【C语言】01－概述

一、计算机常识

在学习C语言之前，先要了解一些计算机常识

1.计算机只能识别0和1

• 大家都知道，计算机要通电才能工作，说白了，它跟电视、洗衣机一样，都是电器。电器都有个共同的能力：懂得判断通电还是断电，通电就能工作，断电就停止工作。因此，从根本上讲，计算机只能识别电信号：高电平信号（通电）、低电平信号（断电），它只知道某个开关是通电还是断电。我们用1代表高电平，0代表低电平。
• 也就说，计算机只能识别0和1。

2.二进制

因为计算机只能识别0和1，因此计算机所能识别的指令和数据都是用二进制数（0和1）来表示的。所谓二进制，就是用0和1来表示所有的数。不过我们日常生活中最常用的是十进制，用0~9来表示所有的数

1> 二进制指令

给计算机灌输一些指令，它就能执行相应的操作，而计算机只能识别由0和1组成的指令。在计算机发展初期，计算机的指令长度为16，即以16个二进制数（0或1）组成一条指令，例如，用1011011000000000这条指令，是让计算机进行一次加法运算。因此，如果要想计算机执行一系列的操作，就必须编写许多条由0和1组成的指令，可以想象的到，这个工作量是如此巨大。

2> 二进制数据

平时我们在计算机中存储的一些数据，比如文档、照片、视频等，都是以0和1的形式存储的。只不过计算机解析了这一大堆的0和1，以图形界面的形式将数据展示在我们眼前。

二、程序设计语言发展史

我们可以利用程序设计语言来编写程序，再将编好的程序运行到计算机上，计算机就能够按照程序中所说的去做。从计算机诞生至今，程序设计语言大致经历了3个发展阶段：机器语言、汇编语言、高级语言。其中，C语言属于高级语言。

1.机器语言

1>什么是机器语言

在计算器诞生初期，所有的计算机程序都是直接用计算机能识别的二进制指令来编写的，也就是说所有的代码里面只有0和1。这种程序设计语言就是“机器语言”。这些由0和1组成的二进制指令，又叫做“机器指令”

2> 优点

• 由于机器语言编写出来的代码是能被计算机直接识别的，因此机器语言是直接对硬件产生作用的，程序的执行效率非常高。
• 机器语言能直接 访问 、 控制 计算机的各种 硬件 设备，如 磁盘 、 存储器 、 CPU 、 I/O端口 等。

3> 缺点

• 用机器语言编写程序，编程人员要首先熟记所用计算机的全部指令和指令的涵义，指令又多又难记。
• 编出的程序全是些0和1的指令代码，可读性差，还容易出错。
• 由于机器语言是直接对硬件产生作用的，对硬件的依赖性很强，因此不同型号计算机的机器语言又不一样。也就是说，如果2台不同型号的机器想实现一样的功能，需要编写2套完全不同的代码。

可以看出，机器语言很难掌握和推广，现在除了计算机生产厂家的专业人员外，绝大多数的程序员已经不再去学习机器语言了。

2.汇编语言

1> 什么是汇编语言

• 由于机器语言的种种弊端，严重影响开发效率，后面就出现了汇编语言。汇编语言其实就是符号化的机器语言，它用一个符号（英文单词、数字）来代表一条机器指令。比如，在机器语言中，用1011011000000000这条指令，是让计算机进行一次加法运算；而在汇编语言中，用英文单词“ADD”就可以表示加法运算。一个有意义的英文单词，很明显比一串又臭又长的二进制指令，直观好记多了。
• 由于计算机只能识别0和1，用汇编语言编写的代码是不能被计算机所识别的，像刚才的“ADD”，计算机肯定不知道是什么意思。因此，用汇编语言编写的代码需要翻译成二进制指令后，才能被计算机识别。这个翻译的工作交给“编译器”去做。

