C语言之路---初探概念
C语言也是一门通用性的语言，并没有针对某个领域进行优化，就目前而言，C语言主要用于较底层的开发，例如：
- Windows、Linux、Unix 等操作系统的内核90%以上都使用C语言开发；
- 开发硬件驱动，让硬件和操作系统连接起来，这样用户才能使用硬件、程序员才能控制硬件；
- 单片机和嵌入式属于软硬件的结合，有很多使用C语言的地方；
- 开发系统组件或服务，用于支撑上层应用
C语言仅仅是一个工具，它的标准库也很简单，只提供了最基本的功能，如果希望开发出实用的程序，往往还需要学习其他方面的知识。例如：
- 开发硬件驱动要学习数字电路，了解 Windows 或 Linux 内核，阅读硬件厂商的接口说明书；
- 从事嵌入式开发要学习数字电路、模拟电路、ARM、Linux、Qt等；
- 开发PC软件要学习Windows编程，了解 GTK。
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一、什么是编译器
需要一个工具，将C语言代码转换成CPU能够识别的二进制指令，也就是将代码加工成 .exe 程序；这个工具是一个特殊的软件，叫做编译器（Compiler）。
编译器能够识别代码中的词汇、句子以及各种特定的格式，并将他们转换成计算机能够识别的二进制形式，这个过程称为编译（Compile）。编译也可以理解为“翻译”，类似于将中文翻译成英文、将英文翻译成象形文字，它是一个复杂的过程，大致包括词法分析、语法分析、语义分析、性能优化、生成可执行文件五个步骤，期间涉及到复杂的算法和硬件架构。
你的代码语法正确与否，编译器说了才算，我们学习C语言，从某种意义上说就是学习如何使用编译器，让编译器生成可执行程序（例如 Windows 下的 .exe 程序）。
编译器可以 100% 保证你的代码从语法上讲是正确的，因为哪怕有一点小小的错误，编译也不能通过，编译器会告诉你哪里错了，便于你的更改。
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二、什么是集成开发环境（IDE）
实际开发中，除了编译器是必须的工具，我们往往还需要很多其他辅助软件，例如：
- 编辑器：用来编写代码，并且给代码着色，以方便阅读；
- 代码提示器：输入部分代码，即可提示全部代码，加速代码的编写过程；
- 调试器：观察程序的每一个运行步骤，发现程序的逻辑错误；
- 项目管理工具：对程序涉及到的所有资源进行管理，包括源文件、图片、视频、第三方库等；
- 漂亮的界面：各种按钮、面板、菜单、窗口等控件整齐排布，操作更方便。
这些工具通常被打包在一起，统一发布和安装，例如 Visual Studio、Dev C++、Xcode、Visual C++ 6.0、C-Free、Code::Blocks 等，它们统称为集成开发环境（IDE，Integrated Development Environment）。
集成开发环境就是一系列开发工具的组合套装。这就好比台式机，一个台式机的核心部件是主机，有了主机就能独立工作了，但是我们在购买台式机时，往往还要附带上显示器、键盘、鼠标、U盘、摄像头等外围设备，因为只有主机太不方便了，必须有外设才能玩的爽。
集成开发环境也是这个道理，只有编译器不方便，所以还要增加其他的辅助工具。
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三、 IDE 涉及到的概念
1) 源文件（Source File）
在开发软件的过程中，我们需要将编写好的代码（Code）保存到一个文件中，这样代码才不会丢失，才能够被编译器找到，才能最终变成可执行文件。这种用来保存代码的文件就叫做源文件（Source File）。
每种编程语言的源文件都有特定的后缀，以方便被编译器识别，被程序员理解。源文件后缀大都根据编程语言本身的名字来命名，例如：
- C语言源文件的后缀是
.c； - C++语言（C Plus Plus）源文件的后缀是
.cpp； - Java 源文件的后缀是
.java； - Python 源文件的后缀是
.py； - JavaScript 源文件后置是
.js。
源文件的后缀仅仅是为了表明该文件中保存的是某种语言的代码（例如.c文件中保存的是C语言代码），这样程序员更加容易区分，编译器也更加容易识别，它并不会导致该文件的内部格式发生改变。
2) 工程/项目（Project）
一个真正的程序（也可以说软件）往往包含多项功能，每一项功能都需要几十行甚至几千行、几万行的代码来实现，如果我们将这些代码都放到一个源文件中，那将会让人崩溃，不但源文件打开速度极慢，代码的编写和维护也将变得非常困难。
在实际开发中，程序员都是将这些代码分门别类地放到多个源文件中。除了这些成千上万行的代码，一个程序往往还要包含图片、视频、音频、控件、库（也可以说框架）等其它资源，它们也都是一个一个地文件。
为了有效地管理这些种类繁杂、数目众多的文件，我们有理由把它们都放到一个目录（文件夹）下，并且这个目录下只存放与当前程序有关的资源。实际上 IDE 也是这么做的，它会为每一个程序都创建一个专门的目录，将用到的所有文件都集中到这个目录下，并对它们进行便捷的管理，比如重命名、删除文件、编辑文件等】
