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C语言是一种计算机程序设计语言,它既具有高级语言的特点,又具有汇编语言的特点。它由美国贝尔实验室的Dennis M. Ritchie于1972年推出,1978年后,C语言已先后被移植到大、中、小及微型机上,它可以作为工作系统设计语言,编写系统应用程序,也可以作为应用程序设计语言,编写不依赖计算机硬件的应用程序。它的应用范围广泛,具备很强的数据处理能力,不仅仅是在软件开发上,而且各类科研都需要用到C语言,适于编写系统软件、三维、二维图形和动画,具体应用例如单片机以及嵌入式系统开发 。C语言在大学的时候是可以进行国家资格考试的。

简介

c语言宣传图

c语言宣传图

C语言是一种通用的、面向过程式的编程语言,广泛用于系统与应用软件的开发。于1969年至1973年间,为了移植与开发UNIX操作系统,由丹尼斯·里奇与肯·汤普逊,以B语言为基础,在贝尔实验室设计 开发出来。
因为具有高效、灵活、功能丰富 表达力强和较高的可移植性等特点,在程序员中备受青睐。2000年起是使用最为广泛的编程语言。
二十世纪八十年代,为了避免各开发厂商用的C语言语法产生差异,由美国国家标准局为C语言订了一套完整的国际标准语法,称为ANSI C,作为C语言的标准。二十世纪八十年代至今的有关程序开发工具,一般都支持符合ANSI C的语法。
C语言是1972年由美国的Dennis Ritchie设计发明的,并首次在UNIX操作系统的DEC PDP-11计算机上使用。它由早期的编程语言BCPL(Basic Combined Programming Language)发展演变而来,在1970年,AT&T贝尔实验室的Ken Thompson根据BCPL语言设计出较先进的并取名为B的语言,最后导致了C语言的问世。 而B语言之前还有A语言,取名自世界上第一位女程序员Ada(艾达)。
C语言,是一种通用的、过程式的编程语言,广泛用于系统与应用软件的开发。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,在程序员中备受青睐。
C语言是由丹尼斯·里奇于1969年至1973年以B语言为基础,在贝尔实验室开发完成。
同时也是中国国家计算机等级考试中计算机二级考试科目之一。

发展

随着微型计算机的日益普及,出现了许多C语言版本。由于没有统一的标准, 使得这些C语言之间出现了一些不一致的地方。为了改变这种情况,美国国家标准研究所(ANSI)为C语言制定了一套ANSI标准,成为现行的C语言标准。
注:国际标准化组织ISO也制定C语言的标准,被很多编译器所采用,如:GCC等。
C语言是世界上最流行、使用最广泛的高级程序设计语言之一。
在操作系统和系统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,以前有许多大型应用软件都是用C语言编写的(由于面向对象编程技术的出现,大型软件转由C++、JAVA、C#再配合C语言开发;C语言在面对大型的软件开发时,会显得有些吃力)
C语言绘图能力强,具有可移植性,并具备很强的数据处理能力,因此适于编写系统软件三维,二维图形和动画。它是数值计算的高级语言。

编译软件

常用的编译软件有Microsoft Visual C++、Borland C++、Intel C++、gcc、clang、Watcom C++ 、Lccwin32 C Compiler 3.1、Code Blocks、Microsoft C

历史发展

早期发展

C语言之所以命名为C,是因为 C语言源自Ken Thompson发明的B语言,而 B语言则源自BCPL语言。
1967年,剑桥大学的Martin Richards对CPL语言进行了简化,于是产生了BCPL(Basic Combined Programming Language)语言。
20世纪60年代,美国AT&T公司贝尔实验室(AT&T Bell Laboratory)的研究员Ken Thompson闲来无事,手痒难耐,想玩一个他自己编的,模拟在太阳系航行的电子游戏——Space Travel。他背着老板,找到了台空闲的机器——PDP-7。但这台机器没有操作系,而游戏必须使用操作系统的一些功能,于是他着手为PDP-7开发操作系统。后来,这个操作系统被命名为——UNIX。
1970年,美国贝尔实验室的 Ken Thompson,以BCPL语言为基础,设计出很简单且很接近硬件的B语言(取BCPL的首字母)。并且他用B语言写了第一个UNIX操作系统。
1971年,同样酷爱Space Travel的Dennis M.Ritchie为了能早点儿玩上游戏,加入了Thompson的开发项目,合作开发UNIX。他的主要工作是改造B语言,使其更成熟。
1972年,美国贝尔实验室的 D.M.Ritchie 在B语言的基础上最终设计出了一种新的语言,他取了BCPL的第二个字母作为这种语言的名字,这就是C语言。
1973年初,C语言的主体完成。Thompson和Ritchie迫不及待地开始用它完全重写了UNIX。此时,编程的乐趣使他们已经完全忘记了那个"Space Travel",一门心思地投入到了UNIX和C语言的开发中。随着UNIX的发展,C语言自身也在不断地完善。直到今天,各种版本的UNIX内核和周边工具仍然使用C语言作为最主要的开发语言,其中还有不少继承Thompson和Ritchie之手的代码。
在开发中,他们还考虑把UNIX移植到其他类型的计算机上使用。C语言强大的移植性(Portability)在此显现。机器语言和汇编语言都不具有移植性,为x86开发的程序,不可能在Alpha,SPARC和ARM等机器上运行。而C语言程序则可以在任意机器上运行,只要那种计算机上有C语言编译器和库。
1977年,Dennis M.Ritchie发表了不依赖于具体机器系统的C语言编译文本《可移植的C语言编译程序》。
C语言继续发展,在1982年,很多有识之士和美国国家标准协会为了使这个语言健康地发展下去,决定成立C标准委员会,建立C语言的标准。委员会由硬件厂商,编译器及其他软件工具生产商,软件设计师,顾问,学术界人士,C语言作者和应用程序员组成。1989年,ANSI发布了第一个完整的C语言标准——ANSI X3.159—1989,简称“C89”,不过人们也习惯称其为“ANSIC”。C89在1990年被国际标准组织ISO(International Organization for Standardization)一字不改地采纳,所以也有“C90”的说法。1999年,在做了一些必要的修正和完善后,ISO发布了新的C语言标准,命名为ISO/IEC 9899:1999,简称“C99”。

