【C语言】01-C语言概述

本文目录​​​​​​​

零、为什么iOS开发要先学C语言？

一、C语言简史

二、C语言的特点

1.简洁性和紧凑性

2.运算符丰富

3.数据类型丰富

4.结构化的控制语句

5.允许直接访问物理地址，对硬件进行操作

6.生成高质量的目标代码

7.良好的可移植性

三、C语言能做什么？

四、C语言的版本问题

五、C语言语法预览

1.程序结构

2.变量和数据类型

3.控制结构

4.函数

5.运算符和表达式

6.输入和输出

7.注释

8.标识符和关键字

9.预处理器指令

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说明：这个C语言专题，是学习iOS开发的基础。万丈高楼平地起，如果你还没有编程经验，建议你，最好是先耐心从最基础的C语言学起。

零、为什么iOS开发要先学C语言？

首先，Objective-C是iOS开发的核心语言，而Objective-C是在C语言的基础上扩展的面向对象编程语言。这意味着，要掌握Objective-C，必须先了解C语言的基础知识。因此，学习C语言是进入Objective-C编程的必要前提。其次，在iOS开发中，深入理解计算机内存、数据结构以及底层实现，对写出高性能代码和进行系统级优化至关重要。另外，许多iOS API调用和数据结构都是基于C语言的。熟悉C语言有助于更好地理解和使用这些API，提高开发效率和代码质量。再次，学习C语言可以帮助我们培养良好的编程思维和习惯，这对于后续学习其他编程语言如Swift和Objective-C也有积极影响。C语言的语法和概念为理解更高级的语言提供了坚实的基础。最后，C语言自1972年发明以来，一直是许多编程语言的基础，包括Objective-C、C++和Swift等。掌握C语言有助于作为开发者的我们，更好地理解这些语言之间的关系和区别，从而在不同的开发环境中游刃有余。所以，我的建议是，要想学习iOS开发，那就得先学习C语言。

一、C语言简史

• C语言是一种广泛使用的高级编程语言，其历史可以追溯到20世纪70年代初。C语言由美国贝尔实验室的丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie）设计，最初是为了开发UNIX操作系统而设计的。C语言的设计灵感主要来自于B语言，但里奇在B语言的基础上进行了许多改进和扩展，使其功能更强大、性能更高。
• C语言的发展可以分为几个重要阶段。在早期发展阶段（1972-1977年），C语言被用于重新编写UNIX操作系统，使其能够在不同的硬件平台上运行。随后，布莱恩·柯林汉（Brian Kernighan）和丹尼斯·里奇于1978年出版了《The C Programming Language》一书，即著名的K&R C标准，这使得C语言成为一种广泛流传的编程语言。
• 标准化阶段（1983-1989年）见证了ANSI和ISO组织制定C语言标准，使其成为国际标准化编程语言。1983年，美国国家标准化协会（ANSI）制定了C语言标准，即ANSI C，该标准于1989年被ISO采纳为国际标准。此后，C语言经历了多次更新和修订，包括C89/C90、C99、C11和最新的C23标准，这些标准引入了新特性如结构化编程、指针和内存管理等，使C语言更加现代化和易用。
• C语言以其简洁紧凑的语法、高效的性能和良好的可移植性而著称。它允许程序员直接操作物理地址，生成高质量的代码，并且适用于多种操作系统和硬件平台。C语言在系统软件、嵌入式系统、操作系统开发等领域具有重要地位，并对后续编程语言如C++、Java等产生了深远影响。
• C语言不仅是一种高效的编程工具，也是计算机科学教育中的基础课程之一。掌握C语言对于学习数据结构、计算机组成原理以及操作系统等计算机专业课程至关重要。此外，C语言在现代编程环境中仍然保持着不可替代的地位，是许多程序员和开发者的基础技能。

下面是基于TIOBE评级的2024年编程语言热门排行榜的一部分：

从C语言诞生至今，它的热度一点也没减过，C语言一直名列前茅。

二、C语言的特点

1.简洁性和紧凑性​​

​​​​​​​计C语言的语法设计简洁、紧凑，使用方便且灵活。它只有32个关键字和9种控制语句，程序书写形式自由，主要用小写字母表示，压缩了一切不必要的成分。

2.运算符丰富

计算机的基本功能就是计算，因此一门程序设计语言的计算能力是非常重要的。C语言提供了34种运算符，包括算术运算、赋值运算、逻辑运算等，使得表达式类型多样化，能够实现其他高级语言中难以实现的运算。

3.数据类型丰富

C语言之所以生命力很强大，是因为它拥有丰富的数据类型。C语言的数据类型有：整型(int)、浮点型(float)、字符型(char)、数组类型(int [])、指针类型(void *)、结构体类型(struct)、共用体类型(union)等。众多数据类型中，最强大的是指针，通过指针我们可以直接访问内存地址。指针使用得当的话，不仅可以节省代码量，还可以优化内存管理、提高性能。因此，指针是一个非常重要的概念，必须重视。如果说C语言中除了指针，其他都学得挺好的，那你干脆说你没学过C语言，所以必须要好好学习、琢磨、研究指针。正因为C语言数据类型丰富，运算能力极强，能够实现各种复杂的数据结构运算，因此很多数据库都是用C语言编写的，比如DB2、Oracle等。

