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[導讀]前言 C 語言是一門抽象的、面向過程的語言,C 語言廣泛應用于底層開發(fā),C 語言在計算機體系中占據(jù)著不可替代的作用,可以說 C 語言是編程的基礎(chǔ),也就是說,不管你學習任何語言,都應該把 C 語言放在首先要學的位置上。下面這張圖更好的說明 C 語言的重要性


前言

C 語言是一門抽象的、面向過程的語言,C 語言廣泛應用于底層開發(fā),C 語言在計算機體系中占據(jù)著不可替代的作用,可以說 C 語言是編程的基礎(chǔ),也就是說,不管你學習任何語言,都應該把 C 語言放在首先要學的位置上。下面這張圖更好的說明 C 語言的重要性

可以看到,C 語言是一種底層語言,是一種系統(tǒng)層級的語言,操作系統(tǒng)就是使用 C 語言來編寫的,比如 Windows、Linux、UNIX 。如果說其他語言是光鮮亮麗的外表,那么 C 語言就是靈魂,永遠那么樸實無華。

C 語言特性

那么,既然 C 語言這么重要,它有什么值得我們?nèi)W的地方呢?我們不應該只因為它重要而去學,我們更在意的是學完我們能學會什么,能讓我們獲得什么。

C 語言的設計

C 語言是 1972 年,由貝爾實驗室的丹尼斯·里奇(Dennis Ritch)肯·湯普遜(Ken Thompson)在開發(fā) UNIX 操作系統(tǒng)時設計了C語言。C 語言是一門流行的語言,它把計算機科學理論和工程實踐理論完美的融合在一起,使用戶能夠完成模塊化的編程和設計。

計算機科學理論:簡稱 CS、是系統(tǒng)性研究信息與計算的理論基礎(chǔ)以及它們在計算機系統(tǒng)中如何實現(xiàn)與應用的實用技術(shù)的學科。

C 語言具有高效性

C 語言是一門高效性語言,它被設計用來充分發(fā)揮計算機的優(yōu)勢,因此 C 語言程序運行速度很快,C 語言能夠合理了使用內(nèi)存來獲得最大的運行速度

C 語言具有可移植性

C 語言是一門具有可移植性的語言,這就意味著,對于在一臺計算機上編寫的 C 語言程序可以在另一臺計算機上輕松地運行,從而極大的減少了程序移植的工作量。

C 語言特點

  • C 語言是一門簡潔的語言,因為 C 語言設計更加靠近底層,因此不需要眾多 Java 、C# 等高級語言才有的特性,程序的編寫要求不是很嚴格。
  • C 語言具有結(jié)構(gòu)化控制語句,C 語言是一門結(jié)構(gòu)化的語言,它提供的控制語句具有結(jié)構(gòu)化特征,如 for 循環(huán)、if? else 判斷語句和 switch 語句等。
  • C 語言具有豐富的數(shù)據(jù)類型,不僅包含有傳統(tǒng)的 字符型、整型、浮點型、數(shù)組類型等數(shù)據(jù)類型,還具有其他編程語言所不具備的數(shù)據(jù)類型,比如指針。
  • C 語言能夠直接對內(nèi)存地址進行讀寫,因此可以實現(xiàn)匯編語言的主要功能,并可直接操作硬件。
  • C 語言速度快,生成的目標代碼執(zhí)行效率高。

下面讓我們通過一個簡單的示例來說明一下 C 語言

入門級 C 語言程序

下面我們來看一個很簡單的 C 語言程序,我是 mac 電腦,所以我使用的是 xcode 進行開發(fā),我覺得工具無所謂大家用著順手就行。

第一個 C 語言程序

#include <stdio.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    printf("Hello, World!\n");
    
    printf("My Name is cxuan \n");
    
    return 0;
}

你可能不知道這段代碼是什么意思,不過別著急,我們先運行一下看看結(jié)果。

這段程序輸出了 Hello,World! 和 My Name is cxuan,最后一行是程序的執(zhí)行結(jié)果,表示這段程序是否有錯誤。下面我們解釋一下各行代碼的含義。

首先,第一行的 #include <stdio.h>, 這行代碼包含另一個文件,這一行告訴編譯器把 stdio.h 的內(nèi)容包含在當前程序中。stdio.h 是 C 編譯器軟件包的標準部分,它能夠提供鍵盤輸入和顯示器輸出。

