C 语言编程 — 基本语法

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• 前文列表
• C 语言
• C 语言的版本
• C 语言的特点
• C 语言的优点
• C 语言的缺点
• 搭建编程环境
• 基本语法

前文列表

《程序编译流程与 GCC 编译器》

C 语言

C 语言是一种通用的、面向过程的高级编程语言。UNIX 操作系统，C 编译器，和几乎所有的 UNIX 应用程序都是用 C 语言编写的。

C 语言最早的原型是 ALGOL 60。

• 1963 年，剑桥大学将其发展成为 CPL（Combined Programing Language）。
• 1967 年，剑桥大学的 Matin Richards 对 CPL 语言进行了简化，产生了 BCPL 语言。
• 1970 年，美国 AT&T 贝尔实验室（Bell Labs）的 Ken Thompson 将 BCPL 进行了修改，并取名叫做 B 语言，意思是提取 CPL 的精华（Boiling CPL down to its basic good features）。并用 B 语言写了第一个 UNIX 系统。
• 1973 年，贝尔实验室的 Dennis Ritchie（D.M.RITCHIE）在 BCPL 和 B 语言的基础上设计出了一种新的语言，取 BCPL 中的第二个字母为名，这就是大名鼎鼎的 C 语言。
• 随后不久，UNIX 的内核（Kernel）和应用程序全部用 C 语言改写，从此，C 语言成为 UNIX 环境下使用最广泛的主流编程语言。

C 语言的版本

• K&R C：1978 年，Dennis Ritchie（丹尼斯·里奇，C 语言之父，UNIX 之父）和 Brian Kernighan（布莱恩·科尔尼干）合作推出了《The C Programming Language，C 程序设计语言》的第一版（按照惯例，经典著作一定有简称，该著作简称为 K&R），书末的参考指南（Reference Manual）一节给出了当时 C 语言的完整定义，成为那时 C 语言事实上的标准，人们称之为 K&R C。从这一年以后，C 语言被移植到了各种机型上，并受到了广泛的支持，使 C 语言在当时的软件开发中几乎一统天下。

• C89（ANSI C）：随着 C 语言在多个领域的推广、应用，一些新的特性不断被各种编译器实现并添加进来。于是，建立一个新的 “无歧义的、与具体平台无关的 C 语言定义” 成为越来越重要的事情。1983 年，ASC X3（ANSI 属下专门负责信息技术标准化的机构，现已改名为 INCITS。ANSI，全称 American National Standard Institute，美国国家标准协会）成立了一个专门的技术委员会 J11（J11 是委员会编号，全称是 X3J11），负责起草关于 C 语言的标准草案。1989 年，草案被 ANSI 正式通过成为美国国家标准，被称为 C89 标准。

• C90（ISO C）：随后，《The C Programming Language》第二版开始出版发行，书中内容根据 ANSI C（C89）进行了更新。1990 年，在 ISO/IEC JTC1/SC22/WG14（ISO/IEC 联合技术第 I 委员会第 22 分委员会第 14 工作组）的努力下，ISO 批准了 ANSI C 成为国际标准。于是 ISO C（又称为 C90）诞生了。除了标准文档在印刷编排上的某些细节不同外，ISO C（C90）和 ANSI C（C89）在技术上完全一样。

• C95：之后，ISO 在 1994、1996 年 分别出版了 C90 的技术勘误文档，更正了一些印刷错误，并在1995 年通过了一份 C90 的技术补充，对 C90 进行了微小的扩充，经过扩充后的 ISO C 被称为 C95。

• C99：1999 年，ANSI 和 ISO 又通过了最新版本的 C 语言标准和技术勘误文档，该标准被称为 C99。GCC 中指定此版本时所用参数有两种写法：

  • -std=c99
  • -std=iso9899:1999

• C11：2011 年发布了当前最新的 C 语言标准为 C11，指 ISO 标准 ISO/IEC 9899:2011。此 C11 标准未完成之前的草案，被叫做 C1X。GCC 中指定此版本时所用参数有两种写法：

  • -std=c11
  • -std=iso9899:2011

ISO 的 C 语言标准，定义了对于 C 语言的两种实现：

1. 支持 C 语言的所有库函数。
2. 支持 C 语言的基本库函数（+ 各自版本对应的实现）。

• 基本库函数包括：<float.h>，<limits.h>，<stdarg.h>，<stddef.h>
• AMD1 对应的是：<iso646.h>
• C99 对应的是：<stdbool.h>，<stdint.h>
• C11 对应的是：<stdalign.h>，<stdnoreturn.h>

C 语言的特点

• C 是一门中级语言。它把高级语言的数据结构、语句等特性与低级语言（汇编语言）的实用性结合起来。C 语言可以像汇编语言一样对位、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。

• C 是一门结构式语言。结构式语言的显著特点是代码及数据的分割化，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰，便于使用、维护以及调试。C 语言是以函数形式提供给用户的，这些函数可方便的调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流向，从而使程序完全结构化。