4.结构化的控制语句

C语言具备编写结构化程序所需的基本流程控制语句，如if-else语句、for循环、while循环等，通过函数作为程序模块以实现程序的模块化设计。

5.允许直接访问物理地址，对硬件进行操作

计由于C语言允许直接访问物理地址，可以直接对硬件进行操作，因此它既具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多功能，能够像汇编语言一样对位（bit）、字节和地址进行操作，而这三者是计算机最基本的工作单元。

6.生成高质量的目标代码

C语言生成的目标代码质量高，执行效率高，通常只比汇编程序生成的目标代码效率低10%到20%，因此在系统级编程中尤为重要。对比汇编语言，C语言可读性好，易于调试、修改和移植，代码质量与汇编语言相当。

7.良好的可移植性

C语言编写的程序具有良好的可移植性，在不同的计算机平台上运行，只需做少量修改即可适应不同的操作系统和硬件环境。

上面说的都算是C语言的优点，不过它肯定是有缺点的：

• 由于C语言是面向过程的，因此它的数据封装性差、安全性低，这就是C语言和其他面向对象语言的区别之一。面向对象语言的特性之一就是数据的封装性。
• 语法限制不严格，对变量的类型约束不严格，对数组下标越界不做检查等。

三、C语言能做什么？

• 由于C语言具有强大的数据处理能力，而且允许直接访问物理地址，直接对硬件操作，因此它主要用于系统编程、嵌入式系统开发、桌面应用程序开发、游戏开发、网络编程、科学计算和工程、数据库系统开发、编译器和解释器、安全软件、图形处理、单片机程序等。

• 很多操作系统的底层都是用C语言写的，比如Android、鸿蒙OS、MacOS、Linux、Windows、Unix等。

•  iOS开发中的核心语言是Objective-C（简称OC），OC是在C语言的基础上加了一层面向对象语法。

四、C语言的版本问题

        C语言的版本问题是一个复杂且多方面的问题，涉及到编译器版本、C语言标准版本以及代码兼容性等多个方面。

        C语言的标准版本有多个，包括C89、C991、C1、C17和C18等。这些标准版本代表了C语言在不同时间点引入的新特性和改进。例如，C99引入了新的数据类型和数学函数，而C11则增加了线程支持和原子操作。

        在实际开发中，选择合适的C语言版本取决于项目需求和目标。如果需要编写嵌入式系统或对代码兼容性要求较高，可以选择较早的C89或ANSI C版本；如果希望使用较新的C语言特性，则可以选择C99或C11。

        不同编译器对C语言标准的支持可能有所不同。例如，GCC通常支持最新的C语言标准，而一些老旧的编译器可能不支持较新的标准。因此，在使用特定版本的C语言时，需要确保所使用的编译器能够支持该版本。

        此外，不同版本的C言可语能会导致一些兼容性问题。例如，某些旧版本的代码可能无法与新版本的编译器和库函数兼容，这需要进行相应的调整和更新。在升级C语言版本时，可能会遇到语法错误、性能问题以及学习成本等挑战。

        为了确定当前使用的C语言版本，可以通过查看编译器的输出信息、使用命令行工具或检查源代码中的注释来实现。例如，在Linux系统中，可以使用gcc --version命令查看GCC的版本信息，并通过-std选项指定要使用的C语言版本。

五、C语言语法预览

1.程序结构

·C语言程序通常以预处理指令开始，这些指令告诉编译器在编译代码之前要进行的操作，如包含头文件、定义宏等。

·每个C程序必须包含main()函数作为入口点，程序从这里始开执行并返回0表示成功。

2.变量和数据类型

·变量在使用前必须声明，分为局部变量和全局变量。数据类型包括基本类型（如int、char、float、double）和派生类型（如数组、指针、结构体、共用）。

·常量是固定值，在程序执行期间不会改变。

3.控制结构

·​​​​​​​条件语句包括if、else if、else和switch，用于根据条件执行不同的代码块​​​​​​​。​​​​​​​

·循环语句包括for、while和do while，用于重复执行代码块直到满足特定条件。

4.函数

·​​​​​​​函数是C语言的核心组成部分，用于封装代码实现重用。函数可以有参数和返回值。

·函数定义需要包含类型说明、声明和复合语句。

5.运算符和表达式

·C语言提供了丰富的运算符，包括算术运算符（如+、-、*、/）、比较运算符（如<、>、==）、逻辑运算符（如&&、||）和赋值运算符（如=、+=、-=）。

·表达式有基本表达式、一元表达式、二元表达式、三元表达式、赋值表达式、条件判断表达式、逗号表达式、条件表达式等。

6.输入和输出

·输入和输出操作使用标准库函数printf和scanf。这些函数用于输出内容和读取用户输入。

7.注释

·注释用于解释代码，编译器会忽略注释内容。C语言支持单行注释（//）和多行注释（/.../）。

8.标识符和关键字

·​​​​​​​标识符是程序中使用的名称，由字母、数字和下划线组成，不能以数字开头。​​​​​​​

·​​​​​​​关键字是保留字，具有特殊意义，不能用作标识符或函数名。

9.预处理器指令

·​​​​​​​​​​​​​​预处理器指令以#开头，用于宏定义、文件包含和条件编译等操作。