程序员入门C语言，需要掌握的4个基础知识

C语言是当前所有开发技术中使用较为广泛的一门语言，从它诞生之日起就深受程序员的喜爱。随着C语言的普及，后来的开发语言都或多或少地借鉴或遵循了它的一些模式。另外，C语言是计算机编程领域中使用最早的高级语言之一，它的出现推动了软件行业的迅猛发展。本章将简要介绍C语言的基本知识，为读者学习后面的内容打下基础。

1.1　计算机应用基础

计算机（computer）是一种能接收和存储信息，并按照内部存储的程序对输入的信息进行加工、处理，然后把处理结果进行输出的高度自动化的电子设备。本节介绍计算机应用的基础知识，为读者学习后面的知识打下基础。

1.1.1　中央处理器

中央处理器就是我们平常说的CPU（Central Processing Unit），是一块超大规模的集成电路，是计算机的运算核心和控制核心。它主要包括算术和逻辑单元（Arithmetic and Logic Unit，ALU）和控制单元（Control Unit，CU）两大部件。此外，它还包括若干个寄存器和存储器及彼此之间的数据、控制与状态总线。它与内部存储器和输入/输出设备合称为电子计算机的三大核心部件。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。计算机的性能在很大程度上由CPU的性能所决定，而CPU的性能主要体现在运行程序的速度上。

1.1.2　位和字节

1．位

位（bit）又称为比特，bit是Binary System的缩写。在现实应用中，位有如下两个含义。

（1）它是计算机专业术语，是信息量单位。二进制数的一位所包含的信息就是一位，如二进制数0100就有4位。在计算机应用中，二进制数“0”和“1”是构成信息的最小单位，称作“位”或“比特”。

（2）二进制数字中的位是信息量的度量单位，为信息量的最小单位。数字化音响用电脉冲表达音频信号，“1”代表有脉冲，“0”代表脉冲间隔。如果波形中每个点的信息用4位一组的编码来表示，则每组编码有4位。位数越多，表达的模拟信号就越精确，对音频信号的还原能力越强。

2．字节

字节（Byte），是计算机信息技术中用于存储容量的一种计量单位，有时在一些计算机编程语言中也表示数据类型和语言字符。

在计算机应用中，由若干位组成1字节。字节由多少位组成取决于计算机的结构。通常来说，微型计算机的CPU多由8位组成1字节，并用此表示一个字符的代码。构成1字节的8位被看作一个整体，字节是存储信息的基本单位。在大多数情况下，计算机存储单位的换算关系如下：

1B=8bit

1KB=1024B

1MB=1024KB

1GB=1024MB

在上述关系中各个单位的具体说明如下：

B：表示字节。

bit：表示位。

KB：表示千字节。

MB：表示兆字节。

GB：表示吉字节。

1.1.3　二进制

二进制是计算机技术中广泛采用的一种数制，是使用0和1两个数码来表示的数。二进制的基数为2，进位规则是“逢二进一”，借位规则是“借一当二”，这是由18世纪德国数理哲学大师莱布尼兹发现的。当前的计算机系统使用的基本上都是二进制系统，数据在计算机中主要是以补码的形式进行存储的。计算机中的二进制是一个非常微小的开关，用“开”来表示1，用“关”来表示0。因为它只使用0、1两个数字符号，所以非常简单方便，易于用电子方式来实现。

下面介绍如何将十进制数转换成二进制数。

（1）把正整数转换成二进制。

转换原则是除以2取余，然后倒序排列，高位补零。也就是说，将正的十进制数除以2，得到的商再除以2，依次类推，一直到商为0或1，然后在旁边标出各步的余数，最后倒着写出来，高位补零即可。例如，将十进制数字42转换为二进制的步骤为：42除以2得到的余数连在一起为010101，然后将得到的余数倒着排一下就会得到数字42，所对应的二进制数是101010。但是因为在计算机内部表示数的字节单位是定长的（如8位、16位或32位），所以当位数不够时，需要在高位补零。十进制数42转换成二进制数的结果是101010，它的前面缺少两位，因此将十进制数42转换成二进制数的最终结果是：00101010。

