C语言 - 概述

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C 是一种通用、高级语言，最初由 Dennis M. Ritchie 开发，用于在贝尔实验室开发 UNIX 操作系统。C 最初于 1972 年在 DEC PDP-11 计算机上实现。

1978 年，Brian Kernighan 和 Dennis Ritchie 发布了 C 的第一个公开描述，现在称为 K&R 标准。

UNIX 操作系统、C 编译器以及基本上所有 UNIX 应用程序都已用 C 编写。C 现在已成为广泛使用的专业语言，原因如下：

易于学习
结构化语言
它生成高效的程序
它可以处理低级活动
它可以在各种计算机平台上编译

关于 C 的事实

C 是为了编写一个名为 UNIX 的操作系统而发明的。
C 是 B 语言的继任者，B 语言大约在 1970 年代初推出。
该语言于 1988 年由美国国家标准学会 (ANSI) 正式化。
UNIX OS 完全是用 C 编写的。
如今，C 是使用最广泛和最流行的系统编程语言。
大多数最先进的软件都是使用 C 实现的。
如今最流行的 Linux OS 和 RDBMS MySQL 都是用 C 编写的。

为什么要使用 C 语言？

C 最初用于系统开发工作，特别是构成操作系统的程序。C 被用作系统开发语言，因为它生成的代码运行速度几乎与用汇编语言编写的代码一样快。

C 的一些使用示例可能包括：

操作系统
语言编译器
汇编程序
文本编辑器
打印机后台程序
网络驱动程序
现代程序
数据库
语言解释器
实用程序

C 涵盖了编程的所有基本概念。它是学习面向对象编程（如 C++、Java、.Net 等）的基础或母编程语言。许多现代编程语言（如 C++、Java 和 Python）借鉴了 C 的语法和概念。

它提供了对硬件的细粒度控制，使其效率极高。因此，C 通常用于开发系统级程序，例如设计操作系统、OS 内核等，也用于开发文本编辑器、编译器、网络驱动程序等应用程序。

C 程序是可移植的；因此，它们可以在不同的平台上运行，而无需进行重大修改。

C 在编程历史进程中作为一种基础编程语言发挥了关键作用。然而，与更现代的语言相比，其在应用程序开发中的普及程度有所下降。这可能是由于其低级特性以及存在提供更多预先存在的抽象和功能的高级语言。然而，在性能最佳、系统资源精细管理以及可移植性迫切需求等因素至关重要的领域，编程语言 C 的使用仍然不可或缺。

C语言的优点

以下是 C 语言的优点：

效率和速度 - C 以其高性能和效率而闻名。它可以让你在低级水平上使用内存，以及允许直接访问硬件，使其成为需要速度和经济资源使用的应用程序的理想选择。
可移植性 - C 程序可以在不同的平台上编译和执行，而只需进行最少的或无需修改。这种可移植性是由于该语言已标准化并且编译器可用于全球各种操作系统。
接近硬件 - C 允许通过使用指针和低级操作来直接操作硬件。这使得它适合于系统编程和开发需要对硬件资源进行细粒度控制的应用程序。
标准库 - 对于诸如输入/输出操作、字符串操作和数学计算之类的常见任务，C 带有一个大型标准库，它通过利用预先构建的函数来帮助开发人员更有效地编写代码。
结构化编程 - C 有助于将代码组织成模块化且易于理解的结构。使用函数、循环和条件语句，开发人员可以生成清晰易于维护的代码。
过程式语言 - C 遵循过程式范式，对于某些类型的编程任务，这种范式通常更简单、更直接。
通用性 - C 语言是一种通用的编程语言，可用于各种类型的软件，例如系统应用程序、编译器、固件、应用程序软件等。