什么是 C 標準軟件包?C 是由 Dennis M 在1972年開發(fā)的通用,過程性,命令式計算機編程語言。C標準庫是一組 C 語言內(nèi)置函數(shù),常量和頭文件,例如<stdio.h>,<stdlib.h>,<math.h>等。此庫將用作 C 程序員的參考手冊。

我們后面會介紹 stdio.h ,現(xiàn)在你知道它是什么就好。

在 stdio.h 下面一行代碼就是 main 函數(shù)。

C 程序能夠包含一個或多個函數(shù),函數(shù)是 C 語言的根本,就和方法是 Java 的基本構(gòu)成一樣。main() 表示一個函數(shù)名,int 表示的是 main 函數(shù)返回一個整數(shù)。void 表明 main() 不帶任何參數(shù)。這些我們后面也會詳細說明,只需要記住 int 和 void 是標準 ANSI C 定義 main() 的一部分(如果使用 ANSI C 之前的編譯器,請忽略 void)。

然后是 /*一個簡單的 C 語言程序*/ 表示的是注釋,注釋使用 /**/ 來表示,注釋的內(nèi)容在兩個符號之間。這些符號能夠提高程序的可讀性。

注意:注釋只是為了幫助程序員理解代碼的含義,編譯器會忽略注釋

下面就是 { ,這是左花括號,它表示的是函數(shù)體的開始,而最后的右花括號 } 表示函數(shù)體的結(jié)束。{ } 中間是書寫代碼的地方,也叫做代碼塊。

int number 表示的是將會使用一個名為 number 的變量,而且 number 是 int 整數(shù)類型。

number = 11 表示的是把值 11 賦值給 number 的變量。

printf(Hello,world!\n); 表示調(diào)用一個函數(shù),這個語句使用 printf() 函數(shù),在屏幕上顯示 Hello,world , printf() 函數(shù)是 C 標準庫函數(shù)中的一種,它能夠把程序運行的結(jié)果輸出到顯示器上。而代碼 \n 表示的是 換行,也就是另起一行,把光標移到下一行。

然后接下來的一行 printf() 和上面一行是一樣的,我們就不多說了。最后一行 printf() 有點意思,你會發(fā)現(xiàn)有一個 %d 的語法,它的意思表示的是使用整形輸出字符串。

代碼塊的最后一行是 return 0,它可以看成是 main 函數(shù)的結(jié)束,最后一行是代碼塊 } ,它表示的是程序的結(jié)束。

好了,我們現(xiàn)在寫完了第一個 C 語言程序,有沒有對 C 有了更深的認識呢?肯定沒有。。。這才哪到哪,繼續(xù)學習吧。

現(xiàn)在,我們可以歸納為 C 語言程序的幾個組成要素,如下圖所示

C 語言執(zhí)行流程

C 語言程序成為高級語言的原因是它能夠讀取并理解人們的思想。然而,為了能夠在系統(tǒng)中運行 hello.c 程序,則各個 C 語句必須由其他程序轉(zhuǎn)換為一系列低級機器語言指令。這些指令被打包作為可執(zhí)行對象程序,存儲在二進制磁盤文件中。目標程序也稱為可執(zhí)行目標文件。

在 UNIX 系統(tǒng)中,從源文件到對象文件的轉(zhuǎn)換是由編譯器執(zhí)行完成的。

gcc -o hello hello.c

gcc 編譯器驅(qū)動從源文件讀取 hello.c ,并把它翻譯成一個可執(zhí)行文件 hello。這個翻譯過程可用如下圖來表示

這就是一個完整的 hello world 程序執(zhí)行過程,會涉及幾個核心組件:預處理器、編譯器、匯編器、連接器,下面我們逐個擊破。

  • 預處理階段(Preprocessing phase),預處理器會根據(jù)開始的 # 字符,修改源 C 程序。#include <stdio.h> 命令就會告訴預處理器去讀系統(tǒng)頭文件 stdio.h 中的內(nèi)容,并把它插入到程序作為文本。然后就得到了另外一個 C 程序hello.i,這個程序通常是以 .i為結(jié)尾。