（2）把负整数转换成二进制。

转换原则是先将对应的正整数转换成二进制，最后对二进制数取反，最后将结果加1。以十进制负整数−42为例，将42的二进制形式（00101010）取反得到的结果是11010101，然后再加1的结果是11010110。所以负整数−42转成二进制数的最终结果是：11010110。

（3）把二进制整数转换成十进制。

转换原则是先将二进制数补齐位数。如果首位是0则代表它是正整数；如果首位是1则代表它是负整数。先看首位是0的正整数，补齐位数以后，得到n×2m的计算结果。其中，上标m表示二进制数字的位数，n表示二进制的某个位数。对于二进制数中的各位分别计算n×2m，然后将计算结果相加得到值的就为十进制数。比如将二进制数1010转换为十进制数的过程如下。

二进制 1 0 1 0

补齐位数 0 0 0 0 1 0 1 0

计算n×2m0×27　 0×26　 0×25 0×24 1×23 0×22 1×21 0×20

计算结果 0 0 0 0 8 0 2 0

各位求和结果 10

所以将二进制数1010转换为十进制数的结果是10。

如果要转换的二进制数补足位数后首位为1，那么表示这个二进制数是负整数。此时，就需要先取反，然后再进行换算：例如二进制数11101011的首位为1，这时应先取反得到00010100，然后按照上面的计算过程得出10100对应的十进制数20，所以二进制数11101011对应的十进制数为−20。

1.1.4　编码格式

1．ASCII码

ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码），是基于拉丁字母的一套计算机编码系统，主要用于表示现代英语和其他西欧语言。ASCII码是现今最通用的单字节编码系统，并等同于国际标准ISO/IEC 646。

一个英文字母（不分大小写）占1字节空间，一个中文汉字占2字节空间。一个二进制数字序列在计算机中为一个数字单元，一般为8位二进制数。它的最小值为0，最大值为255。例如，一个ASCII码就是1字节。

2．Unicode编码

Unicode（又称为统一码、万国码、单一码）是计算机科学领域里的一项业界标准，包括字符集、编码方案等。Unicode编码是为了解决传统字符编码方案的局限性而产生的，它为每种语言中的每个字符都设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言和跨平台进行文本转换、处理的要求。

最初Unicode编码的长度是固定的16位，也就是2字节代表一个字符，这样可以表示65536个字符。显然，若要表示各种语言中的所有字符，这是远远不够的。Unicode 4.0规范考虑到了这种情况，定义了一组附加字符编码。附加字符编码采用两个16位来表示，这样最多可以定义1 048 576个附加字符。目前，Unicode 4.0规范只定义了45 960个附加字符。

Unicode只是一个编码规范。目前实际实现的Unicode编码只要有3种：UTF-8、UCS-2和UTF-16。3种Unicode字符集之间可以按照相关规范进行转换。

3．UTF-8编码

UTF-8（8-bit Unicode Transformation Format）是一种针对Unicode的可变长度的字符编码，又称为万国码。UTF-8由Ken Thompson于1992年创建，现在已经将它标准化为RFC 3629。UTF-8用1～6字节编码Unicode字符。在网页上它可以统一页面显示中文简体/繁体及其他语言（如英文、日文、韩文）。一个UTF-8编码的英文字符占用1字节；一个UTF-8编码的中文（含繁体）字符少数情况下占用3字节，多数情况下占用4字节；一个UTF-8编码的数字占用1字节。

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内容提要

本书循序渐进、由浅入深地讲解了C语言开发的技术。全书共25章。本书不仅介绍了C语言的基础和核心知识（如开发工具、语法、运算符、表达式、输入/输出、流程控制、数组、字符串、函数），还讲解了C语言中的重点和难点（如指针、结构体、共用体和枚举、链表、位运算、预编译、文件操作、调试、内存管理、高级编程技术、算法、数据结构、网络编程技术等）。此外，本书还通过4个综合实例，介绍了C语言在综合项目中的应用。全书内容以“技术解惑”和“范例演练”贯穿全书，引领读者全面掌握C语言。

本书不但适用C语言的初学者，也适合有一定C语言基础的读者学习。