1 C 语言学习-概述

1 C 语言学习-概述

1.1 什么是C语言

一提到语言这个词语，自然会想到的是像英语、汉语等这样的自然语言，因为它是人和人交换信息不可缺少的工具。而今天计算机遍布了我们生活的每一个角落，除了人和人的相互交流之外，我们必须和计算机角落。

用什么的什么样的方式和计算机做最直接的交流呢？人们自然想到的是最古老也最方便的方式——语言，而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。

1.2 为什么要学习C语言

1.2.1 C语言特点

• 优点

  • 代码量小

  • 执行速度快

  • 功能强大

  • 编程自由

• 缺点

  • 写代码实现周期长

  • 可移植性较差

  • 过于自由，经验不足易出错

  • 对平台库依赖较多

1.2.2 学习C语言理由

1.2.3 C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

1.2.4 C语言的简洁

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：

1.2.5 学习C语言的常见困惑

1.3 第一个C语言程序：HelloWorld

1.3.1 编写C语言代码：hello.c

#include <stdio.h>
int main01()
{
    printf("hello world!");
    return 0;
}

1.3.2 通过gcc编译C代码

（1）gcc编译器介绍

编辑器(如vi、记事本)是指我用它来写程序的（编辑代码），而我们写的代码语句，电脑是不懂的，我们需要把它转成电脑能懂的语句，编译器就是这样的转化工具。就是说，我们用编辑器编写程序，由编译器编译后才可以运行！编译器是将易于编写、阅读和维护的高级计算机语言翻译为计算机能解读、运行的低级机器语言的程序。

gcc（GNU Compiler Collection，GNU 编译器套件），是由 GNU 开发的编程语言编译器。gcc原本作为GNU操作系统的官方编译器，现已被大多数类Unix操作系统（如Linux、BSD、Mac OS X等）采纳为标准的编译器，gcc同样适用于微软的Windows。

gcc最初用于编译C语言，随着项目的发展gcc已经成为了能够编译C、C++、Java、Ada、fortran、Object C、Object C++、Go语言的编译器大家族。

编译命令格式：

gcc  [选项] [文件名或目录名]
选项：
    -o file：指定生成的输出文件名为file
    -E：只进行预处理
    -S：只进行预处理和编译
    -c：只进行预处理、编译和汇编

• 命令、选项和源文件之间使用空格分隔

• 一行命令中可以有零个、一个或多个选项

• 文件名可以包含文件的绝对路径，也可以使用相对路径

• 如果命令中不包含输出可执行文件的文件名，可执行文件的文件名会自动生成一个默认名，Linux平台为a.out，Windows平台为a.exe

（2）Windows平台下gcc环境配置

windows命令行界面下，默认是没有gcc编译器，需要配置一下环境。可以采用TDM-Gcc，TDM-Gcc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

1）下载

下载地址：

https://jmeubank.github.io/tdm-gcc/

2）安装

3）验证

（3）Windows平台下编译代码

（4）Linux平台下gcc环境配置

1）安装

yum -y install vim gcc* gcc-*

2）测试gcc命令

gcc -v

（5）Linux平台下编译代码

1.3.3 代码分析

//导入一个文件  stdio.h std是一个标准库 i input o output   标准输入输出库 .h 头文件
//<>表示导入系统文件 "" 表示导入自定义文件
#include <stdio.h>
​
​
//两个正斜杠表示注释  行注释 只能注释一行
/*
这是一个块注释
可以注释多行
注释内容不参与程序编译
*/
//int 数据类型  整型 如果出现在函数中表示函数的返回值
//main 程序的主函数  程序有且只有一个主函数 ()里面表示函数的参数 函数的参数可以有多个 中间用逗号分隔
​
int main01()
{
    //{} 函数体 代码体 程序体
    //printf 是stdio.h中系统提供的函数 表示在标准输出设备上打印字符串 
    //"" 称为字符串 ;一条语句的结束
    printf("hello world!");
    //return 如果出现在其他函数中表示函数结束  如果出现在main 函数中表示程序结束
    //0 表示函数的返回值 要和函数返回值类型对应
    return 0;
}

（1）include头文件包含

• #include的意思是头文件包含，#include <stdio.h>代表包含stdio.h这个头文件

• 使用C语言库函数需要提前包含库函数对应的头文件，如这里使用了printf()函数，需要包含stdio.h头文件

• 可以通过man 3 printf查看printf所需的头文件

#include< > 与 #include ""的区别：

• < > 表示系统直接按系统指定的目录检索

• "" 表示系统先在 "" 指定的路径(没写路径代表当前路径)查找头文件，如果找不到，再按系统指定的目录检索

（2）main函数

• 一个完整的C语言程序，是由一个、且只能有一个main()函数(又称主函数，必须有)和若干个其他函数结合而成（可选）。

• main函数是C语言程序的入口，程序是从main函数开始执行。

（3）{} 括号，程序体和代码块

• {}叫代码块，一个代码块内部可以有一条或者多条语句

• C语言每句可执行代码都是";"分号结尾

• 所有的#开头的行，都代表预编译指令，预编译指令行结尾是没有分号的

• 所有的可执行语句必须是在代码块里面

（4）注释

• //叫行注释，注释的内容编译器是忽略的，注释主要的作用是在代码中加一些说明和解释，这样有利于代码的阅读

• /**/叫块注释

• 块注释是C语言标准的注释方法

• 行注释是从C++语言借鉴过来的

（5）printf函数

• printf是C语言库函数，功能是向标准输出设备输出一个字符串

• printf(“hello world\n”);//\n的意思是回车换行

（6）return语句

• return代表函数执行完毕，返回return代表函数的终止

• 如果main定义的时候前面是int，那么return后面就需要写一个整数；如果main定义的时候前面是void，那么return后面什么也不需要写

• 在main函数中return 0代表程序执行成功，return -1代表程序执行失败

• int main()和void main()在C语言中是一样的，但C++只接受int main这种定义方式

1.3.4 Visual Studio 2022 安装教程

（1）下载

VS下载地址 https://visualstudio.microsoft.com/zh-hans/

（2）安装

1.4 system函数

1.4.1 system函数的使用

#include <stdlib.h>
int system(const char *command);
功能：在已经运行的程序中执行另外一个外部程序
参数：外部可执行程序名字
返回值：
    成功：0
    失败：任意数字

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
	//system("calc"); //windows平台
	system("ls"); //Linux平台, 需要头文件#include <stdlib.h>

	return 0;
}

1.5 C语言编译过程

1.5.1 C程序编译步骤

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

1.5.2 gcc编译过程

（1）分步编译

gcc  [选项] [文件名或目录名]
选项：
	-o file：指定生成的输出文件名为file
	-E：只进行预处理
	-S：只进行预处理和编译
	-c：只进行预处理、编译和汇编

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

（2）一步编译

gcc hello.c -o demo（还是经过：预处理、编译、汇编、链接的过程）：

1.5.3 查找程序所依赖的动态库

Windows平台下，需要相应软件(Depends.exe)：

1.6 CPU内部结构与寄存器(了解)

1.6.1 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

1.6.2 寄存器名字(了解)

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

1.6.3 寄存器、缓存、内存三者关系

• 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。