K&R C

1978年由美国电话电报公司(AT&T)贝尔实验室正式发表了C语言。布莱恩·柯林汉(Brian Kernighan) 和 丹尼斯·里奇(Dennis Ritchie) 出版了一本书,名叫《The C Programming Language》。这本书被 C语言开发者们称为"K&R",很多年来被当作 C语言的非正式的标准说明。人们称这个版本的 C语言为 K&R C
K&R C主要介绍了以下特色:
结构(struct)类型
长整数(long int)类型
无符号整数(unsigned int)类型
把运算符=+和=-改为+=和-=。因为=+和=-会使得编译器不知道使用者要处理i = -10还是i =- 10,使得处理上产生混淆。
即使在后来ANSI C标准被提出的许多年后,K&R C仍然是许多编译器的最低标准要求,许多老旧的编译仍然运行K&R C的标准。

ANSI C / C89标准

1970到80年代,C语言被广泛应用,从大型主机到小型微机,也衍生了C语言的很多不同版本。
1983年美国国家标准局 (American National Standards Institute,简称ANSI)成立了一个委员会,来制定 C语言标准。
1989年 C语言标准被批准,被称为 ANSI X3.159-1989 "Programming Language C",俗称 ANSI CC89标准
1990年,国际标准化组织ISO(International Organization for Standards)接受了1989年的ANSI C为 ISO C 的标准,命名为ISO/IEC 9899:1990,简称 C90标准。不过习惯上仍然叫 C89标准
1994年,ISO修订了C语言的标准。
1995年,ISO对C90做了一些修订,即“1995基准增补1(ISO/IEC/9899/AMD1:1995)”。
在ANSI标准化后,C语言的标准在一段相当的时间内都保持不变,尽管C继续在改进。(实际上,NormativeAmendment1在1995年已经开发了一个新的C语言版本。但是这个版本很少为人所知。)它被ANSI于2000年3月采用。

C99标准

在ANSI的标准确立后,C语言的规范在一段时间内没有大的变动,然而C++在自己的标准化创建过程中继续发展壮大。《标准修正案一》在1994年为C语言创建了一个新标准,但是只修正了一些C89标准中的细节和增加更多更广的国际字符集支持。不过,这个标准引出了1999年ISO 9899:1999的发表。它通常被称为C99。C99被ANSI于2000年3月采用。
在C99中包括的特性有:
  • 增加了对编译器的限制,比如源程序每行要求至少支持到 4095 字节,变量名函数名的要求支持到 63 字节(extern 要求支持到 31)。
  • 增强了预处理功能。例如:
    • 宏支持取可变参数 #define Macro(...) __VA_ARGS__
    • 使用宏的时候,允许省略参数,被省略的参数会被扩展成空串。
    • 支持 // 开头的单行注释(这个特性实际上在C89的很多编译器上已经被支持了)
  • 增加了新关键字 restrict, inline, _Complex, _Imaginary, _Bool
    • 支持 long long, long double _Complex, float _Complex 等类型
  • 支持不定长的数组,即数组长度可以在运行时决定,比如利用变量作为数组长度。声明时使用 int a[var] 的形式。不过考虑到效率和实现,不定长数组不能用在全局,或 struct 与 union 里。
  • 变量声明不必放在语句块的开头,for 语句提倡写成 for(int i=0;i<100;++i) 的形式,即i 只在 for 语句块内部有效。
  • 允许采用(type_name){xx,xx,xx} 类似于 C++ 的构造函数的形式构造匿名的结构体。
  • 初始化结构的时候允许对特定的元素赋值,形式为:
    struct test{int a[3],b;} foo[] = { [0].a = {1}, [1].a = 2 };
  • struct test{int a, b, c, d;} foo = { .a = 1, .c = 3, 4, .b = 5 }; // 3,4 是对 .c,.d 赋值的
  • 格式化字符串中,利用 \u 支持 unicode 的字符。
  • 支持 16 进制的浮点数的描述。
  • printf scanf 的格式化串增加了对 long long int 类型的支持。
  • 浮点数的内部数据描述支持了新标准,可以使用 #pragma 编译器指令指定。
  • 除了已有的 __line__ __file__ 以外,增加了 __func__ 得到当前的函数名。
  • 允许编译器化简非常数的表达式。
  • 修改了 /% 处理负数时的定义,这样可以给出明确的结果,例如在C89中-22 / 7 = -3, -22% 7 = -1,也可以-22 / 7= -4, -22% 7 = 6。 而C99中明确为 -22 / 7 = -3, -22% 7 = -1,只有一种结果。
  • 取消了函数返回类型默认为 int 的规定。
  • 允许 struct 定义的最后一个数组不指定其长度,写做 [](flexible array member)。
  • const const int i 将被当作 const int i 处理。
  • 增加和修改了一些标准头文件,比如定义 bool 的 <stdbool.h> ,定义一些标准长度的 int 的 <inttypes.h> ,定义复数的 <complex.h> ,定义宽字符的 <wctype.h> ,类似于泛型的数学函数 <tgmath.h>, 浮点数相关的 <fenv.h>。 在<stdarg.h> 增加了 va_copy 用于复制 ... 的参数。里增加了 struct tmx ,对 struct tm 做了扩展。
  • 输入输出对宽字符以及长整数等做了相应的支持。
  • 但是各个公司对C99的支持所表现出来的兴趣不同。当GCC和其它一些商业编译器支持C99的大部分特性的时候,微软Borland却似乎对此不感兴趣。