• C 语言功能齐全。具有各种各样的数据类型，并引入了指针概念，可使程序效率更高。

• C 语言具有绘图能力强，可移植性，并具备很强的数据处理能力，因此适于编写系统软件、三维、二维图形和动画，支持多种显示器和驱动器；

C 语言的优点

• 既有高级语言的结构和编程环境，又有类似于低级语言（汇编语言）的系统资源操纵能力。目标代码的执行效率只比汇编低 10~20% ，比其他高级语言高，适合解决有实时要求的问题；

• 有丰富的运算符、数据类型和表达式，对程序设计有良好的适应性；

• 支持以函数为基础结构化程序设计、多文件构成及文件独立编译，适合大型复杂程序设计；

• 语言简洁、紧凑，使用方便、灵活，书写形式自由；

• 代码及可执行程序的可移植性好。

C 语言的缺点

• C 语言它的最大的缺点就是，如果你的项目很复杂，大量的开发人员互相之间需要更新大段代码时，C 语言可能会使事情变得异常麻烦。因为 C 是在面向对象方法流行之前开发的，这大大降低了 C 语言复杂设计的可能性。但这不代表 C 语言做不了大项目，世界上有太多的经典都是用 C 语言完成的，只是说这里面的复杂度会更高。

• 输入输出相对很多语言都较为复杂。对于字符串的处理，只能通过字符数组实现。绘图操作较为复杂；

• C 语言的缺点主要表现在数据的封装性上，这一点使得 C 在数据的安全性上有很大缺陷，这也是 C 和 C++ 的一大区别；

• C 语言的语法限制不太严格，对变量的类型约束不严格（弱类型语言），影响程序的安全性，对数组下标越界不作检查等。从应用的角度，C语言比其他高级语言较难掌握；

• 指针是 C 语言的一大特色，可以说是 C 语言优于其它高级语言的一个重要原因。就是因为它有指针，可以直接进行靠近硬件的操作，但是 C 的指针操作也给它带来了很多不安全的因素。C++ 在这方面做了很好的改进，在保留了指针操作的同时又增强了安全性。Java 取消了指针操作，提高了安全性；

• 类型检查机制相对较弱、缺少支持代码重用的语言结构。

搭建编程环境

• 操作系统：CentOS7
• 编辑器：VIM
• 编译器：GCC

安装 GCC：

yum install gcc vim -y

查看 GCC 版本：

$ gcc --version
gcc (GCC) 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-39)
Copyright © 2015 Free Software Foundation, Inc.
本程序是自由软件；请参看源代码的版权声明。本软件没有任何担保；
包括没有适销性和某一专用目的下的适用性担保。

编程：

#include <stdio.h>

void main(){
    printf("Hello World");
}

编译：

gcc hello.c -o hello.exe

NOTE：因为 Linux 下可执行文件的后缀仅仅是一种形式，所以可执行文件也可以不带后缀。

运行：

./hello.exe

基本语法

C 程序的文件类型：

• .h：头文件，用于声明宏、变量、函数，定义类等
• .c：C 程序源码文件
• .cpp：C++ 程序源码文件

C 语言程序是由函数定义和类型定义组成的。因此一个源文件就是一系列的函数和类型。每个函数都可以调用其他函数或调用自身（递归），可以使用任何已经声明的或内建（C 标准库）的数据类型。C 语言代码是从前往后依次执行的，所以你可以后定义，但必须先声明。你还可以调用其他库提供的函数，使用库中提供的数据类型，这也是 C 中多层级系统的复杂性不断增长的根源。

C 程序主要包括以下部分：

• Tokens（令牌）：C 程序由各种令牌组成，令牌可以是关键字、标识符、常量、字符串值，或者是一个符号。

printf("Hello, World! \n");

这五个令牌分别是：

printf
(
"Hello, World! \n"
)
;

• 预处理器指令：由于预处理器执行的指令
• 注释：使用 // 或 /* ... */ 作为单行或多行注释。
• 函数：完成特定任务的与语句、表达式的集合。
• 语句、表达式：一行代码。表达式（Expression）总有值，而语句（Statement）不总有。
• 标识符：自定义的变量、函数的命名标识，一个标识符以字母 A-Z 或 a-z 或下划线 _ 开始，后跟若干个字母、下划线和数字（0-9）。大小写敏感，使用驼峰风格。
• 关键字：C 中的保留字，这些保留字不能作为标识符。
• 换行符：使用 ; 作为程序换行符（语句结束符），表明一个逻辑实体的结束。
• 空格：只包含空格的行，被称为空白行，可能带有注释，C 编译器会完全忽略它。

#include <stdio.h>
 
int main()
{
   /* 我的第一个 C 程序 */
   printf("Hello, World! \n");
   
   return 0;
}

1. 程序的第一行 #include <stdio.h> 是预处理器指令，告诉 C 编译器在预处理过程中要包含 stdio.h 文件。
2. 下一行 int main() 是主函数，程序从这里开始执行。
3. 下一行 /*...*/ 是注释内容，在预处理过程会被忽略。
4. 下一行 printf(...) 是 C 中的标准函数，会在屏幕上显示消息 “Hello, World!”。
5. 下一行 return 0 终止 main() 函数，并返回值 0。