C语言完全听懂系列 - day3

• 一台电脑会有CPU，内存，硬盘。

• CPU可以用来执行各种指令，比如最基本的加减乘除，而其他所有复杂的操作，都可以认为是由加减乘除的排列组合来实现的。甚至减、乘、除本身，也是由加法来实现的。计算机世界是典型的道生一，一生二，二生万物。类比一下的话，数学界会先定义几条最基本的公理，然后由此推导出一系列的定理和公式；艺术界先有了最基本的三原色，然后组合出了七种最常见的色系，进而组合出千万种颜色。

  • 扩展：其实减法本质上是加一个负数，乘法本质上是加n次，而除法本质上是乘一个数的倒数，他们在数学上就是“派生”关系的。

• 内存用来临时存储CPU执行指令时需要的数据，比如说算1+2，1和2是数据，+是操作，CPU就会读两次内存，然后把拿到的两个数加在一起。计算的结果往往会写回内存，CPU只管“加”这个操作本身。CPU的运算速度是非常快的，每秒钟可以执行十亿条指令，或者说十亿次加法，每次加法都要读两次内存获取数据的话，那内存的读取速度也必须非常非常快才行，要不然就会严重拖CPU的后腿。现代内存为了尽量不拖后腿尽可能提高读写速度，一是容量做的比较小，16个G左右，二是采用了更快更简单的物理结构，导致内存只要断电（关机），数据就会全部消失，下次开机就是一条啥也没有的全新内存了，没办法持久性存数据。

• 硬盘就是为了解决内存的两大缺点而出现的，一方面支持永久性的存数据，二是容量很大很大。主要的缺点就是读写很慢，慢到CPU实在不能接受，所以CPU一般不和硬盘打交道，基本只跟内存玩，只有特定的时候才会读写一次硬盘。举个例子，你在word里写东西，编辑这件事是CPU在做，编辑的内容都会临时存在内存里，当且仅当你按一下Ctrl + S保存一次的时候，才写一次硬盘。如果你中间电脑突然关机了，还没保存的那部分因为还在内存里，就没有了，下次开机只能看到保存过的数据。这就是“保存”这个功能的原理，所有的软件都是这样。

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• 今天我们尝试写一段程序，把狗狗的岁数换算到人类的岁数，然后输出

• 我们先从简单的情况开始，假设狗的岁数 * 7 = 人类的岁数，假设狗是2岁。

#include <stdio.h>
int main() {
    int dog_age = 2;
    int human_age = dog_age * 7;
    printf("human age is: %d", human_age);
}

• 狗的岁数作为一项数据，我们需要先保存在内存中，方便后续CPU执行计算操作，第3行就是在内存中找一块位置，存储一个2的意思。既然我们存起来是为了之后用，那我们之后就得能找的到，所以给这一小块内存取了一个名字，叫dog_age。后面我们代码里再出现dog_age的时候，CPU就知道去哪里读取数据了。既然我们要“申请”一块内存，就要告诉CPU我要多大的内存，总不能说个随便，计算机听不懂随便，是多少就是多少，int暂时理解为4个字节的意思。第3行代码整体的意思就是，申请4字节空间，取名为dog_age，存储的数据是2。
• 字节就是B，Byte的简写，更常见的是KB, MB, GB, 每次乘1024。每个字节里有8个bit（中文叫位），每个bit是一个0或者一个1。计算机里所有的数据，都存储为0和1。对于我们刚刚的数据2，我们申请了4字节 * 8 = 32个bit，而数字2，转成二进制，就是10，也就是这块内存里存的实际上是

00000000 00000000 00000000 00000010

• 假如说我们把这块内存存满，也就是全都是1，32个1，大约是十进制的42亿。大于42亿的，就需要更多的字节来存。就不能用int了。

• 扩展：为什么存一个数字2，我们直接申请了4个字节的空间呢，其实申请1个字节（操作系统最少申请1个字节，不能申请5个位这样），也就是8位其实就够了吧？最浅显的理解就是，每次直接申请4个字节，电脑执行起来是更快的，而省内存省空间这件事一点都不重要，因为绝大多数时候，电脑的内存根本用不满，不需要节约内存；而内存经常用满的电脑，用户会自己加钱去加内存条，所以也不需要我们写软件的时候节约内存。软件卡不卡很直观，但多占几MB内存，没人会在乎的。至于技术层面的“为什么”我没想好怎么写，先不写了。

• 第4行，我们读取dog_age，然后乘7，申请一块空间，把结果存到这块内存里，取名为human_age。这些取了名字，可以读写的小块内存，在编程里称之为“变量”，可以改变的量，申请一块内存从编程角度来讲叫“定义一个变量”。

• 第5行，我们读取计算好的岁数，输出结果。我们现在的想打印human_age的值，我们如果这样写肯定不行，

printf("human_age");

• 我们需要的是这个变量（这块内存）中存储的真实数据，这样写他打印的是这个字符串，"human_age"和名为human_age的变量毫无关系。那我们的第一反应就是

printf(human_age);

• 这样写也不行，printf输出的时候，必须提供一个文本，或者说字符串。这样写相当于把数字14提供给printf了，他不知道怎么处理。我们要做的就是读取human_age的数据，插入到一个字符串里：

printf("%d", human_age);

• %开头+一个字母的这种，是占位符，会被替换为后面的真实数据，d是decimal，十进制形式的意思。printf还支持用其他格式输出这个数据，比如%x是十六进制，这里不多展开了。我们再在前面补充一些其他的文本，就是第5行代码了。