C11标准

    2011年12月8日,ISO正式发布了新的C语言的新标准C11,之前被称为C1X,官方名称为ISO/IEC 9899:2011。
    新的标准提高了对C++的兼容性,并增加了一些新的特性。这些新特性包括:
    • 对齐处理(Alignment)的标准化(包括_Alignas标志符,alignof运算符, aligned_alloc函数以及<stdalign.h>头文件
    • _Noreturn 函数标记,类似于 gcc 的 __attribute__((noreturn))。
    • _Generic 关键字。
    • 多线程(Multithreading)支持,包括:
      • _Thread_local存储类型标识符,<threads.h>头文件,里面包含了线程的创建和管理函数。
      • _Atomic类型修饰符和<stdatomic.h>头文件。
    • 增强的Unicode的支持。基于C Unicode技术报告ISO/IEC TR 19769:2004,增强了对Unicode的支持。包括为UTF-16/UTF-32编码增加了char16_t和char32_t数据类型,提供了包含unicode字符串转换函数的头文件<uchar.h>.
    • 删除了 gets() 函数,使用一个新的更安全的函数gets_s()替代。
    • 增加了边界检查函数接口,定义了新的安全的函数,例如 fopen_s(),strcat_s() 等等。
    • 增加了更多浮点处理宏。
    • 匿名结构体/联合体支持。这个在gcc早已存在,C11将其引入标准。
    • 静态断言(Static assertions),_Static_assert(),在解释 #if 和 #error 之后被处理。
    • 新的 fopen() 模式,(“…x”)。类似 POSIX 中的 O_CREAT|O_EXCL,在文件锁中比较常用。
    • 新增 quick_exit() 函数作为第三种终止程序的方式。当 exit()失败时可以做最少的清理工作。

C语言之父

    丹尼斯·里奇, C语言之父,UNIX之父。1978年与布莱恩·科尔尼干(Brian W. Kernighan)一起出版了名著《C程序设计语言(The C Programming Language)》,此书已翻译成多种语言,成为C语言方面最权威的教材之一。2011年10月9日,丹尼斯-里奇去世,享年70岁。
    丹尼斯·里奇,全称丹尼斯·麦卡利斯泰尔·里奇。美国计算机科学家,对C语言和其他编程语言、MulticsUnix等操作系统的发展作出了巨大贡献。里奇在哈佛大学学习物理学和应用数学毕业,1967年他进入贝尔实验室,1983年他与肯·汤普逊一起获得了图灵奖。理由是他们“研究发展了通用的操作系统理论,尤其是实现了UNIX操作系统”。 肯·汤普逊和丹尼斯·里奇1999年两人为发展C语言和Unix操作系统一起获得了美国国家技术奖章。在里奇的成长历程中,有两个人对他的影响最大,一个是他父亲,而另一个是他的挚友,同为UNIX发明人的肯·汤普逊。尤其是后者。 有人问过丹尼斯,他的偶像是谁,不论在计算机领域还是其他领域?他说:我不是在英雄熏陶下成长起来的。很显然,对我职业生涯影响最大的人物是肯·汤普逊。UNIX大部分是他的工作,同样也是C语言的前辈,同样Plan 9系统的大部分工作也是他做的。并且在这其间Ken做了第一个计算机象棋大师。
    里奇身上有很多可贵的品格:
    首先,他对所做的事十分有兴趣。比如创造出Unix的初衷并非为了挣钱,事实上刚开始是为了省钱,或者将他们的游戏装到一个更省钱的机子里边。
    第二,跳出舒适区工作非常有必要。里奇原本是一个物理学家和数学家,但是,他却成了最具传奇的程序员。很显然,他的专业背景为他研发出C语言或者Unix起了很大帮助,正如里奇所言:“要不惧工作在一个陌生的领域里。”如果里奇花了数十年的时间在晦涩的数学上,或许Unix就会胎死腹中。
    第三,要有创新思维。Unix在贝尔实验室是幸运的,那里资金充足、不缺员工,他才有条件与他的朋友按照自己的时间安排来研发他们想要的东西。
    最后,要懂得分享。许多企业都喜欢保密,将自己的核心技术藏匿起来,这在里奇看来都是不成功的。

特点

    基本特性

      C++语言代码

      C++语言代码

      1、 C是高级语言:它是把高级语言基本结构语句与低级语言的实用性结合起来的工作单元。
      2、 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。
      3、 C语言功能齐全:具有各种各样的数据类型,并引入了指针概念,可使程序效率更高。而且计算功能、逻辑判断功能也比较强大,可以实现决策目的的游戏。
      4、 C语言适用范围大:适合于多种操作系统,如Windows、DOS、UNIX等等;也适用于多种机型。C语言对编写需要进行硬件操作的场合,优于其它高级语言,有一些大型应用软件也是用C语言编写的。
      5、 C语言应用指针:可以直接进行靠近硬件的操作,但是C的指针操作不做保护,也给它带来了很多不安全的因素。C++在这方面做了改进,在保留了指针操作的同时又增强了安全性,受到了一些用户的支持,但是,由于这些改进增加语言的复杂度,也为另一部分所诟病。Java则吸取了C++的教训,取消了指针操作,也取消了C++改进中一些备受争议的地方,在安全性和适合性方面均取得良好的效果,但其本身解释在虚拟机中运行,运行效率低于C++/C。一般而言,C,C++,java被视为同一系的语言,它们长期占据着程序使用榜的前三名。
      6、 C语言文件由数据序列组成:可以构成二进制文件或文本文件。常用的C语言IDE(集成开发环境)有Microsoft Visual C++、Dev-C++、Code::Blocks、Borland C++ Builder、Watcom C++、GNU DJGPP C++、Lccwin32 C Compiler 3.1、High C,Turbo CC-FreeWin-TC、Xcode等。