这个为当前程序配备的专用文件夹，在 IDE 中也有一个专门的称呼，叫做“Project”，翻译过来就是“工程”或者“项目”。
3) 工程类型/项目类型
“程序”是一个比较宽泛的称呼，它可以细分为很多种类，例如：
- 有的程序不带界面，完全是“黑屏”的，只能输入一些字符或者命令，称为控制台程序（Console Application），例如 Windows 下的 cmd.exe，Linux 或 Mac OS 下的终端（Terminal）。
- 有的程序带界面，看起来很漂亮，能够使用鼠标点击，称为GUI程序（Graphical User Interface Program），例如 QQ、迅雷、Chrome 等。
- 有的程序不单独出现，而是作为其它程序的一个组成部分，普通用户很难接触到它们，例如静态库、动态库等。
不同的程序对应不同的工程类型（项目类型），使用 IDE 时必须选择正确的工程类型才能创建出我们想要的程序。换句话说，IDE 包含了多种工程类型，不同的工程类型会创建出不同的程序。
不同的工程类型本质上是对 IDE 中各个参数的不同设置；我们也可以创建一个空白的工程类型，然后自己去设置各种参数（不过一般不这样做）。
控制台程序对应的工程类型为“Win32控制台程序（Win32 Console Application）”，
GUI程序对应的工程类型为“Win32程序（Win32 Application）”。
4) 链接（Link）
源代码要经过编译（Compile）和链接（Link）两个过程才能变成可执行文件。
编译器一次只能编译一个源文件，如果当前程序包含了多个源文件，那么就需要编译多次。编译器每次编译的结果是产生一个中间文件（可以认为是一种临时文件），而不是最终的可执行文件。中间文件已经非常接近可执行文件了，它们都是二进制格式，内部结构也非常相似。
将当前程序的所有中间文件以及系统库（暂时可以理解为系统中的一些组件）组合在一起，才能形成最终的可执行文件，这个组合的过程就叫做链接（Link）。完成链接功能的软件叫做链接器（Linker）。
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四、第一个程序：
#include
int main()
{
printf("Hello !");
return 0;
} 「内存 + 进程 + 线程」这几个最基本的计算机概念是菜鸟和大神的分水岭，也只有学习C语言才能透彻地理解它们。
让概念落地，而不是空谈，这才是最难得的。
从C语言到内存，从内存到进程和线程，环环相扣：不学C语言就吃不透内存，不学内存就吃不透进程和线程。
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五、分析第一个程序：
- 头文件 的概念——#include
C语言开发者们编写了很多常用函数，并分门别类的放在了不同的文件，这些文件就称为头文件（header file）。每个头文件中都包含了若干个功能类似的函数，调用某个函数时，要引入对应的头文件，否则编译器找不到函数。
实际上，头文件往往只包含函数的说明，也就是告诉我们函数怎么用，而函数本身保存在其他文件中，在链接时才会找到。
#include 命令的作用也仅仅是将头文件中的文本复制到.c当前文件，然后和当前文件一起编译。你可以尝试将头文件中的内容复制到当前文件，那样也可以不引入头文件。
头文件不是必须要引入的，我们用到了 printf()函数，所以才引入 stdio.h
stdio 是 standard input output 的缩写，stdio.h 被称为“标准输入输出文件”
stdlib 是 standard library 的缩写，stdlib.h 被称为“标准库文件”，包含的函数比较杂乱，多是一些通用工具型函数
2）.函数的概念
这样的一段代码能够独立地完成某个功能，一次编写完成后可以重复使用，被称为函数（Function）/它还有“功能”的意思。可以认为，函数就是一段可以重复使用的代码。
函数的一个明显特征就是使用时必须带括号( )，必要的话，括号中还可以包含待处理的数据。
使用函数在编程中有专业的称呼，叫做函数调用（Function Call）
如果函数需要处理多个数据，那么它们之间使用逗号,分隔。
C语言自带的函数称为库函数（Library Function）。库（Library）是编程中的一个基本概念，可以简单地认为它是一些列函数的集合，在磁盘上往往是一个文件夹。C语言自带的库称为标准库（Standard Library），其他公司或个人开发的库称为第三方库（Third-Party Library）。
除了库函数，我们还可以编写自己的函数，拓展程序的功能。自己编写的函数称为自定义函数。自定义函数和库函数在编写和使用方式上完全相同，
3）.C语言中的空白符
空格、缩进（制表符）、换行符等统称为空白符，它们只用来占位，并没有实际的内容，也显示不出具体的字符。
它们会被编译器忽略，编译器不认为它们是代码的一部分，它们的存在只是在编辑器中呈现一定的格式，让程序员阅读方便
程序员要善于利用空白符：缩进（制表符）和换行可以让代码结构更加清晰，空格可以让代码看起来不那么拥挤。专业的程序员同样追求专业的代码格式
- 水平制表符相当于四个空格，对于大部分编辑器，按下 Tab 键默认就是输入一个水平制表符；如果你进行了个性化设置，按下 Tab 键也可能会输入四个或者两个空格。