C语言的缺点

以下是 C 语言的缺点/不足之处：

手动内存管理 - C 语言需要手动内存管理，其中开发人员必须显式地负责分配和释放内存。
没有面向对象特性 - 如今，大多数编程语言都支持 OOPs 特性。但 C 语言不支持它。
没有垃圾回收 - C 语言不支持垃圾回收的概念。开发人员需要手动分配和释放内存，这可能容易出错并导致内存泄漏或内存使用效率低下。
没有异常处理 - C 语言不提供任何用于处理异常的库。开发人员需要编写代码来处理所有类型的异常。

C语言的应用

以下是 C 语言的应用：

系统编程 - C 语言用于开发靠近硬件的系统软件，例如操作系统、固件、语言翻译器等。
嵌入式系统 - C 语言用于嵌入式系统编程，用于各种设备，例如微控制器、工业控制器等。
编译器和解释器 - C 语言非常普遍地用于开发语言编译器和解释器。
数据库系统 - 由于 C 语言对于低级内存操作高效且快速。它用于开发 DBMS 和 RDBMS 引擎。
网络软件 - C 语言用于开发网络软件，例如协议、路由器和网络实用程序。
游戏开发 - C 语言广泛用于开发游戏、游戏应用程序和游戏引擎。
科学和数学应用 - C 语言在开发需要科学计算的应用程序方面非常高效。诸如模拟、数值分析和其他科学计算的应用程序通常使用 C 语言开发。
文本编辑器和 IDE - C 语言用于开发文本编辑器和集成开发环境，例如 Vim 和 Emacs。

C 编程入门

要有效地学习 C 语言，我们需要首先了解其结构。每种编程语言都有其编程结构。C 程序的典型结构包括几个部分。以下步骤展示了常规 C 程序的 C 结构：

包含头文件

包含必要的头文件，其中包含可在一个或多个源代码文件中使用的函数、常量和宏的声明。一些常用的头文件如下：

stdio.h - 提供输入和输出函数，如 printf 和 scanf。

#include <stdio.h>

stdlib.h - 包含涉及内存分配、rand 函数和其他实用程序函数的函数。

#include <stdlib.h>

math.h - 包括数学函数，如sqrt、sin、cos等。

#include <math.h>

string.h - 包含用于操作字符串的函数，例如strcpy、strlen等。

#include <string.h>

ctype.h - 用于测试和映射字符的函数，如isalpha、isdigit等。

#include <ctype.h>

stdbool.h - 定义布尔数据类型以及true和false值。

#include <stdbool.h>

time.h - 包含用于处理日期和时间的函数。

#include <time.h>

limits.h - 定义整数类型的各种实现特定限制。

#include <limits.h>

宏和常量

定义将在整个程序中使用的任何宏或常量。宏和常量是可选的。

示例

#include <stdio.h>
#define PI 3.14159
int main() {
   float radius = 5.0;
   float area = PI * radius * radius;

   printf("Area of the circle: %f\n", area);
   return 0;
}

输出

Area of the circle: 78.539749

C 中的全局声明

全局声明是可选的

int globalVariable;
void sampleFunction();

声明将在程序的不同部分使用的全局变量和函数。请查看以下示例：

#include <stdio.h>

// Global variable declaration
int globalVariable;

int main() 
{
   // Rest of the program
   return 0;
}

主函数

每个 C 程序都必须有一个main函数。它是程序的入口点。请查看以下示例：

int main() {
   float radius = 5.0;
   float area = PI * radius * radius;

   printf("Area of the circle: %f\n", area);
   return 0;
}

C语言中的函数

根据需要定义其他函数。主函数可以调用这些函数。请查看以下示例

#include <stdio.h>

// Global function declaration
void samplefunction();

int main() {
   // Programming statements
   return 0;
}

// Global function definition
void samplefunction () {
   // Function programming statements implementation
}

C 程序可以从 3 行到数百万行不等，并且应写入一个或多个扩展名为“.c”的文本文件；例如，hello.c。您可以使用“vi”、“vim”或任何其他文本编辑器将您的 C 程序写入文件。

本教程假设您知道如何编辑文本文件以及如何在程序文件中编写源代码。

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