    特色

      1. C语言是一个有结构化程序设计、具有变量作用域(variable scope)以及递归功能的过程式语言。
      2. C语言传递参数均是以值传递(pass by value),另外也可以传递指针(a pointer passed by value)。
      3. 不同的变量类型可以用结构体(struct)组合在一起。
      4. 只有32个保留字(reserved keywords),使变量、函数命名有更多弹性。
      5. 部份的变量类型可以转换,例如整型和字符型变量。
      6. 通过指针(pointer),C语言可以容易的对存储器进行低级控制。
      7. 编译预处理(preprocessor)让C语言的编译更具有弹性。

    新特性

      1、对齐处理(Alignment)的标准化(包括_Alignas标志符,alignof运算符,aligned_alloc函数以及<stdalign.h>头文件)。
      2、_Noreturn 函数标记,类似于 gcc 的 __attribute__(noreturn)。
      3、_Generic关键字
      4、多线程(Multithreading)支持,包括:_Thread_local存储类型标识符,<threads.h>;头文件,里面包含了线程的创建和管理函数。
      5、增强的Unicode的支持,基于C Unicode技术报告ISO/IEC TR 19769:2004,增强了对Unicode的支持。包括为UTF-16/UTF-32编码增加了char16_t和char32_t数据类型,提供了包含unicode字符串转换函数的头文件<uchar.h>.
      6、删除了 gets() 函数,使用一个新的更安全的函数gets_s()替代。
      7、增加了边界检查函数接口,定义了新的安全的函数,例如 fopen_s(),strcat_s()等等。
      8、增加了更多浮点处理宏。
      9、匿名结构体/联合体支持,这个在gcc早已存在,C11将其引入标准。
      10、静态断言(Static assertions),_Static_assert(),在解释 #if 和 #error 之后被处理。
      11、新的 fopen()模式,(“…x”),类似 POSIX 中的 O_CREAT|O_EXCL,在文件锁中比较常用。
      12、新增 quick_exit()函数作为第三种终止程序的方式。当 exit()失败时可以做最少的清理工作。
      13、_Atomic类型修饰符和<stdatomic.h>头文件。

    优缺点

      优点

        1、 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,程序书写形式自由,区分大小写。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 语言可以像汇编语言一样对位、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。
        C语言的 Hello World 程序

        C语言的 Hello World 程序

        2、 运算符丰富
        C语言的运算符包含的范围很广泛,共有34种运算符。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语言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。
        3、 数据类型丰富
        C语言的数据类型有: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结构的运算。并引入了指针概念,使程序效率更高。
        4、 表达方式灵活实用
        C语言提供多种运算符和表达式值的方法,对问题的表达可通过多种途径获得,其程序设计更主动、灵活。它语法限制不太严格,程序设计自由度大,如对整型量与字符型数据及逻辑型数据可以通用等。
        5、 允许直接访问物理地址,对硬件进行操作
        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,可用来写系统软件
        6、 生成目标代码质量高,程序执行效率高
        C语言描述问题比汇编语言迅速,工作量小、可读性好,易于调试、修改和移植,而代码质量与汇编语言相当。C语言一般只比汇编程序生成的目标代码效率低10%~20%。
        7、 可移植性好
        C语言在不同机器上的C编译程序,86%的代码是公共的,所以C语言的编译程序便于移植。在一个环境上用C语言编写的程序,不改动或稍加改动,就可移植到另一个完全不同的环境中运行。
        8、 表达力强
        C语言有丰富的数据结构和运算符。包含了各种数据结构,如整型、数组类型、指针类型和联合类型等,用来实现各种数据结构的运算。C语言的运算符有34种,范围很宽,灵活使用各种运算符可以实现难度极大的运算。
        C语言能直接访问硬件的物理地址,能进行位(bit)操作。兼有高级语言和低级语言的许多优点。
        它既可用来编写系统软件,又可用来开发应用软件,已成为一种通用程序设计语言。
        另外C语言具有强大的图形功能,支持多种显示器驱动器。且计算功能、逻辑判断功能强大。

      缺点

        1、 C语言的缺点主要表现在数据的封装性上,这一点使得C在数据的安全性上有很大缺陷,这也是C和C++的一大区别。
        2、 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。也就是说,对用C语言的人,要求对程序设计更熟练一些。

      语法

        基础

          数据类型
          C的数据类型包括:整型、字符型、实型或浮点型(单精度和双精度)、枚举类型、数组类型、结构体类型、共用体类型、指针类型和空类型。
          常量与变量
          常量其值不可改变,符号常量名通常用大写。
          变量是以某标识符为名字,其值可以改变的量。标识符是以字母或下划线开头的一串由字母、数字或下划线构成的序列,请注意第一个字符必须为字母或下划线,否则为不合法的变量名。变量在编译时为其分配相应存储单元。
          数组
          如果一个变量名后面跟着一个有数字的中括号,这个声明就是数组声明。字符串也是一种数组。它们以ASCII的NULL作为数组的结束。要特别注意的是,方括内的索引值是从0算起的。
          指针
          如果一个变量声明时在前面使用 * 号,表明这是个指针型变量。换句话说,该变量存储一个地址,而 *(此处特指单目运算符 * ,下同。C语言中另有 双目运算符 *) 则是取内容操作符,意思是取这个内存地址里存储的内容。指针是 C 语言区别于其他同时代高级语言的主要特征之一。
          指针不仅可以是变量的地址,还可以是数组、数组元素、函数的地址。通过指针作为形式参数可以在函数的调用过程得到一个以上的返回值,不同于return(z)这样的仅能得到一个返回值。
          指针是一把双刃剑,许多操作可以通过指针自然的表达,但是不正确的或者过分的使用指针又会给程序带来大量潜在的错误。
          字符串
          C语言的字符串其实就是以'\0'字符结尾的char型数组,使用字符型并不需要引用,但是使用字符串就需要C标准库里面的一些用于对字符串进行操作的函数。它们不同于字符数组。使用这些函数需要引用头文件<string.h>。
          文件输入/输出
          在C语言中,输入和输出是经由标准库中的一组函数来实现的。在ANSI/ISO C中,这些函数被定义在头文件<stdio.h>;中。
          标准输入/输出
          有三个标准输入/输出是标准I/O库预先定义的:
          stdin标准输入
          stdout标准输出
          stderr输入输出错误
          运算
          C语言的运算非常灵活,功能十分丰富,运算种类远多于其它程序设计语言。在表达式方面较其它程序语言更为简洁,如自加、自减、逗号运算和三目运算使表达式更为简单,但初学者往往会觉的这种表达式难读,关键原因就是对运算符和运算顺序理解不透不全。当多种不同运算组成一个运算表达式,即一个运算式中出现多种运算符时,运算的优先顺序和结合规则显得十分重要。在学习中,对此合理进行分类,找出它们与数学中所学到运算之间的不同点之后,记住这些运算也就不困难了,有些运算符在理解后更会牢记心中,将来用起来得心应手,而有些可暂时放弃不记,等用到时再记不迟。
          先要明确运算符按优先级不同分类,《C程序设计》运算符可分为15种优先级,从高到低,优先级为1 ~ 15,除第2.13级和第14级为从右至左结合外,其它都是从左至右结合,它决定同级运算符的运算顺序。