六、不同进制之间的转换
下表列出了前 17 个十进制整数与二进制、八进制、十六进制的对应关系：
| 十进制 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 二进制 | 0 | 1 | 10 | 11 | 100 | 101 | 110 | 111 | 1000 | 1001 | 1010 | 1011 | 1100 | 1101 | 1110 | 1111 | 10000 |
| 八进制 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 20 |
| 十六进制 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | A | B | C | D | E | F | 10 |
1、二进制、八进制、十六进制——>十进制
二进制、八进制和十六进制向十进制转换都非常容易，就是“按权相加”。所谓“权”，也即“位权”。
假设当前数字是 N 进制，那么：
- 对于整数部分，从右往左看，第 i 位的位权等于Ni-1
- 对于小数部分，恰好相反，要从左往右看，第 j 位的位权为N-j。
将二进制数字 1010.1101 转换成十进制：
1010.1101 = 1×23 + 0×22 + 1×21 + 0×20 + 1×2-1 + 1×2-2 + 0×2-3 + 1×2-4 = 10.8125（十进制）
将八进制数字 423.5176 转换成十进制：
423.5176 = 4×82 + 2×81 + 3×80 + 5×8-1 + 1×8-2 + 7×8-3 + 6×8-4 = 275.65576171875（十进制）
将十六进制数字 9FA8C 转换成十进制：
9FA8C = 9×164 + 15×163 + 10×162 + 8×161 + 12×160 = 653964（十进制）
2、十进制——>二进制、八进制、十六进制
将十进制转换为其它进制时比较复杂，整数部分和小数部分的算法不一样
整数部分：
十进制整数转换为 N 进制整数采用“除 N 取余，逆序排列”法。具体做法是：
- 将 N 作为除数，用十进制整数除以 N，可以得到一个商和余数；
- 保留余数，用商继续除以 N，又得到一个新的商和余数；
- 仍然保留余数，用商继续除以 N，还会得到一个新的商和余数；
- ……
- 如此反复进行，每次都保留余数，用商接着除以 N，直到商为 0 时为止。
把先得到的余数作为 N 进制数的低位数字，后得到的余数作为 N 进制数的高位数字，依次排列起来，就得到了 N 进制数字。
演示了将十进制数字 36926 转换成八进制的过程：
十进制数字 36926 转换成八进制的结果为 110076。
小数部分：
十进制小数转换成 N 进制小数采用“乘 N 取整，顺序排列”法。具体做法是：
- 用 N 乘以十进制小数，可以得到一个积，这个积包含了整数部分和小数部分；
- 将积的整数部分取出，再用 N 乘以余下的小数部分，又得到一个新的积；
- 再将积的整数部分取出，继续用 N 乘以余下的小数部分；
- ……
- 如此反复进行，每次都取出整数部分，用 N 接着乘以小数部分，直到积中的小数部分为 0，或者达到所要求的精度为止。
把取出的整数部分按顺序排列起来，先取出的整数作为 N 进制小数的高位数字，后取出的整数作为低位数字，这样就得到了 N 进制小数。
下图演示了将十进制小数 0.930908203125 转换成八进制小数的过程：
从图中得知，十进制小数 0.930908203125 转换成八进制小数的结果为 0.7345。
3、二进制、八进制、十六进制之间的转换
1)、二进制<——>八进制
a、二进制整数转换为八进制整数时，每三位二进制数字转换为一位八进制数字，运算的顺序是从低位向高位依次进行，高位不足三位用零补齐。下图演示了如何将二进制整数 1110111100 转换为八进制：
从图中可以看出，二进制整数 1110111100 转换为八进制的结果为 1674。
b、八进制整数转换为二进制整数时，思路是相反的，每一位八进制数字转换为三位二进制数字，运算的顺序也是从低位向高位依次进行。下图演示了如何将八进制整数 2743 转换为二进制：
从图中可以看出，八进制整数 2743 转换为二进制的结果为 10111100011。
2)、二进制<——>十六进制
a、二进制整数转换为十六进制整数时，每四位二进制数字转换为一位十六进制数字，运算的顺序是从低位向高位依次进行，高位不足四位用零补齐。下图演示了如何将二进制整数 10 1101 0101 1100 转换为十六进制：
从图中可以看出，二进制整数 10 1101 0101 1100 转换为十六进制的结果为 2D5C。
b、十六进制整数转换为二进制整数时，思路是相反的，每一位十六进制数字转换为四位二进制数字，运算的顺序也是从低位向高位依次进行。下图演示了如何将十六进制整数 A5D6 转换为二进制：
从图中可以看出，十六进制整数 A5D6 转换为二进制的结果为 1010 0101 1101 0110。
3）、八进制<——>二进制<——>十六进制
附加
CPU直接从内存中读取数据，处理完成后将结果再写入内存。
图1：CPU、内存、硬盘和主板的关系