C语言 - 初识C语言

1. C 语言初识

C 语言是一种通用的、面向过程式的计算机程序设计语言。1972 年，为了移植与开发 UNIX 操作系统，丹尼斯·里奇在贝尔电话实验室设计开发了 C 语言。

C 语言是一种广泛使用的计算机语言，它与 Java 编程语言一样普及，二者在现代软件程序员之间都得到广泛使用。

当前最新的 C 语言标准为 C18 ，在它之前的 C 语言标准有 C17、C11...C99 等。

 

谁适合阅读本教程？

本教程是专门为需要从零开始了解 C 语言的软件程序员打造的。本教程将让您对 C 语言有足够的认识，从而提升您自己的专业知识水平。

阅读本教程前，您需要了解的知识：

在开始学习本教程之前，您需要对计算机编程术语有基本的了解。对任何一种编程语言有基本的了解将有助于您理解 C 语言编程概念，并有助于加快您的学习进度。

1.1 编译/执行 C 程序

实例：

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

实例解析：

• 所有的 C 语言程序都需要包含 main() 函数。 代码从 main() 函数开始执行。
• /* ... */ 用于注释说明。
• printf() 用于格式化输出到屏幕。printf() 函数在 "stdio.h" 头文件中声明。
• stdio.h 是一个头文件 (标准输入输出头文件) , #include 是一个预处理命令，用来引入头文件。 当编译器遇到 printf() 函数时，如果没有找到 stdio.h 头文件，会发生编译错误。
• return 0; 语句用于表示退出程序。

 

2. C 简介

C 语言是一种通用的高级语言，最初是由丹尼斯·里奇在贝尔实验室为开发 UNIX 操作系统而设计的。C 语言最开始是于 1972 年在 DEC PDP-11 计算机上被首次实现。

在 1978 年，布莱恩·柯林汉（Brian Kernighan）和丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie）制作了 C 的第一个公开可用的描述，现在被称为 K&R 标准。

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。由于各种原因，C 语言现在已经成为一种广泛使用的专业语言。

• 易于学习。
• 结构化语言。
• 它产生高效率的程序。
• 它可以处理底层的活动。
• 它可以在多种计算机平台上编译。

2.1 关于 C

• C 语言是为了编写 UNIX 操作系统而被发明的。
• C 语言是以 B 语言为基础的，B 语言大概是在 1970 年被引进的。
• C 语言标准是于 1988 年由美国国家标准协会（ANSI，全称 American National Standard Institute）制定的。
• 截至 1973 年，UNIX 操作系统完全使用 C 语言编写。
• 目前，C 语言是最广泛使用的系统程序设计语言。
• 大多数先进的软件都是使用 C 语言实现的。
• 当今最流行的 Linux 操作系统和 RDBMS（Relational Database Management System：关系数据库管理系统） MySQL 都是使用 C 语言编写的。

2.2 为什么要使用 C？

C 语言最初是用于系统开发工作，特别是组成操作系统的程序。由于 C 语言所产生的代码运行速度与汇编语言编写的代码运行速度几乎一样，所以采用 C 语言作为系统开发语言。下面列举几个使用 C 的实例：

• 操作系统
• 语言编译器
• 汇编器
• 文本编辑器
• 打印机
• 网络驱动器
• 现代程序
• 数据库
• 语言解释器
• 实体工具

2.3 C 程序

一个 C 语言程序，可以是 3 行，也可以是数百万行，它可以写在一个或多个扩展名为 ".c" 的文本文件中，例如，hello.c。您可以使用 "vi"、"vim" 或任何其他文本编辑器来编写您的 C 语言程序。

本教程假定您已经知道如何编辑一个文本文件，以及如何在程序文件中编写源代码。

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2.4 C11

C11（也被称为C1X）指ISO标准ISO/IEC 9899:2011。在它之前的C语言标准为C99。

新特性

• 对齐处理（Alignment）的标准化（包括_Alignas标志符，alignof运算符，aligned_alloc函数以及<stdalign.h>头文件）。

• _Noreturn 函数标记，类似于 gcc 的 __attribute__((noreturn))。

• _Generic 关键字。

• 多线程（Multithreading）支持，包括：
  _Thread_local存储类型标识符，<threads.h>头文件，里面包含了线程的创建和管理函数。
  _Atomic类型修饰符和<stdatomic.h>头文件。

• 增强的Unicode的支持。基于C Unicode技术报告ISO/IEC TR 19769:2004，增强了对Unicode的支持。包括为UTF-16/UTF-32编码增加了char16_t和char32_t数据类型，提供了包含unicode字符串转换函数的头文件<uchar.h>。

