言写的程序是需要依赖各种库的，所以编译之后还需要把库链接到最终的可执行程序中去

4.1分步编译

预处理：gcc -E hello.c -o hello.i
编  译：gcc -S hello.i -o hello.s
汇  编：gcc -c hello.s -o hello.o
链  接：gcc    hello.o -o hello

选项	含义
-E	只进行预处理
-S(大写)	只进行预处理和编译
-c(小写)	只进行预处理、编译和汇编
-o file	指定生成的输出文件名为 file

文件后缀	含义
.c	C 语言文件
.i	预处理后的 C 语言文件
.s	编译后的汇编文件
.o	编译后的目标文件

1. 预处理

• include可以包含任何文件,可以是.h文件,也可以包含.c文件;.h文件是头文件

#include <stdio.h>
#include <a.c>

• 注释在编译完之后被删除,注释有两种方法,单行注释//,多行注释/**/
• 预处理时会将宏替换,将宏用后面的表达式进行替换
• c语言每条语句都有分号,如果缺失分号,是可以进行预处理的,预处理的时候是不会检查语法错误的

#include <stdio.h>
#define PI 3.14 // #define表示定义一个宏
int main()
{
	printf("Hello world %lf\n",PI);//打印到终端
	printf("Evan zhang");
	return 0;
}

• 条件编译,可以用来注释,在编译的时候选择性的编译

#include <stdio.h>
#define PI 3.14 // #define表示定义一个宏
int main()
{
	#if 0   // 不成立,中间内容不进行编译,#if 1进行编译
	printf("Hello world %lf\n",PI);//打印到终端
	printf("Evan zhang");
	#endif
	return 0;
}

2. 编译
将预处理文件编译成汇编文件(.s文件),编译会检查语法错误

gcc -S hello.i -o hello.s

3. 汇编
将汇编文件转换为二进制文件(.o)

gcc -c hello.s -o hello.o

4. 链接
二进制文件是执行不了的,需要进行链接,链接需要设置运行的环境比如堆和栈的空间,还有一些库文件

gcc    hello.o -o hello

5.system库函数

作用:在程序中启动另外一个程序
参数:待启动程序的路径名(有些程序在环境变量中能找到,不用加路径)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	//system启动程序,如果这个程序系统在环境变量中能找到,不用加路径
	//如果环境变量中找不到,需要加路径
	//windows路径以\\或/进行分割
	//c语言中\表示转义字符,代表特殊含义
	system("D:\\LXmusic_install\\lx-music-desktop\\lx-music-desktop.exe");
	printf("Hello world\n");//打印到终端
	printf("Evan zhang");
        system("pause");  // pause程序的作用是等待用户输入任意按键
	return 0;
}

6.CPU内部结构与寄存器(了解)

6.1 64位和32位系统区别

• 寄存器是CPU内部最基本的存储单元
• CPU对外是通过总线(地址、控制、数据)来和外部设备交互的，总线的宽度是8位，同时CPU的寄存器也是8位，那么这个CPU就叫8位CPU
• 如果总线是32位，寄存器也是32位的，那么这个CPU就是32位CPU
• 有一种CPU内部的寄存器是32位的，但总线是16位，准32为CPU
• 所有的64位CPU兼容32位的指令，32位要兼容16位的指令，所以在64位的CPU上是可以识别32位的指令
• 在64位的CPU构架上运行了64位的软件操作系统，那么这个系统是64位
• 在64位的CPU构架上，运行了32位的软件操作系统，那么这个系统就是32位
• 64位的软件不能运行在32位的CPU之上
• GPU主要用于运算浮点型数字运算
  
• 64位的总线也不会访问到2^64次方的地址
• 寄存器就是存cpu运算所需要的数据

6.2寄存器名称

8位	16位	32位	64位
A	AX	EAX	RAX
B	BX	EBX	RBX
C	CX	ECX	RCX
D	DX	EDX	RDX

6.3寄存器\缓存\内存之间的关系

按与CPU远近来分，离得最近的是寄存器，然后缓存(CPU缓存)，最后内存。

CPU计算时，先预先把要用的数据从硬盘读到内存，然后再把即将要用的数据读到寄存器。于是 CPU<--->寄存器<--->内存，这就是它们之间的信息交换。

那为什么有缓存呢？因为如果经常操作内存中的同一址地的数据，就会影响速度。于是就在寄存器与内存之间设置一个缓存。

因为从缓存提取的速度远高于内存。当然缓存的价格肯定远远高于内存，不然的话，机器里就没有内存的存在。

由此可以看出，从远近来看：CPU〈---〉寄存器〈---> 缓存 <---> 内存。