  • 然后是 編譯階段(Compilation phase),編譯器會把文本文件 hello.i 翻譯成文本hello.s,它包括一段匯編語言程序(assembly-language program)。

  • 編譯完成之后是匯編階段(Assembly phase),這一步,匯編器 as會把 hello.s 翻譯成機器指令,把這些指令打包成可重定位的二進制程序(relocatable object program)放在 hello.c 文件中。它包含的 17 個字節(jié)是函數(shù) main 的指令編碼,如果我們在文本編輯器中打開 hello.o 將會看到一堆亂碼。

  • 最后一個是鏈接階段(Linking phase),我們的 hello 程序會調(diào)用 printf 函數(shù),它是 C 編譯器提供的 C 標準庫中的一部分。printf 函數(shù)位于一個叫做 printf.o文件中,它是一個單獨的預編譯好的目標文件,而這個文件必須要和我們的 hello.o 進行鏈接,連接器(ld) 會處理這個合并操作。結(jié)果是,hello 文件,它是一個可執(zhí)行的目標文件(或稱為可執(zhí)行文件),已準備好加載到內(nèi)存中并由系統(tǒng)執(zhí)行。

你需要理解編譯系統(tǒng)做了什么

對于上面這種簡單的 hello 程序來說,我們可以依賴編譯系統(tǒng)(compilation system)來提供一個正確和有效的機器代碼。然而,對于我們上面講的程序員來說,編譯器有幾大特征你需要知道

  • 優(yōu)化程序性能(Optimizing program performance),現(xiàn)代編譯器是一種高效的用來生成良好代碼的工具。對于程序員來說,你無需為了編寫高質(zhì)量的代碼而去理解編譯器內(nèi)部做了什么工作。然而,為了編寫出高效的 C 語言程序,我們需要了解一些基本的機器碼以及編譯器將不同的 C 語句轉(zhuǎn)化為機器代碼的過程。
  • 理解鏈接時出現(xiàn)的錯誤(Understanding link-time errors),在我們的經(jīng)驗中,一些非常復雜的錯誤大多是由鏈接階段引起的,特別是當你想要構(gòu)建大型軟件項目時。
  • 避免安全漏洞(Avoiding security holes),近些年來, 緩沖區(qū)溢出(buffer overflow vulnerabilities)是造成網(wǎng)絡和 Internet 服務的罪魁禍首,所以我們有必要去規(guī)避這種問題。

系統(tǒng)硬件組成

為了理解 hello 程序在運行時發(fā)生了什么,我們需要首先對系統(tǒng)的硬件有一個認識。下面這是一張 Intel 系統(tǒng)產(chǎn)品的模型,我們來對其進行解釋

  • 總線(Buses):在整個系統(tǒng)中運行的是稱為總線的電氣管道的集合,這些總線在組件之間來回傳輸字節(jié)信息。通??偩€被設計成傳送定長的字節(jié)塊,也就是  字(word)。字中的字節(jié)數(shù)(字長)是一個基本的系統(tǒng)參數(shù),各個系統(tǒng)中都不盡相同?,F(xiàn)在大部分的字都是 4 個字節(jié)(32 位)或者 8 個字節(jié)(64 位)。

  • I/O 設備(I/O Devices):Input/Output 設備是系統(tǒng)和外部世界的連接。上圖中有四類 I/O 設備:用于用戶輸入的鍵盤和鼠標,用于用戶輸出的顯示器,一個磁盤驅(qū)動用來長時間的保存數(shù)據(jù)和程序。剛開始的時候,可執(zhí)行程序就保存在磁盤上。

    每個I/O 設備連接 I/O 總線都被稱為控制器(controller) 或者是 適配器(Adapter)??刂破骱瓦m配器之間的主要區(qū)別在于封裝方式??刂破魇?I/O 設備本身或者系統(tǒng)的主印制板電路(通常稱作主板)上的芯片組。而適配器則是一塊插在主板插槽上的卡。無論組織形式如何,它們的最終目的都是彼此交換信息。