• 删除了 gets() 函数，使用一个新的更安全的函数gets_s()替代。

• 增加了边界检查函数接口，定义了新的安全的函数，例如 fopen_s()，strcat_s() 等等。

• 增加了更多浮点处理宏(宏)。

• 匿名结构体/联合体支持。这个在gcc早已存在，C11将其引入标准。

• 静态断言（Static assertions），_Static_assert()，在解释 #if 和 #error 之后被处理。

• 新的 fopen() 模式，("…x")。类似 POSIX 中的 O_CREAT|O_EXCL，在文件锁中比较常用。

• 新增 quick_exit() 函数作为第三种终止程序的方式。当 exit()失败时可以做最少的清理工作。

 

3. C 基本语法

我们已经看过 C 程序的基本结构，这将有助于我们理解 C 语言的其他基本的构建块。

3.1 C 的令牌（Token）

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。例如，下面的 C 语句包括五个令牌：

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

这五个令牌分别是：

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

3.2 分号 ;

在 C 程序中，分号是语句结束符。也就是说，每个语句必须以分号结束。它表明一个逻辑实体的结束。

例如，下面是两个不同的语句：

printf("Hello, World! \n");
return 0;

3.3 注释

 

C 语言有两种注释方式：

 

// 单行注释

以 // 开始的单行注释，这种注释可以单独占一行。

/* 单行注释 */
/* 
 多行注释
 多行注释
 多行注释
 */

/* */ 这种格式的注释可以单行或多行。

您不能在注释内嵌套注释，注释也不能出现在字符串或字符值中。

3.4 标识符

C 标识符是用来标识变量、函数，或任何其他用户自定义项目的名称。一个标识符以字母 A-Z 或 a-z 或下划线 _ 开始，后跟零个或多个字母、下划线和数字（0-9）。

C 标识符内不允许出现标点字符，比如 @、$ 和 %。C 是区分大小写的编程语言。因此，在 C 中，Manpower 和 manpower 是两个不同的标识符。下面列出几个有效的标识符：

mohd       zara    abc   move_name  a_123
myname50   _temp   j     a23b9      retVal

3.5 关键字

下表列出了 C 中的保留字。这些保留字不能作为常量名、变量名或其他标识符名称。

关键字	说明
auto	声明自动变量
break	跳出当前循环
case	开关语句分支
char	声明字符型变量或函数返回值类型
const	定义常量，如果一个变量被 const 修饰，那么它的值就不能再被改变
continue	结束当前循环，开始下一轮循环
default	开关语句中的"其它"分支
do	循环语句的循环体
double	声明双精度浮点型变量或函数返回值类型
else	条件语句否定分支（与 if 连用）
enum	声明枚举类型
extern	声明变量或函数是在其它文件或本文件的其他位置定义
float	声明浮点型变量或函数返回值类型
for	一种循环语句
goto	无条件跳转语句
if	条件语句
int	声明整型变量或函数
long	声明长整型变量或函数返回值类型
register	声明寄存器变量
return	子程序返回语句（可以带参数，也可不带参数）
short	声明短整型变量或函数
signed	声明有符号类型变量或函数
sizeof	计算数据类型或变量长度（即所占字节数）
static	声明静态变量
struct	声明结构体类型
switch	用于开关语句
typedef	用以给数据类型取别名
unsigned	声明无符号类型变量或函数
union	声明共用体类型
void	声明函数无返回值或无参数，声明无类型指针
volatile	说明变量在程序执行中可被隐含地改变
while	循环语句的循环条件

C99 新增关键字

_Bool

_Complex

_Imaginary

inline

restrict

C11 新增关键字

_Alignas	_Alignof	_Atomic	_Generic	_Noreturn
_Static_assert	_Thread_local

 

3.6 C 中的空格

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。

在 C 中，空格用于描述空白符、制表符、换行符和注释。空格分隔语句的各个部分，让编译器能识别语句中的某个元素（比如 int）在哪里结束，下一个元素在哪里开始。因此，在下面的语句中：

int age;

在这里，int 和 age 之间必须至少有一个空格字符（通常是一个空白符），这样编译器才能够区分它们。另一方面，在下面的语句中：

fruit = apples + oranges;   // 获取水果的总数

fruit 和 =，或者 = 和 apples 之间的空格字符不是必需的，但是为了增强可读性，您可以根据需要适当增加一些空格。