        关键字

          关键字又称为保留字,就是已被C语言本身使用,不能作其它用途使用的字。例如关键字不能用作变量名、函数名等标识符
          由ISO标准定义的C语言关键字共32个:
          auto double int struct break else long switch
          case enum register typedef char extern return union
          const float short unsigned continue for signed void
          default goto sizeof volatile do if while static inline
          restrict _Bool _Complex _Imaginary _Generic

        数据类型关键字

          基本数据类型
          void:声明函数无返回值或无参数,声明无类型指针,显示丢弃运算结果。
          char:字符型类型数据,属于整型数据的一种。
          int:整型数据,表示范围通常为编译器指定的内存字节长。
          float单精度浮点型数据,属于浮点数据的一种。
          double:双精度浮点型数据,属于浮点数据的一种。
          _Bool:布尔型(C99标准新增)
          _Complex:复数的基本类型(C99标准新增)
          _Imaginary:虚数,与复数基本类型相似,没有实部的纯虚数(C99标准新增)
          _Generic:提供重载的接口入口(C11标准新增)
          类型修饰关键字
          short:修饰int,短整型数据,可省略被修饰的int。
          long:修饰int,长整型数据,可省略被修饰的int。
          long long:修饰int,超长整型数据,可省略被修饰的int。(C99标准新增)
          signed:修饰整型数据,有符号数据类型。
          unsigned:修饰整型数据,无符号数据类型。
          restrict:用于限定和约束指针,并表明指针是访问一个数据对象的唯一且初始的方式。
          复杂类型关键字
          struct:结构体声明。
          union:共用体声明。
          enum:枚举声明。
          typedef:声明类型别名。
          sizeof:得到特定类型或特定类型变量的大小。
          inline:内联函数用于取代宏定义,会在任何调用它的地方展开。(C99标准新增)
          存储级别关键字
          auto:指定为自动变量,由编译器自动分配及释放。通常在栈上分配。与static相反。当变量未指定时默认为auto。
          static:指定为静态变量,分配在静态变量区,修饰函数时,指定函数作用域为文件内部。
          register:指定为寄存器变量,建议编译器将变量存储到寄存器中使用,也可以修饰函数形参,建议编译器通过寄存器而不是堆栈传递参数。
          extern:指定对应变量为外部变量,即标示变量或者函数的定义在别的文件中,提示编译器遇到此变量和函数时在其他模块中寻找其定义。
          const:指定变量不可被当前线程改变(但有可能被系统或其他线程改变)。
          volatile:指定变量的值有可能会被系统或其他线程改变,强制编译器每次从内存中取得该变量的值,阻止编译器把该变量优化成寄存器变量。

        流程控制关键字

          跳转结构
          return:用在函数体中,返回特定值(如果是void类型,则不返回函数值)。
          continue:结束当前循环,开始下一轮循环。
          break:跳出当前循环或switch结构。
          goto:无条件跳转语句。
          分支结构
          if:条件语句,后面不需要放分号。
          else:条件语句否定分支(与if连用)。
          switch:开关语句(多重分支语句)。
          case:开关语句中的分支标记,与switch连用。
          default:开关语句中的“其他”分支,可选。

        语法结构

          顺序结构

            顺序结构程序设计是最简单的,只要按照解决问题的顺序写出相应的语句就行,它的执行顺序是自上而下,依次执行。
            例如:a = 3,b = 5,现交换a,b的值,这个问题就好像交换两个杯子水,这当然要用到第三个杯子,假如第三个杯子是c,那么正确的程序为:c = a; a = b; b = c;执行结果是a = 5,b = c = 3如果改变其顺序,写成:a = b; c = a; b =c;则执行结果就变成a = b = c = 5,不能达到预期的目的,初学者最容易犯这种错误。顺序结构可以独立使用构成一个简单的完整程序,常见的输入、计算,输出三步曲的程序就是顺序结构,例如计算圆的面积,其程序的语句顺序就是输入圆的半径r,计算s = 3.14159*r*r,输出圆的面积s。不过大多数情况下顺序结构都是作为程序的一部分,与其它结构一起构成一个复杂的程序,例如分支结构中的复合语句、循环结构中的循环体等。

          选择结构

            顺序结构的程序虽然能解决计算、输出等问题,但不能做判断再选择。对于要先做判断再选择的问题就要使用选择结构。选择结构的执行是依据一定的条件选择执行路径,而不是严格按照语句出现的物理顺序。选择结构的程序设计方法的关键在于构造合适的分支条件和分析程序流程,根据不同的程序流程选择适当的选择语句。选择结构适合于带有逻辑或关系比较等条件判断的计算,设计这类程序时往往都要先绘制其程序流程图,然后根据程序流程写出源程序,这样做把程序设计分析与语言分开,使得问题简单化,易于理解。程序流程图是根据解题分析所绘制的程序执行流程图

