C语言教程第一节

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1 计算机语言

计算机语言总的来说分为机器语言，汇编语言，高级语言三大类。

1.1 机器语言

1946年，世界上第一台计算机ENAC诞生，使用的是最原始的穿孔卡片。这种卡片上使用的语言是只有专家才能理解的语言，与人类语言差别极大，这种语言就称为机器语言。 当时的程序都由“0”和“1”组成的，编写程序只能通过“打孔”来实现。

0001,0001,000000010000 代表 STORE B, 16

1.2 汇编语言

汇编语言用助记符代替了操作码，用地址符号或标号代替地址码。简单来讲就是，使用符号代替了机器语言的二进制码。 比如：

MOV AL,5

1.3 高级語言

高级语言发展于20世纪50年代中叶到70年代，它是一种接近于人们使用习惯的程序设计语言。它允许用英文写计算程序，程序中的符号和算式也与日常用的数学式子差不多。

现在，计算机语言仍然在不断的发展，种类也相当多，比如 C语言、C++、Java、C#、Python、PHP、JavaScript、Go语言、Objective-C、Swift、汇编语言等 。

C语言代码如下：

int a = 520;

了解更多历史发展：https://blog.csdn.net/abc6368765/article/details/83990756

1.4 关于编程语言

我们每天都在使用计算机，无论是桌面计算机还是智能手机，其实都是某种形式的计算机。要用计算机做某件事情，就需要使用某个具体的应用软件。这些应用软件都是用某种编程语言写出来，告诉计算机要如何为我们做事情的。编程语言就是用来描述我们要计算机如何做事情的语言。

计算机和人脑完全不一样，计算机有自己的思维方式和行为习惯。所以有的事情人类很容易就做到了，计算机可能会很困难；而有的事情人类不擅长或者不乐意做，计算机却可能会很容易实现。学习编程就需要了解计算机做事情的方式方法，学会用计算机的方式来想问题，这就叫做计算思维。

在学习编程语言的时候语法只是基础，编程思想、方法才是掌握一门语言的关键，也可以说是 逻辑思维能力 。

2 C语言的背景

2.1 C语言的发展历史

20世纪60年代，贝尔实验室的研究员Ken Thompson（肯·汤普森）发明了B语言，并使用B编了个游戏 - Space Travel，他想玩自己这个游戏，所以他背着老板找到了台空闲的机器 - PDP-7，但是这台机器没有操作系统，于是Thompson着手为PDP-7开发操作系统，后来这个OS被命名为 UNIX。

1971年，Ken Thompson的同事D.M.Ritchie（DM里奇），也很想玩Space Travel，所以加入了Ken Thompson，合作开发UNIX，他的主要工作是改进Thompson的B语言。

最终，在1972年这个被改进的新语言被称为C，取BCPL的第二个字母，也是B的下一个字母。

1973年，C主体完成。Ken Thompson和D.M.Ritchie迫不及待的开始用C语言完全重写了UNIX。

以下是有关C语言的发展历史：

CPL（Combined Programming Language） - 1963
CPL是1963年剑桥大学发明的

BCPL（Base Combined Programming Language） - 1967
剑桥的Matin Richards 对CPL做了简化，推出了BCPL

B（B Programming Language） - 1969
贝尔实验室的Ken Thompson（肯·汤普森） 对BCPL又做了改进，设计出了简单的且接近硬件的B语言，并用B语言写了第一个UNIX OS

C（C Programming Language） - 1972
贝尔实验室的另外一个人Dennis MacAlistair Ritchie（D.M.Ritchie - DM里奇）在B的基础上设计出了C语言。C 保持了B的优点（精炼、接近硬件），又克服了他的缺点（过于简单，数据无类型）

C++（C plus plus Programming Language） - 1983
还是贝尔实验室的人，Bjarne Stroustrup（本贾尼·斯特劳斯特卢普） 在C语言的基础上推出了C++，它扩充和完善了C语言，特别是在面向对象编程方面。一定程度上克服了C语言编写大型程序时的不足。

2.2 C语言的标准

语言肯定会有标准化的东西，就比如普通话也是有标准的，但是就像普通话一样我们并不用过度在意这个标准，你只要知道 C语言标准的最新版本是2011年的C11，但是目前编译器支持得最好的是1999年的C99 就够了。

