For Cyan Blaze——第一节 初步认识C语言（选读）

本笔记为临时笔记，主要是我还没弄好个人博客，等我搞懂了Github的用法，这些笔记就转移到个人博客上面去。

本笔记遵循《C Primer Plus》（第6版）与《C语言程序设计》（第5版）制作。

一、C语言介绍（摘自百度百科）

C语言是世界上最流行、使用最广泛的面向过程的高级程序设计语言。 C语言对操作系统和系统使用程序以及需要对硬件进行操作的场合，用C语言明显优于其它高级语言，许多大型应用软件都是用C语言编写的。

简洁紧凑、灵活方便

C语言一共只有32个关键字，9种控制语句，程序书写自由，主要用小写字母表示。它把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。 C 语言可以象汇编语言一样对位、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。

运算符丰富

C的运算符包含的范围很广泛，共有种34个运算符。C语言把括号、赋值、强制类型转换等都作为运算符处理。从而使C的运算类型极其丰富表达式类型多样化，灵活使用各种运算符可以实现在其它高级语言中难以实现的运算。

数据结构丰富

C的数据类型有：整型、实型、字符型、数组类型、指针类型、结构体类型、共用体类型等。能用来实现各种复杂的数据类型的运算。并引入了指针概念，使程序效率更高。另外C语言具有强大的图形功能， 支持多种显示器和驱动器。且计算功能、逻辑判断功能强大。

C是结构式语言

结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰， 便于使用、维护以及调试。C语言是以函数形式提供给用户的，这些函数可方便的调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流向，从而使程序完全结构化。 [1]

C语法限制不太严格、程序设计自由度大

一般的高级语言语法检查比较严，能够检查出几乎所有的语法错误。而C语言允许程序编写者有较大的自由度。

允许直接访问物理地址，直接操作硬件

因此既具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多功能，能够象汇编语言一样对位、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，可以用来写系统软件。

程序执行效率高

一般只比汇编程序生成的目标代码效率低10～20%。

可移植性好

C语言有一个突出的优点就是适合于多种操作系统， 如DOS、UNIX，也适用于多种机型。

当然，C语言也有自身的不足，比如：C语言的语法限制不太严格，对变量的类型约束不严格，影响程序的安全性，对数组下标越界不作检查等。从应用的角度，C语言比其他高级语言较难掌握。

二、编写C程序的流程（这里针对考试题）

1. 定义程序的目标

在动手写程序之前，先要明确程序的目标（换到考试中，就是“读懂题目的要求和目的”）。明确程序需要什么信息，将会输出什么结果。

2. 设计程序

从这一步开始：我们要考虑程序如何表示与完成数据（对于考试而言，题目会提示你各种信息）。在第一步和第二步，你只需要用自然语言来描述即可。这两步的目的是让你拥有一个清晰的思路。

3. 编写代码

这一步是真正需要C语言的地方。也是答题的正式内容。

4. 编译

这一步由编译器自主完成。编译器会检查你程序中绝大部分的语法错误，但你的程序可能仍存在一些其他错误。随着学习的深入，你的程序的错误将会越来越难以察觉。

5. 运行程序（略）

我们将在IDE（集成开发环境）中编写程序，因此无需担心这方面的问题。

6. 测试与调试程序

这是整个编写流程中最关键的一步。运行程序并检查是否有错误。如果程序有语法错误，编译器将报错并提示错误。但能够运行并不代表程序没有错误。事实上，你会发现程序的输出结果有可能并不如意。查找并修复程序bug（错误）的过程被称为调试。

在将来的学习过程中，你会犯很多错。但无需担心，编程本身就是这样的过程。

三、编程的机制（推荐阅读）

虽然阅读这个章节对于你的编程水平并没有什么明显的好处，但为了“知其所以然”，我仍然推荐你阅读这个章节。

先来看一段程序（看不懂没关系，这里仅做举例）：

//hello.c
#include <stdio.h>
int main()
{
   printf("Hello,world!");
   return 0;
}

显然，我们所写的程序是一段文本。因此它被存储在一个文本文件中（后缀为.txt）。这个文件叫作源代码文件。一般以“.c”为后缀。在第一行，我们注释了文件名（命名文件需要另外进行）为“hello.c”。其中，“hello”叫作“基本名”，“.c”叫作“扩展名”。

电脑会用程序将源代码文件转换成可执行文件（包括可直接运行的机器语言代码）。这个过程分为“编译”和“链接”两个部分。

编译器会把源代码转换成目标代码（后缀为.obj），但是目标代码并不能直接运行。链接器会将启动代码（用于将程序与操作系统连接）和库代码（用于运行代码中的函数）合并成可执行代码，存放在可执行文件中（后缀为.exe）。

然后，操作系统会将这个可执行文件运行，输出程序的结果。

四、如何开始编程

在一些系统里，编译和链接是两个不同的步骤。但在我们的学习中，我们会使用IDE（集成开发环境）来编写并运行程序。你只需要点击对应的按键就能运行程序，这极大地节省了我们的精力。就我个人而言，我推荐由微软开发的Visual Studio程序。对于非计算机的理工科学生而言，它是最为方便的编程软件。关于它的下载、安装与启动，这里建议结合优快云、bilibili等论坛的教程进行，这里不再赘述。

（另：Visual Studio和 Visual Studio Code是两个完全不同的软件。区别在于，后者拥有更多的自定义空间，操作更复杂，功能也更加丰富，但对于大部分的非计算机专业理工科学生而言，Visual Studio 已经可以满足绝大部分的专业需要。）