2019 木犀星计划 C 语言学习

C 语言简介 ​

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 语言具有高效、灵活、功能丰富、表达力强和较高的可移植性等特点，在程序设计中备受青睐，成为最近 25 年使用最为广泛的编程语言。当前，C 语言编译器普遍存在于各种不同的操作系统中，例如 Microsoft Windows、macOS、Linux、Unix 等。C 语言的设计影响了众多后来的编程语言，例如 C++、Objective-C、Java、C#等。

C 语言的特点

• 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。

C 语言发展历程 ​

K&R C -> C89 -> C99 -> C11

C 语言最初由 Dennis Ritchie 于 1969 年到 1973 年在 AT&T 贝尔实验室里开发出来，主要用于重新实现 Unix 操作系统。此时，C 语言又被称为 K&R C。其中，K 表示 Kernighan 的首字母，而 R 则是 Ritchie 的首字母。他们写过 C 语言领域最经典书籍《C 程序设计语言》。现在 K&R 标准已经被淘汰。

由于 C 语言被各大公司所使用（包括当时处于鼎盛时期的 IBM PC），因此到了 1989 年，C 语言由美国国家标准协会（ANSI）进行了标准化，此时 C 语言又被称为 ANSI C。中国学校 C 语言教材大部分是基于 C89 标准的。

在随后的几年里，C 语言的标准化委员会又不断地对 C 语言进行改进，到了 1999 年，正式发布了 ISO/IEC 9899: 1999，简称为 C99 标准。C99 标准引入了许多特性，包括内联函数（inline functions）、可变长度的数组、灵活的数组成员（用于结构体）、复合字面量、指定成员的初始化器、对 IEEE754 浮点数的改进、支持不定参数个数的宏定义，在数据类型上还增加了 long long int 以及复数类型。目前这个标准的应用相当广泛。

Linux 下的 C 语言开发 ​

在很多人的眼里，C 语言和 linux 常常是分不开的。这其中的原因很多，其中最重要的一部分我认为是 linux 本身就是 C 语言的杰出作品。当然，linux 操作系统本身对 C 语言的支持也是相当到位的。作为一个真正的程序员来说，如果没有在 linux 下面用 C 语言编写过完整的程序，那么只能说他对 C 语言本身的理解还相关肤浅，对系统本身的认识也不够到位。作为程序员来说，linux 系统为我们提供了很多理想的环境，这其中包括了下面几个方面：

1. 完善的编译环境，包括 gcc、as、ld 等编译、链接工具
2. 强大的调试环境，主要是 gdb 工具
3. 丰富的自动编译工具，主要是 make 工具
4. 多样化的 os 选择，ubuntu、redflag 等等
5. 浩瀚的开源代码库

当然，不管我怎么说，最终朋友们还是应该自己勇敢地跨出前进的第一步。如果还没有过 Linux 编程经验的朋友可以首先在自己的 pc 上面安装一个虚拟机，然后就可以在 shell 下面编写自己的 C 语言代码了。

如果您想要设置 C 语言环境，您需要确保电脑上有以下两款可用的软件， 文本编辑器 和 C 编译器 。

文本编辑器

文本编辑器将用于输入您的程序。常用的文本编辑器包括 Windows Notepad 和 vim/vi。
文本编辑器的名称和版本在不同的操作系统上可能会有所不同。例如，Notepad 通常用于 Windows 操作系统上，vim/vi 可用于 Windows 和 Linux/UNIX 操作系统上。
通过编辑器创建的文件通常称为源文件，源文件包含程序源代码。C 程序的源文件通常使用扩展名 ".c"。

在开始编程之前，请确保您有一个文本编辑器，且有足够的经验来编写一个计算机程序，然后把它保存在一个文件中，编译并执行它。

设置默认编辑器为 vim
sudo update-alternatives --config editor 选择 vim.basic

编译器

写在源文件中的源代码是人类可读的源。它需要"编译"，转为机器语言，这样 CPU 可以按给定指令执行程序。C 语言编译器用于把源代码编译成最终的可执行程序。

Linux 下最常用的 C 语言编译器是 gcc，一般系统是自带的。终端输入 gcc --version 查看 gcc 的版本

gcc (Debian 6.3.0-18+deb9u1) 6.3.0 20170516
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

这里再推荐安装一些工具
sudo apt install build-essential manpages manpages-dev

build-essential 里面包含了很多开发必要的软件包，很全很方便。

manpages 是 Linux 下的手册，可以随时查阅资料。比如你忘记了 pow 函数的用法，只需要 man pow 就会出现详细的信息供你参考。

编写简单的 C 语言程序 ​

打开终端，输入 vi test.c ，进入编辑模式输入

#include <stdio.h>
int main()
    printf("hello!\n");
    return 1;
}

保存退出后，你会看到当前目录多出了一个 test.c 文件，文件里保存的是你输入的源代码。

终端输入 ls -l && cat test.c 看看效果。（ ls 命令列出文件，cat 命令输出文件内容 ）

终端输入 gcc test.c ，回车，编译代码。如果代码中没有错误，命令提示符会跳到下一行，并生成 a.out 可执行文件。

终端输入 ./a.out 来执行程序。你可以看到屏幕上显示 "Hello World"

如果想指定编译后输出的文件名，可以使用 gcc test.c -o test 。其中 test 为可执行文件（Linux 识别文件不需要后缀名，但为了方便还是会用）

我们知道计算机中所有的文件都是以二进制的方式储存的，现在来看看我们写的程序是如何用二进制表示的。

源代码部分：终端输入 od -Ad -tcd1 -w1 test.c 回车

0000000    #
0000001    i
0000002    n
0000003    c
0000004    l
0000005    u
0000006    d
0000007    e
...............

左边第一列是地址（10 进制），地址从 0 开始不断往后延伸，表示数据存放的位置，每个地址可以存放 1 个字节的数据。右边一列上面是你输入的字符，下面是字符对应的数字（十进制）。

可执行文件部分：终端输入 od -Ad -tx a.out ，文件内容是用 16 进制表示的。

0000000 464c457f 00010102 00000000 00000000
0000016 003e0003 00000001 00000580 00000000
0000032 00000040 00000000 00001a00 00000000
0000048 00000000 00380040 00400009 001e001f
0000064 00000006 00000005 00000040 00000000