因为不同的标准，语法规定会有些许的不同。

2.3 C语言会不会落后了？

这是2019年11月的编程语言排名

可以见得C语言作为众多程序员入门的第一门语言还是依然保持着热度。

2.4 C语言能干什么

C/C++主要用于PC软件开发、Linux开发、游戏开发、单片机和嵌入式系统。

C语言在工业界有重要的地位，在很多领域无可替代，几乎所有和硬件打交道的地方都得要用C语言。

可以利用C语言写操作系统（上面讲到的UNIX就是了）、开发嵌入式系统（像智能音箱就是嵌入式）、还可以开发底层驱动（比如图形引擎、图像处理、声音效果等）、开发其他语言

但是我们平时使用的软件就都不是使用C语言写的。

• PHP、Python 等都是用C语言开发出来的，虽然平时做项目的时候看不到C语言的影子，但是如果想深入学习 PHP 和 Python，那就要有C语言基础了。
• C++ 和 Objective-C 干脆在C语言的基础上直接进行扩展，增加一些新功能后变成了新的语言。

• 在开发的时候很多时候是使用工具，就像如果你想要烤一个面包要怎么办，肯定用烤箱呀，总不可能自己造的吧，就算你能造，已经有的东西，直接拿来用效率多高。然后你要怎么使用，肯定是看说明书啦，如果是外国进口的烤箱，你学会了英文就能看懂该怎么操作了，然后自己就可以操作了。这也就是我们学习C语言的目的，很大程度在希望能够看懂“说明书”，然后会自己使用“工具”。

2.5 C语言的特点

• 编程概念少，附带的标准库小，所以整体比较简洁，容易学习，非常适合初学者入门
• 是面向过程的编程语言，已经脱离了计算机硬件，可以设计中等规模的程序
• 操作相对底层，代码执行效率很高，速度快（python的机器视觉库很多为了追求效率都是使用C语言写的然后封装起来，所以你看不到）
• 开发大工程效率较低（后来人们又在C语言的基础上增加了面向对象的机制，形成了一门新的语言，称为C++）

2.6 怎么学习C语言

这是一个没有答案的问题。每个人投入的时间、学习效率和基础都不一样。如果你每天都拿出大把的时间来学习，那么两三个月就可以学会C/C++ 。

但是有一点可以肯定，几个月从小白成长为大神是绝对不可能的。要想出类拔萃，没有几年功夫是不行的。学习编程不是看几本书就能搞定的，需要你不断的练习，编写代码，积累零散的知识点，代码量跟你的编程水平直接相关，没有几万行代码，没有拿得出手的作品，怎能称得上“大神”。

每个人程序员都是这样过来的，开始都是一头雾水，连输出九九乘法表都很吃力，只有通过不断练习才能熟悉，这是一个强化思维方式的过程。

重点在于多上机练习！！！

• 有些人喜欢看书，推荐两个网站：
  https://www.runoob.com/cprogramming/c-tutorial.html（C语言教程 | 菜鸟教程）

  http://c.biancheng.net/c/（C语言中文网）

• 有些人喜欢看视频，推荐浙江大学翁恺老师的慕课：（落实之前我制定的计划，这一学期肯定就能学完C语言基础）
  http://www.icourse163.org/course/ZJU-199001
  （我之前也是这位老师教出来的，相信老师能讲得比我更简单）

2.7 额外的话

1. 大学里的学习是一件长期的事情，每天花个半小时学一下编程也不算很多的。一年是一个分水岭，一年之后你就可以看到同学之间的差距了。
2. 英语还是很重要的，不过是专业英文。 如果你希望达到很高的造诣，希望被人称为“大神”，那么肯定要阅读英文的技术资料（不是所有资料都被翻译成了中文） 。想要锻炼这个能力，就不要害怕阅读英文文档，多花一点时间去学，不行的时候在用词典翻译吧。
   同时使用很多软件最好都使用英文，甚至你的电脑用户名，因为有时他们只对英文友好。
3. 编程并不是说数学很好才能成为大神。 编程语言确实涉及到很多算法，有一些还需要高等数学知识，但是，这些算法都已经被封装好了，你直接拿来用就可以了。而且有些工作更看重的是编程思维，除非是算法工程师才需要很好的数学功底。

3 C语言环境安装

写C语言程序用的软件很多，初学者一般都用IDE（ Integrated Development Environment ），就是集成开发环境。一个软件就能包含 编辑器、编译器、运行环境 和 调试工具 多种工具。

3.1 IDE

推荐使用 Dev C++ ，可以通过下面的网址到官网下载最新版的：
http://sourceforge.net/projects/orwelldevcpp/?source=directory