          循环结构

            循环结构可以减少源程序重复书写的工作量,用来描述重复执行某段算法的问题,这是程序设计中最能发挥计算机特长的程序结构,C语言中提供四种循环,即goto循环、while循环、do while循环和for循环。四种循环可以用来处理同一问题,一般情况下它们可以互相代替换,但一般不提倡用goto循环,因为强制改变程序的顺序经常会给程序的运行带来不可预料的错误。
            特别要注意在循环体内应包含趋于结束的语句(即循环变量值的改变),否则就可能成了一个死循环,这是初学者的一个常见错误。
            三个循环的异同点:用while和do…while循环时,循环变量的初始化的操作应在循环体之前,而for循环一般在语句1中进行的;while循环和for循环都是先判断表达式,后执行循环体,而do…while循环是先执行循环体后判断表达式,也就是说do…while的循环体最少被执行一次,而while循环和for就可能一次都不执行。另外还要注意的是这三种循环都可以用break语句跳出循环,用continue语句结束本次循环,而goto语句与if构成的循环,是不能用break和 continue语句进行控制的。
            顺序结构、分支结构和循环结构并不彼此孤立的,在循环中可以有分支、顺序结构,分支中也可以有循环、顺序结构,其实不管哪种结构,均可广义的把它们看成一个语句。在实际编程过程中常将这三种结构相互结合以实现各种算法,设计出相应程序,但是要编程的问题较大,编写出的程序就往往很长、结构重复多,造成可读性差,难以理解,解决这个问题的方法是将C程序设计成模块化结构。
            具体内容:
            for循环
            for循环结构是c语言中最具有特色的循环语句,使用最为灵活方便,它的一般形式为:
            for(表达式1;表达式2;表达式3)循环体语句 。(其中;不能省略)
            表达式
            表达式1为初值表达式,用于在循环开始前为循环变量赋初值。
            表达式2是循环控制逻辑表达式,它控制循环执行的条件,决定循环的次数。
            表达式3为循环控制变量修改表达式,它使for循环趋向结束。
            循环体语句是在循环控制条件成立的情况下被反复执行的语句。
            但是在整个for循环过程中,表达式1只计算一次,表达式2和表达式3则可能计算多次,也可能一次也不计算。循环体可能多次执行,也可能一次都不执行。
            先执行表达式2,然后执行循环结构,最后表达式3,一直这样循环下去。
            for循环语句是c语言种功能最为强大的语句,甚至在一定程度上可以代替其他的循环语句
            do
            do循环结构,do 1 while⑵;的执行顺序是1->2->1...循环,2为循环条件
            while
            while循环结构,while(1) 2; 的执行顺序是1->2->1...循环,1为循环条件
            以上循环语句,当循环条件表达式为真则继续循环,为假则跳出循环。

          预编译与条件编译

            #define 预编译宏
            #if 表达式 #else if 表达式 #else #endif 条件编译
            #ifdef 宏 #else #endif 条件编译
            #ifdef 宏 #else #endif 条件编译

          模块化程序结构

            C语言的模块化程序结构用函数来实现,即将复杂的C程序分为若干模块,每个模块都编写成一个C函数,然后通过主函数调用函数及函数调用函数来实现一大型问题的C程序编写,因此常说:C程序=主函数+子函数。因此,对函数的定义、调用、值的返回等中要尤其注重理解和应用,并通过上机调试加以巩固。

          判断语句(选择结构):

            if 语句:“如果”语句;if—else 语句:“若…(则)…否则…”语句;switch 语句:“切换”语句;switch—case:“切换—情况”语句。

          循环语句(循环结构):

            while 语句:“当…”语句;do—while 语句:“做…当…(时候)”语句;for 语句:条件语句(即“(做)…为了…”语句)。

          跳转语句(循环结构:是否循环):

            goto 语句:“转舵”语句,也称“跳转”语句;break 语句:“中断”(循环)语句,即结束整个循环;continue 语句:“继续”语句(结束本次循环,继续下一次循环);return 语句:“返回馈”语句。

          运算符号

            比较特别的是,比特右移(>>)运算符可以是算术(左端补最高有效位)或是逻辑(左端补 0)位移。例如,将 11100011 右移 3 比特,算术右移后成为 11111100,逻辑右移则为 00011100。因算术比特右移较适于处理带负号整数,所以几乎所有的编译器都是算术比特右移。
            运算符的优先级从高到低大致是:单目运算符算术运算符关系运算符逻辑运算符、条件运算符、赋值运算符(=)和逗号运算符。
          ()、 []、 -> 、 .、!、 ++、 -- 圆括号、方括号、指针、成员、逻辑非、自加、自减
          ++ 、 -- 、 * 、 & 、 ~ 、! 、 + 、 - 、 sizeof、(cast) 单目运算符
          * 、 / 、% 算术运算符
          + 、 - 算术运算符
          << 、 >> 位运算符
          < 、 <= 、 > 、 >= 关系运算符
          == 、!= 关系运算符号
          & 位与
          ^ 位异或
          | 位或
          && 逻辑与
          || 逻辑或
          ? 、: 条件运算符
          = 、 += 、 -= 、 *= 、 /= 、%= 、 &= 、 |= 、 ^= 赋值运算符
          , 顺序运算符