  • 主存(Main Memory),主存是一個臨時存儲設備,而不是永久性存儲,磁盤是 永久性存儲 的設備。主存既保存程序,又保存處理器執(zhí)行流程所處理的數(shù)據(jù)。從物理組成上說,主存是由一系列 DRAM(dynamic random access memory) 動態(tài)隨機存儲構(gòu)成的集合。邏輯上說,內(nèi)存就是一個線性的字節(jié)數(shù)組,有它唯一的地址編號,從 0 開始。一般來說,組成程序的每條機器指令都由不同數(shù)量的字節(jié)構(gòu)成,C 程序變量相對應的數(shù)據(jù)項的大小根據(jù)類型進行變化。比如,在 Linux 的 x86-64 機器上,short 類型的數(shù)據(jù)需要 2 個字節(jié),int 和 float 需要 4 個字節(jié),而 long 和 double 需要 8 個字節(jié)。

  • 處理器(Processor),CPU(central processing unit)  或者簡單的處理器,是解釋(并執(zhí)行)存儲在主存儲器中的指令的引擎。處理器的核心大小為一個字的存儲設備(或寄存器),稱為程序計數(shù)器(PC)。在任何時刻,PC 都指向主存中的某條機器語言指令(即含有該條指令的地址)。

    從系統(tǒng)通電開始,直到系統(tǒng)斷電,處理器一直在不斷地執(zhí)行程序計數(shù)器指向的指令,再更新程序計數(shù)器,使其指向下一條指令。處理器根據(jù)其指令集體系結(jié)構(gòu)定義的指令模型進行操作。在這個模型中,指令按照嚴格的順序執(zhí)行,執(zhí)行一條指令涉及執(zhí)行一系列的步驟。處理器從程序計數(shù)器指向的內(nèi)存中讀取指令,解釋指令中的位,執(zhí)行該指令指示的一些簡單操作,然后更新程序計數(shù)器以指向下一條指令。指令與指令之間可能連續(xù),可能不連續(xù)(比如 jmp 指令就不會順序讀?。?/p>

    下面是 CPU 可能執(zhí)行簡單操作的幾個步驟

  • 加載(Load):從主存中拷貝一個字節(jié)或者一個字到內(nèi)存中,覆蓋寄存器先前的內(nèi)容

  • 存儲(Store):將寄存器中的字節(jié)或字復制到主存儲器中的某個位置,從而覆蓋該位置的先前內(nèi)容

  • 操作(Operate):把兩個寄存器的內(nèi)容復制到 ALU(Arithmetic logic unit)。把兩個字進行算術(shù)運算,并把結(jié)果存儲在寄存器中,重寫寄存器先前的內(nèi)容。

算術(shù)邏輯單元(ALU)是對數(shù)字二進制數(shù)執(zhí)行算術(shù)和按位運算的組合數(shù)字電子電路。

  • 跳轉(zhuǎn)(jump):從指令中抽取一個字,把這個字復制到 程序計數(shù)器(PC) 中,覆蓋原來的值

剖析 hello 程序的執(zhí)行過程

前面我們簡單的介紹了一下計算機的硬件的組成和操作,現(xiàn)在我們正式介紹運行示例程序時發(fā)生了什么,我們會從宏觀的角度進行描述,不會涉及到所有的技術(shù)細節(jié)

剛開始時,shell 程序執(zhí)行它的指令,等待用戶鍵入一個命令。當我們在鍵盤上輸入了 ./hello 這幾個字符時,shell 程序?qū)⒆址鹨蛔x入寄存器,再把它放到內(nèi)存中,如下圖所示

當我們在鍵盤上敲擊回車鍵的時候,shell 程序就知道我們已經(jīng)結(jié)束了命令的輸入。然后 shell 執(zhí)行一系列指令來加載可執(zhí)行的 hello 文件,這些指令將目標文件中的代碼和數(shù)據(jù)從磁盤復制到主存。

利用 DMA(Direct Memory Access) 技術(shù)可以直接將磁盤中的數(shù)據(jù)復制到內(nèi)存中,如下

一旦目標文件中 hello 中的代碼和數(shù)據(jù)被加載到主存,處理器就開始執(zhí)行 hello 程序的 main 程序中的機器語言指令。這些指令將 hello,world\n 字符串中的字節(jié)從主存復制到寄存器文件,再從寄存器中復制到顯示設備,最終顯示在屏幕上。如下所示