Dev C++ 软件小巧不占空间，打开迅速，免费使用，有中文字体，所以将它推荐给初学者。

当然你想使用其他IDE也是没有问题的，比如 Visual Studio，Code::blocks， Visual C++ 6.0，Visual C++ Express，Eclipse ，Turbo C 等等。

这里也有两个在线运行环境：（第二个功能会更多一点）
https://www.runoob.com/try/runcode.php?filename=helloworld&type=c
http://clin.icourse163.org/

3.2 编辑器（editor）

可能有小伙伴不是很理解什么是编辑器，解释一下。
可以说就是“文本”编辑器，跟 记事本 性质是差不多的。
在这里你可以尝试打开一个记事本，然后把下面的程序打进去，然后把文件名修改为 main.c（后面也要记得修改）
这样你就完成了利用编辑器对程序进行书写。

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

3.3 编译器（complier）

刚才写好的 main.c 叫做 源文件，上面的程序叫做 源代码，但是这都是给人看的，电脑是看不懂的，机器能看懂的只有机器码（就是所谓的“0”“1”）。

把源代码转换成计算机能够识别的二进制形式 ，这个过程就是编译，而用到的工具就叫做编译器。

最常用的免费可用的编译器是 GNU 的 C/C++ 编译器—— gcc 编译器，它适合于 C 和 C++ 编程语言 ， 生成的目标文件的后缀是 .o

一个源文件会编译出一个目标文件。

3.4 链接（Link）

编译后再通过链接 ，其实就是一个“打包”的过程，就能将所有二进制形式的目标文件（因为实际开发会有很多的源文件）和系统组件组合成一个可执行文件。

不过这一步基本上编译器都会帮我们完成了。

3.5 可执行文件

我们就直接借用 dev 的编译器来展示一下吧。
右键 main.c ，点击打开方式，选择 dev ；或者打开dev软件，然后在菜单栏 or 使用快捷键 Ctrl+O 打开文件。

然后点击工具栏的这个按钮，或者按 F9 编译。

编译日志就会告诉你编译结果——是否成功。

在windows系统中，软件会生成的可执行文件为 xxx.exe ，而不是机器码，不过这是windows系统规定的，windows系统将你跟电脑隔离开来了，给了你一个较简单的操作环境。你打开这个文件，系统会帮你相当于运行了机器码，让电脑跑起来，但是你把这个exe文件放到其他操作系统上就运行不了了。

3.6 调试工具

以后用到了再讲。

3.7 dev的一些使用配置

3.7.1 快捷键

在菜单栏的编辑选项当中就可以看到常用的“注释”，“取消注释”，“缩进”，“取消缩进”，“复制行”，“删除行”等快捷键。

在菜单栏的工具选项当中也有一个快捷键选项，里面就有全部的快捷键配置了，不懂可以到这里查，不同的软件快捷键是会有些许不同，要学会查找，然后你也可以自己修改：

3.7.2 编辑器外观

在菜单栏的工具选项当中有“编辑器选项”和“环境选项”可以把编辑器修改成自己喜欢的外观。

3.7.3 新建文件

新建文件的快捷键为 Ctrl+N

4 第一个C语言程序

其实第一个C语言程序我们已经写了。

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

现在我们来慢慢解析这个程序。

4.1 程序框架

#include   //把头文件导入进来
int main()          //程序的入口
{
    return 0;       //程序的结果
}

这个就是程序基本框架，每个程序都是要在这样的基础上进行编写的。

所谓头文件，是一种文件的名字（header），以 .h 结尾。头文件就相当于一个“武器库”，里面有很多“武器”可供你使用，来控制电脑，printf 就是其中之一，你能弹出“小黑窗”可以这个“武器库”的功劳。

这是源文件和头文件的名称和后缀

怎么记住？std 就是 standard ，io 就是 input 和 output 。

4.2 实现功能

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

所以咋们的“实际程序”其实只有这个句。
意思是什么，想必懂 print 英文的人肯定能理解的——就是输出嘛。而 f 是 format （格式）的意思。
你想要屏幕上打印什么，只要在写在（“ ”）就可以了，不妨试试改一下。

printf("刚剪的头发，帅吗？");

#include 
int main()
{
    int price = 0;

    printf("请输入金额（元）：");
    scanf("%d", &price);

    int change = 100 - price;

    printf("找您%d元。\n", change);

    return 0;
}

4.3 注释

注释有两种办法：

//单行注释
//软件编译时会自动忽略

/*
多行注释
注释都是给人看的
*/

dev的注释快捷键：Ctrl + /

dev的取消注释快捷键：Ctrl + ，

4.4 小黑窗

这其实是控制台窗口，只能输入一些字符或者命令，所以我们的程序也被称为控制台程序（Console Application） 。 这算是DOS 时代的产物了，它没有复杂的功能，没有漂亮的界面，只能看到一些文字，虽然枯燥无趣，也不实用，但是它非常简单，不受界面的干扰，所以适合入门