            函数简介

              C程序是由一组变量或是函数的外部对象组成的。 函数是一个自我包含的完成一定相关功能的执行代码段。我们可以把函数看成一个“黑盒子”,你只要将数据送进去就能得到结果,而函数内部究竟是如何工作的的,外部程序是不知道的。外部程序所知道的仅限于输入给函数什么以及函数输出什么。函数提供了编制程序的手段,使之容易读、写、理解、排除错误、修改维护
              C程序中函数的数目实际上是不限的,如果说有什么限制的话,那就是,一个C程序中必须至少有一个函数,而且其中必须有一个并且仅有一个以main为名,这个函数称为主函数,整个程序从这个主函数开始执行。
              C 语言程序鼓励和提倡人们把一个大问题划分成一个个子问题,对应于解决一个子问题编制一个函数,因此,C 语言程序一般是由大量的小函数而不是由少量大函数构成的,即所谓“小函数构成大程序”。这样的好处是让各部分相互充分独立,并且任务单一。因而这些充分独立的小模块也可以作为一种固定规格的小“构件”, 用来构成新的大程序。
              C语言的一个主要特点是可以建立库函数。Turbo C 2.0 提供的运行程序库有400多个函数, 每个函数都完成一定的功能, 可由用户随意调用。这些函数总的分为输入输出函数、数学函数、字符串和内存函数、与BIOS和DOS有关的函数、 字符屏幕和图形功能函数、过程控制函数、目录函数等。对这些库函数应熟悉其功能, 只有这样才可省去很多不必要的工作。
              本处专门介绍Turbo C2.0的库函数,并对每个函数都给出例程,(点击页底的链接就可以浏览相应的函数),读者可以将自已需要的部分以块的方式定义, 然后将此块写入文件,这样就可以在进入Turbo C2.0集成开发环境后,直接调用此程序,连接,运行,观察结果,以加深对该函数的理解。
              用户编制Turbo C语言源程序,就是利用Turbo CC语言函数简介。

            程序结构

              1、一个C语言源程序可以由一个或多个源文件组成。
              2、每个源文件可由一个或多个函数组成。
              3、一个源程序不论由多少个文件组成,都有一个且只能有一个main函数,即主函数。是整个程序的入口。
              4、源程序中可以有预处理命令(包括include 命令,ifdef、ifndef命令、define命令),预处理命令通常应放在源文件或源程序的最前面。
              5、每一个说明,每一个语句都必须以分号结尾。但预处理命令,函数头和花括号“}”之后不能加分号。(结构体、联合体、枚举型的声明的“}”后要加“ ;”。)
              6、标识符,关键字之间必须至少加一个空格以示间隔。若已有明显的间隔符,也可不再加空格来间隔。

            程序设计

              最初,C语言被用于系统程序设计。一个“系统行式”是一大类程序的一部分,这一大类构成了电脑操作系统及实用程序。通常被称为系统程序的有:
              · 操作系统。
              · 翻译形式。
              · 编辑形式。
              · 汇编程序。
              · 编译程序。
              · 数据库管理程序。

            书写规则

              1、一个说明或一个语句占一行。
              2、用{} 括起来的部分,通常表示了程序的某一层次结构。{}一般与该结构语句的第一个字母对齐,并单独占一行。
              3、低一层次的语句或说明可比高一层次的语句或说明缩进若干格后书写。以便看起来更加清晰,增加程序的可读性。在编程时应力求遵循这些规则,以养成良好的编程风格。