高速緩存是關(guān)鍵

上面我們介紹完了一個 hello 程序的執(zhí)行過程,系統(tǒng)花費了大量時間把信息從一個地方搬運到另外一個地方。hello 程序的機器指令最初存儲在磁盤上。當程序加載后,它們會拷貝到主存中。當 CPU 開始運行時,指令又從內(nèi)存復制到 CPU 中。同樣的,字符串數(shù)據(jù) hello,world \n 最初也是在磁盤上,它被復制到內(nèi)存中,然后再到顯示器設備輸出。從程序員的角度來看,這種復制大部分是開銷,這減慢了程序的工作效率。因此,對于系統(tǒng)設計來說,最主要的一個工作是讓程序運行的越來越快。

由于物理定律,較大的存儲設備要比較小的存儲設備慢。而由于寄存器和內(nèi)存的處理效率在越來越大,所以針對這種差異,系統(tǒng)設計者采用了更小更快的存儲設備,稱為高速緩存存儲器(cache memory, 簡稱為 cache 高速緩存),作為暫時的集結(jié)區(qū)域,存放近期可能會需要的信息。如下圖所示

圖中我們標出了高速緩存的位置,位于高速緩存中的 L1高速緩存容量可以達到數(shù)萬字節(jié),訪問速度幾乎和訪問寄存器文件一樣快。容量更大的 L2 高速緩存通過一條特殊的總線鏈接 CPU,雖然 L2 緩存比 L1 緩存慢 5 倍,但是仍比內(nèi)存要快 5 - 10 倍。L1 和 L2 是使用一種靜態(tài)隨機訪問存儲器(SRAM) 的硬件技術(shù)實現(xiàn)的。最新的、處理器更強大的系統(tǒng)甚至有三級緩存:L1、L2 和 L3。系統(tǒng)可以獲得一個很大的存儲器,同時訪問速度也更快,原因是利用了高速緩存的 局部性原理。

Again:入門程序細節(jié)

現(xiàn)在,我們來探討一下入門級程序的細節(jié),由淺入深的來了解一下 C 語言的特性。

#include<stdio.h>

我們上面說到,#include<stdio.h> 是程序編譯之前要處理的內(nèi)容,稱為編譯預處理命令。

預處理命令是在編譯之前進行處理。預處理程序一般以 # 號開頭。

所有的 C 編譯器軟件包都提供 stdio.h 文件。該文件包含了給編譯器使用的輸入和輸出函數(shù),比如 println() 信息。該文件名的含義是標準輸入/輸出 頭文件。通常,在 C 程序頂部的信息集合被稱為 頭文件(header)

C 的第一個標準是由 ANSI 發(fā)布的。雖然這份文檔后來被國際標準化組織(ISO)采納并且 ISO 發(fā)布的修訂版也被 ANSI 采納了,但名稱 ANSI C(而不是 ISO C) 仍被廣泛使用。一些軟件開發(fā)者使用ISO C,還有一些使用 Standard C。

C 標準庫

除了 <sdtio.h> 外,C 標準庫還包括下面這些頭文件

<assert.h>

提供了一個名為 assert 的關(guān)鍵字,它用于驗證程序作出的假設,并在假設為假輸出診斷消息。

<ctype.h>

C 標準庫的 ctype.h 頭文件提供了一些函數(shù),可以用于測試和映射字符。

這些字符接受 int 作為參數(shù),它的值必須是 EOF 或者是一個無符號字符

EOF是一個計算機術(shù)語,為 End Of File 的縮寫,在操作系統(tǒng)中表示資料源無更多的資料可讀取。資料源通常稱為檔案或串流。通常在文本的最后存在此字符表示資料結(jié)束。

C 標準庫的 errno.h 頭文件定義了整數(shù)變量 errno,它是通過系統(tǒng)調(diào)用設置的,這些庫函數(shù)表明了什么發(fā)生了錯誤。