4.5 注意事项

• 一旦在语法上使用了非英文输入法就会出现错误，比如把最后的分号，改成中文的，看起来差不多，但是一编译软件就会报错了。
• C语言每一条语句都是以分号结尾的。

5 数据类型（Data Type）和 变量（Variable）

int price = 10;

还是用上面的例子来解释，可以将上面拆分为两句：

int price;		//定义：数据类型 + 变量名
price = 10;		//赋值

5.1 定义

price 相信大家都知道是什么意思了，前面的 int 呢？

int ：integer 的缩写，是整数的意思。

为什么这么写呢？这就是C语言的语法，就像中文英文主谓宾都有自己规定的次序。组合起来就变成C语言的定义语句，就相当于“创造”了一个地方给你存放想要放的东西（具体的price值），存放进来的东西要遵守我的“规定”（类型为int）。

这时你就可以把 price 称为一个变量。

定义一个变量的语法就是：Data Type + Variable name，如 int price;
（记得加上英文输入法的分号）

你也可以在一条语句中定义多个变量：

int a,b;
int a = 1,b = 2;

5.2 赋值

好了，现在要放东西进去的话，也可以写 price = 10;

= 是一种运算符，类似加减乘除的运算符，它在数学中叫“等于号”，例如 1+2=3，但在编程语言，这个过程叫做赋值（Assign）。

把 0（赋值号后面的东西） 放到 price（变量里面） 这个地方里面去。而这一句就相当于价格等于十块钱的意思了。

试试在程序中再加入一句：price = price + 100;

#include 
int main()
{
    int price = 10;
	price = price + 100;
    printf("price = %d\n", price);

    return 0;
}

好了，运行之后会有什么效果呢？

price 的值变成 110 了。

price = price + 100;

price 一开始等于10，然后执行了上面的语句，把后面的东西（price+100）放进 price ，所以price就变成 110 了，现在大家可以理解赋值号跟数学中的等于号是不一样的了吧。

5.3 数据类型（Data Type）

咋们再改一下代码：把数据类型改成short，一种更小的整数类型。同样是整数为什么会更小，上面也讲到了 存放进来的东西要遵守我的“规定”（类型为int） ，这是什么意思呢？一起从下面的例子来理解一下。

#include 
int main()
{
    short price = 10;	//short : short integer
	price = 123456;
    printf("price = %d\n", price);

    return 0;
}

你觉得上面的程序会输出什么呢？——price = 123456？？？
答案是：

甚至编译器都报了一个warning（警告）：

这就是所谓的 “规定” —— short 规定了存放进来的东西是一个整数，而且是一个较小的整数，意思就是它能表示的范围比较小。超出了它的最大表示范围就会“出错”，准确来说是——溢出（overflow）

//如果把 short price = 10; 改成下面这句就可以了，你可以试试看
int price = 10;

那为什么会有表示的范围呢？又为什么表示的范围会比较小？

5.3.1 变量在内存中的存储形式

内存？任何一个程序在运行的时候都会占用内存的，所以一旦你开了太多程序，内存被用光了，你的电脑就会很卡顿。

所以咋们上面写的简单程序也是会占用内存的。程序结束运行，内存就会重新被释放。

• 计算机要处理的数据（诸如数字、文字、符号、图形、音频、视频等）是以二进制的形式存放在内存中的，二进制的机器码计算机才能理解。

• 我们将8个比特（Bit：0 or 1）称为一个字节（Byte），并将字节作为最小的可操作单元。

  [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Zj2O8lWj-1573317936417)(C:\Users\CoolCucumber\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20191109133734044.png)]

• 上面说的 “创造”了一个地方给你存放想要放的东西 就是在内存给你“安排”了一个空间给你存放二进制数据。但是一开始这个空间里有什么是不知道的，没有初始化的话会输出一些奇怪的东西，不过好在有些编译器偷偷帮你初始化了（就是赋值为 0 或者 1 ）。你可以尝试一下：

  #include 
  int main()
  {
  	int p;
      printf("p = %d\n", p);
      return 0;
  }
  

• 数据类型所谓的“规定”就是：指明数据的解释方式，还指明了数据的长度。

  （等下咋们再解释这个，先介绍一下进制）

5.3.2 进制

十进制的表示数字有几个？
10个——0，1，2，3，4，5，6，7，8，9
9+1，一位不够表示就需要再进一位（相当于09+01），并且最低那位又从 0 开始加起了——变成 10。