            经典错误

              void main()的用法并不是任何标准制定的,是微软公司内定的,虽然有少数编译器支持这种写法。C语言正确的语法是int main(void)和int main(int argc, char *argv[])。另外int main(int argc, char *argv[], char *env[])也是不规范的。如果使用void main()或者int main(int argc, char *argv[], char *env[])会使C程序失去跨平台的移植特性。在 C++ 标准中,虽然 main 的标准型态应是 int,但编译器实现中也可以自行定义型态,不过,所有实现均应接受 int main 的用法。
              C语言的18个常见错误:
              1、书写标识符时,忽略了大小写字母的区别。
              main()
              {
              int a=5;
              printf("%d",A);
              }
              编译程序把a和A认为是两个不同的变量名,而显示出错信息。C认为大写字母和小写字母是两个不同的字符。习惯上,符号常量名用大写,变量名用小写表示,以增加可读性。
              2、忽略了变量的类型,进行了不合法的运算。
              main()
              {
              float a,b;
              printf("%d",a%b);
              }
              %是求余运算,得到a/b的整余数。整型变量a和b可以进行求余运算,而实型变量则不允许进行“求余”运算。
              3、将字符常量与字符串常量混淆。
              char c;
              c="a";
              在这里就混淆了字符常量与字符串常量,字符常量是由一对单引号括起来的单个字符,字符串常量是一对双引号括起来的字符序列。C规定以“\0”作字符串结束标志,它是由系统自动加上的,所以字符串“a”实际上包含两个字符:‘a'和‘\0',而把它赋给一个字符变量是不行的。
              4、忽略了“=”与“==”的区别。
              在许多高级语言中,用“=”符号作为关系运算符“等于”。如在BASIC程序中可以写
              if (a=3) then …
              但C语言中,“=”是赋值运算符,“==”是关系运算符。如:
              if (a==3) a=b;
              前者是进行比较,a是否和3相等,后者表示如果a和3相等,把b值赋给a。由于习惯问题,初学者往往会犯这样的错误。
              5、忘记加分号。
              分号是C语句中不可缺少的一部分,语句末尾必须有分号。
              a=1
              b=2
              编译时,编译程序在“a=1”后面没发现分号,就把下一行“b=2”也作为上一行语句的一部分,这就会出现语法错误。改错时,有时在被指出有错的一行中未发现错误,就需要看一下上一行是否漏掉了分号。
              {
              z=x+y;
              t=z/100;
              printf("%f",t);
              }
              对于复合语句来说,最后一个语句中最后的分号不能忽略不写(这是和PASCAL不同的)。
              6、多加分号。
              对于一个复合语句,如:
              {
              z=x+y;
              t=z/100;
              printf("%f",t);
              };
              复合语句的花括号后不应再加分号,否则将会画蛇添足。又如:
              if (a%3==0);
              I++;
              本是如果3整除a,则I加1。但由于if (a%3==0)后多加了分号,则if语句到此结束,程序将执行I++语句,不论3是否整除a,I都将自动加1。再如:
              for (I=0;I<5;I++);
              {scanf("%d",&x);
              printf("%d",x);}
              本意是先后输入5个数,每输入一个数后再将它输出。由于for()后多加了一个分号,使循环体变为空语句,此时只能输入一个数并输出它。
              7、输入变量时忘记加地址运算符“&”。
              int a,b;
              scanf("%d%d",a,b);
              这是不合法的。Scanf函数的作用是:按照a、b在内存的地址将a、b的值存进去。“&a”指a在内存中的地址。
              8、输入数据的方式与要求不符。
              ①scanf("%d%d",&a,&b);
              输入时,不能用逗号作两个数据间的分隔符,如下面输入不合法:
              3,4
              输入数据时,在两个数据之间以一个或多个空格间隔,也可用回车键,跳格键tab。
              ②scanf("%d,%d",&a,&b);
              C规定:如果在“格式控制”字符串中除了格式说明以外还有其它字符,则在输入数据时应输入与这些字符相同的字符。下面输入是合法的:
              3,4
              此时不用逗号而用空格或其它字符是不对的。
              3 4 3:4
              又如:
              scanf("a=%d,b=%d",&a,&b);
              输入应如以下形式:
              a=3,b=4
              9、输入字符的格式与要求不一致。
              在用“%c”格式输入字符时,“空格字符”和“转义字符”都作为有效字符输入。
              scanf("%c%c%c",&c1,&c2,&c3);
              如输入a b c
              字符“a”送给c1,字符“ ”送给c2,字符“b”送给c3,因为%c只要求读入一个字符,后面不需要用空格作为两个字符的间隔。
              10、输入输出的数据类型与所用格式说明符不一致。
              例如,a已定义为整型,b定义为实型
              a=3;b=4.5;
              printf("%f%d\n",a,b);
              编译时不给出出错信息,但运行结果将与原意不符。这种错误尤其需要注意。
              11、输入数据时,企图规定精度。
              scanf("%7.2f",&a);
              这样做是不合法的,输入数据时不能规定精度。
              12.switch语句中漏写break语句。
              例如:根据考试成绩的等级打印出百分制数段。
              switch(grade)
              {
              case 'A':printf("85~100\n");
              case 'B':printf("70~84\n");
              case 'C':printf("60~69\n");
              case 'D':printf("<60\n");
              default:printf("error\n");
              }
              由于漏写了break语句,case只起标号的作用,而不起判断作用。因此,当grade值为A时,printf函数在执行完第一个语句后接着执行第二、三、四、五个printf函数语句。正确写法应在每个分支后再加上“break;”。例如
              case 'A':printf("85~100\n");break;
              13、忽视了while和do-while语句在细节上的区别。
              (1)main()
              {int a=0,I;
              scanf("%d",&I);
              while(I<=10)
              {a=a+I;
              I++;
              }
              printf("%d",a);
              }
              (2)
              main()
              {int a=0,I;
              scanf("%d",&I);
              do
              {a=a+I;
              I++;
              }while(I<=10);
              printf("%d",a);
              }
              可以看到,当输入I的值小于或等于10时,二者得到的结果相同。而当I>10时,二者结果就不同了。因为while循环是先判断后执行,而do- while循环是先执行后判断。对于大于10的数while循环一次也不执行循环体,而do-while语句则要执行一次循环体。
              14、定义数组时误用变量。
              int n;
              scanf("%d",&n);
              int a[n];
              数组名后用方括号括起来的是常量表达式,可以包括常量和符号常量。即C不允许对数组的大小作动态定义。
              15、在定义数组时,将定义的“元素个数”误认为是可使的最大下标值。
              main()
              {static int a[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
              printf("%d",a[10]);
              }
              C语言规定:定义时用a[10],表示a数组有10个元素。其下标值由0开始,所以数组元素a[10]是不存在的。
              17、在不应加地址运算符&的位置加了地址运算符。
              scanf("%s",&str);
              C语言编译系统对数组名的处理是:数组名代表该数组的起始地址,且scanf函数中的输入项是字符数组名,不必要再加地址符&。应改为:
              scanf("%s",str);
              18、同时定义了形参和函数中的局部变量。
              int max(x,y)
              int x,y,z;
              {
              z=x>y?x:y;
              return(z);
              }
              形参应该在函数体外定义,而局部变量应该在函数体内定义。应改为:
              int max(x,y)
              int x,y;
              {
              int z;
              z=x>y?x:y;
              return(z);
              }

            经典教材

              入门教材
                《轻松学C语言》
                《C Primer Plus (Fifth Edition)》
                《C Primer Plus (第五版)中文版》
              进阶教材
                《The C Programming Language (Second Edition)》
                《C程序设计语言(第二版)》谭浩强版
              高阶教材
                《Expert C Programming》
                《C Traps and Pitfalls》
                《Pointers on C》
                《C: A Reference Manual》

              考试

                全国计算机等级考试(National Computer Rank Examination,简称NCRE),是经原国家教育委员会(现教育部)批准,由教育部考试中心主办,面向社会,用于考查应试人员计算机应用知识与技能的全国性计算机水平考试体系。其中二级考试中包含了C语言的科目。
                1、全国计算机等级考试二级考试科目;
                2、C语言广泛应用于数控、机械、电子、通信、自动控制等领域;
                3、C语言简洁紧凑、灵活方便、运算符丰富、数据结构丰富;
                4、C语言允许直接访问物理地址,可以直接对硬件进行操作;
                5、C语言适用范围大,可移植性好,有一个突出的优点就是适合于多种操作系统。
              $firstVoiceSent
              - 来自原声例句
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