C 標準庫的 float.h 頭文件包含了一組與浮點值相關(guān)的依賴于平臺的常量。

limits.h 頭文件決定了各種變量類型的各種屬性。定義在該頭文件中的宏限制了各種變量類型(比如 char、int 和 long)的值。

locale.h 頭文件定義了特定地域的設置,比如日期格式和貨幣符號

math.h 頭文件定義了各種數(shù)學函數(shù)和一個宏。在這個庫中所有可用的功能都帶有一個 double 類型的參數(shù),且都返回 double 類型的結(jié)果。

setjmp.h 頭文件定義了宏 setjmp()、函數(shù) longjmp() 和變量類型 jmp_buf,該變量類型會繞過正常的函數(shù)調(diào)用和返回規(guī)則。

signal.h 頭文件定義了一個變量類型 sig_atomic_t、兩個函數(shù)調(diào)用和一些宏來處理程序執(zhí)行期間報告的不同信號。

stdarg.h 頭文件定義了一個變量類型 va_list 和三個宏,這三個宏可用于在參數(shù)個數(shù)未知(即參數(shù)個數(shù)可變)時獲取函數(shù)中的參數(shù)。

stddef .h 頭文件定義了各種變量類型和宏。這些定義中的大部分也出現(xiàn)在其它頭文件中。

stdlib .h 頭文件定義了四個變量類型、一些宏和各種通用工具函數(shù)。

string .h 頭文件定義了一個變量類型、一個宏和各種操作字符數(shù)組的函數(shù)。

time.h 頭文件定義了四個變量類型、兩個宏和各種操作日期和時間的函數(shù)。

main() 函數(shù)

main 函數(shù)聽起來像是調(diào)皮搗蛋的孩子故意給方法名起一個 主要的 方法,來告訴他人他才是這個世界的中心。但事實卻不是這樣,而 main() 方法確實是世界的中心。

C 語言程序一定從 main() 函數(shù)開始執(zhí)行,除了 main() 函數(shù)外,你可以隨意命名其他函數(shù)。通常,main 后面的 () 中表示一些傳入信息,我們上面的那個例子中沒有傳遞信息,因為圓括號中的輸入是 void 。

除了上面那種寫法外,還有兩種 main 方法的表示方式,一種是 void main(){} ,一種是 int main(int argc, char* argv[]) {}

  • void main() 聲明了一個帶有不確定參數(shù)的構(gòu)造方法
  • int main(int argc, char* argv[]) {} 其中的 argc 是一個非負值,表示從運行程序的環(huán)境傳遞到程序的參數(shù)數(shù)量。它是指向 argc + 1 指針數(shù)組的第一個元素的指針,其中最后一個為null,而前一個(如果有的話)指向表示從主機環(huán)境傳遞給程序的參數(shù)的字符串。如果argv [0]不是空指針(或者等效地,如果argc> 0),則指向表示程序名稱的字符串,如果在主機環(huán)境中無法使用程序名稱,則該字符串為空。

注釋

在程序中,使用 /**/ 的表示注釋,注釋對于程序來說沒有什么實際用處,但是對程序員來說卻非常有用,它能夠幫助我們理解程序,也能夠讓他人看懂你寫的程序,我們在開發(fā)工作中,都非常反感不寫注釋的人,由此可見注釋非常重要。

C 語言注釋的好處是,它可以放在任意地方,甚至代碼在同一行也沒關(guān)系。較長的注釋可以多行表示,我們使用 /**/ 表示多行注釋,而 // 只表示的是單行注釋。下面是幾種注釋的表示形式

// 這是一個單行注釋

/* 多行注釋用一行表示 */

/*
  多行注釋用多行表示
    多行注釋用多行表示
      多行注釋用多行表示
        多行注釋用多行表示

*/

函數(shù)體

在頭文件、main 方法后面的就是函數(shù)體(注釋一般不算),函數(shù)體就是函數(shù)的執(zhí)行體,是你編寫大量代碼的地方。

變量聲明

在我們?nèi)腴T級的代碼中,我們聲明了一個名為 number 的變量,它的類型是 int,這行代碼叫做 聲明,聲明是 C 語言最重要的特性之一。這個聲明完成了兩件事情:定義了一個名為 number 的變量,定義 number 的具體類型。

int 是 C 語言的一個 關(guān)鍵字(keyword),表示一種基本的 C 語言數(shù)據(jù)類型。關(guān)鍵字是用于語言定義的。不能使用關(guān)鍵字作為變量進行定義。