好，换成二进制。

二进制的表示数字有几个？
2个—— 0，1

而八进制（0，1，2，3，4，5，6，7）、十六进制（0-9，A,B,C,D,E,F）亦是如此。

十进制：decimal；二进制：binary；十六进制：hexadecimal（printf语句中的 %d 就是输出十进制数的意思，多学点英文没坏处）

decimal	binary	hexadecimal		decimal	binary	hexadecimal
0	0	0		8	1000	8
1	1	1		9	1001	9
2	10	2		10	1010	10
3	11	3		11	1011	A
4	100	4		12	1100	B
5	101	5		13	1101	C
6	110	6		14	1110	D
7	111	7		15	1111	F

5.3.3 数据的长度

short 规定的长度为至少占用两个字节，即2*8=16个比特位

可以表示 2¹⁶ = 65536个数，上面出错的程序就是因为超过规定的表示范围了。
那它能最小能表示0 ，最大能表示63335 了吧，一共是65536个数，真的是这样吗？
那咋们再来试试把代码修改正确：

#include 
int main()
{
    short price;
	price = 65535;
    printf("price = %d\n", price);
    return 0;
}

运行结果：

显然我们的猜想是错误的，为什么呢？接着往下看。

5.3.4 解释方式

short 实际上只能表示： -32,768 到 32,767
这就是解释方式决定的。
定义为 short 说明它是一个有符号数，所以表示范围一半给了正数，一半给了负数。
另外一种数据类型：unsigned short，才是无符号数，表示的都是非负数。
但是他们大小都是一样的，能表示的个数都是一样的，只是表示范围不一样而已。

#include 
int main()
{
    unsigned short price;	//这样子就没错了
	price = 65535;
    printf("price = %d\n", price);
    return 0;
}

整数类型

类型	存储大小	值范围
char	1 字节	-128 到 127 或 0 到 255
unsigned char	1 字节	0 到 255
signed char	1 字节	-128 到 127
int	2 或 4 字节	-32,768 到 32,767 或 -2,147,483,648 到 2,147,483,647
unsigned int	2 或 4 字节	0 到 65,535 或 0 到 4,294,967,295
short	2 字节	-32,768 到 32,767
unsigned short	2 字节	0 到 65,535
long	4 字节	-2,147,483,648 到 2,147,483,647
unsigned long	4 字节	0 到 4,294,967,295

浮点数类型

类型	存储大小	值范围	精度
float	4 字节	1.2E-38 到 3.4E+38	6 位小数
double	8 字节	2.3E-308 到 1.7E+308	15 位小数
long double	16 字节	3.4E-4932 到 1.1E+4932	19 位小数

浮点数就是可以表示小数的一种数据类型。浮点数的解释方式也跟整数不一样。

5.3.5 补充知识

• 关于整数类型就是小数点后的数据一概去掉不管了。试试下面的代码：

#include 
int main()
{
    int a = 10/3;
    printf("a = %d\n", a);	//结果是3，小数点后的数字都不管了
    return 0;
}

• 要是想获取某个数据类型的长度可以使用 sizeof 操作符

  #include 
  int main()
  {
      short a = 10;
      int b = 100;
      int short_length = sizeof(a);	
      int int_length = sizeof(b);
      int long_length = sizeof(long);
      int char_length = sizeof(char);
      printf("short=%d, int=%d, long=%d, char=%d\n", short_length, int_length, long_length, char_length);
      
      return 0;
  }
  

5.3.6 各种数据类型

6 推荐一款好用的文本编译器

• Sublime Text 3 中文官网：http://www.sublimetext.cn/
• 在中文官网下面有安装汉化包的教程：
  https://jingyan.baidu.com/article/db55b6093231b64ba30a2ff2.html
• 解决Sublime Text 3在GBK编码下的中文乱码问题:
  https://www.baidu.com/link?url=f7zJul0fls89nX-Ip6N3hsuIggu2C6J2x91U6Eq9JI01_pUfK2dKOHBx2v6_bYEBEsZKaQ2i4GqeqlFPcueLBOwpvt6neQZMlh4z0SFAn6S&wd=&eqid=a502c09e00020836000000065dc5a80e:

7 本文文档下载链接

两个都是用Typora写的：
C语言教程-whitey主题.pdf
C语言教程-Github主题.pdf

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觉得好的麻烦点个赞支持我一下谢谢~