示例中的 number 是一個 標識符(identifier),也就是一個變量、函數(shù)或者其他實體的名稱。

變量賦值

在入門例子程序中,我們聲明了一個 number 變量,并為其賦值為 11,賦值是 C 語言的基本操作之一。這行代碼的意思就是把值 1 賦給變量 number。在執(zhí)行 int number 時,編譯器會在計算機內(nèi)存中為變量 number 預留空間,然后在執(zhí)行這行賦值表達式語句時,把值存儲在之前預留的位置??梢越o number 賦不同的值,這就是 number 之所以被稱為 變量(variable) 的原因。

printf 函數(shù)

在入門例子程序中,有三行 printf(),這是  C 語言的標準函數(shù)。圓括號中的內(nèi)容是從 main 函數(shù)傳遞給 printf 函數(shù)的。參數(shù)分為兩種:實際參數(shù)(actual argument) 和 形式參數(shù)(formal parameters)。我們上面提到的 printf 函數(shù)括號中的內(nèi)容,都是實參。

return 語句

在入門例子程序中,return 語句是最后一條語句。int main(void) 中的 int 表明 main() 函數(shù)應返回一個整數(shù)。有返回值的 C 函數(shù)要有 return 語句,沒有返回值的程序也建議大家保留 return 關(guān)鍵字,這是一種好的習慣或者說統(tǒng)一的編碼風格。

分號

在 C 語言中,每一行的結(jié)尾都要用 ; 進行結(jié)束,它表示一個語句的結(jié)束,如果忘記或者忽略分號會被編譯器提示錯誤。

關(guān)鍵字

下面是 C 語言中的關(guān)鍵字,C 語言的關(guān)鍵字一共有 32 個,根據(jù)其作用不同進行劃分

數(shù)據(jù)類型關(guān)鍵字

數(shù)據(jù)類型的關(guān)鍵字主要有 12 個,分別是

  • char: 聲明字符型變量或函數(shù)
  • double: 聲明雙精度變量或函數(shù)
  • float: 聲明浮點型變量或函數(shù)
  • int : 聲明整型變量或函數(shù)
  • long: 聲明長整型變量或函數(shù)
  • short : 聲明短整型變量或函數(shù)
  • signed : 聲明有符號類型變量或函數(shù)
  • _Bool:  聲明布爾類型
  • _Complex :聲明復數(shù)
  • _Imaginary: 聲明虛數(shù)
  • unsigned : 聲明無符號類型變量或函數(shù)
  • void : 聲明函數(shù)無返回值或無參數(shù),聲明無類型指針

控制語句關(guān)鍵字

控制語句循環(huán)的關(guān)鍵字也有 12 個,分別是

循環(huán)語句

  • for : for 循環(huán),使用的最多
  • do :循環(huán)語句的前提條件循環(huán)體
  • while:循環(huán)語句的循環(huán)條件
  • break : 跳出當前循環(huán)
  • continue:結(jié)束當前循環(huán),開始下一輪循環(huán)

條件語句

  • if:條件語句的判斷條件
  • else : 條件語句的否定分支,與 if 連用
  • goto: 無條件跳轉(zhuǎn)語句

開關(guān)語句

  • switch: 用于開關(guān)語句
  • case:開關(guān)語句的另外一種分支
  • default : 開關(guān)語句中的其他分支

返回語句

retur:子程序返回語句(可以帶參數(shù),也看不帶參數(shù))

存儲類型關(guān)鍵字

  • auto : 聲明自動變量 一般不使用
  • extern : 聲明變量是在其他文件正聲明(也可以看做是引用變量)
  • register : 聲明寄存器變量
  • static: 聲明靜態(tài)變量

其他關(guān)鍵字

  • const: 聲明只讀變量
  • sizeof : 計算數(shù)據(jù)類型長度
  • typedef: 用以給數(shù)據(jù)類型取別名
  • volatile : 說明變量在程序執(zhí)行中可被隱含地改變


后記

這篇文章我們先介紹了 C 語言的特性,C 語言為什么這么火,C 語言的重要性,之后我們以一道 C 語言的入門程序講起,我們講了 C 語言的基本構(gòu)成要素,C 語言在硬件上是如何運行的,C 語言的編譯過程和執(zhí)行過程等,在這之后我們又加深講解了一下入門例子程序的組成特征。

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