2> 优点

• 对比机器语言，汇编语言的代码可读性好
• 汇编语言能像机器语言一样，可以直接访问 、 控制 计算机的各种 硬件 设备，如 磁盘 、 存储器 、 CPU 、 I/O端口 等 。使用汇编语言，可以访问所有能够被访问的软、硬件资源。
• 目标代码简短（目标代码就是经编译器翻译过后的二进制代码），占用内存少，执行速度快。（ 计算机中所有程序的运行都是在 内存 中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。 其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与 硬盘 等 外部存储器 交换的数据。 只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到 内存 中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。 ）计算机的内存是有限的，因此一个应用程序运行时所占用的内存越少越好。

3> 缺点

• 汇编语言是面向机器的， 通常是为特定的计算机或系列计算机专门设计的。因此，不同的机器有不同的汇编语言语法和编译器，代码缺乏 可移植性，也就是说，一个程序只能在一种机器上运行，换到其他机器上就不能运行。
• 汇编语言的符号非常多、难记 ，即使是完成 简单 的 功能也 需要大量的汇编语言代码，很容易产生BUG ，难于调试
• 使用汇编语言必须对硬件非常了解，开发效率很低，周期长且单调

3.高级语言

由于汇编语言依赖于硬件，代码可移植性差，符号又多又难记，于是人类就发明了非常接近自然语言的高级语言。后面要学习的C语言就是高级语言。

1> 优点

• 简单、易用、易于理解，语法和结构类似于普通英文，且远离对硬件的直接操作，使得一般人经过学习之后都可以编程，而不用太熟悉硬件知识
• 写出来的程序更加简洁。比如要计算2个数的和，在高级语言中可以写得非常简洁：d=a+b;。但是在机器语言和汇编语言中，就需要几条甚至几十条指令，而且不同机器还要编写不同的指令代码
• 用高级语言编写的同一个程序还可以在不同的机器上运行，具有可移植性

2> 注意

用高级语言编写的程序不能直接被计算机识别，需要经编译器翻译成二进制指令后，才能运行到计算机上

三、C语言简史

下面是2013年3月份的编程语言热门排行榜

从C语言诞生至今，它的热度一点也没减过，前两名基本上都是Java和C

四、C语言的特点

1.丰富的运算符

计算机的基本功能就是计算，因此一门程序设计语言的计算能力是非常重要的。C语言提供了34种运算符，计算类型极其丰富，其中包括了最基本的加减乘除运算。

2.丰富的数据类型

• C语言的生命力 之所以 如何强大，很大一部分是因为它拥有丰富的数据类型。
• 正因为C语言数据类型丰富，运算能力极强，因此很多数据库都是用C语言编写的，比如DB2、Oracle等。

3.可以直接操作硬件

跟汇编语言一样，C语言可以直接操作硬件，允许直接对位、字节、地址进行操作（位、字节、地址是计算机最基本的工作单元），可以说几乎没有C语言做不了的事情。

4.高效率的目标代码

目标代码，就是经编译器翻译后的二进制代码。C语言的目标代码执行效率非常高。

5.可移植性好

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。

上面所说的都是C语言的优点，它有个非常明显的缺点：语法限制不严格。这样就导致初学者对C语言语法不能理解得很透彻，而且在开发过程中也会带来很多容易忽略的问题。

五、C语言的作用

• 由于C语言具有强大的数据处理能力，而且允许直接访问内存地址，直接对硬件操作，因此它适于编写系统软件、图形处理、单片机程序、嵌入式系统开发甚至是用于科研。
• 很有游戏外挂都是用C语言写的
• 很多操作系统的底层都是用C语言写的，比如android

六、C语言的版本问题

从UNIX操作系统的成功后，C语言得到了广泛地应用，从大型主机到小型微机，都有C语言活跃的身影，也衍生了很多个版本的C语言。长期以往，C语言将可能成为一门有多个变种、松散的语言。一门正式的语言，肯定要有个标准才行，不然就乱套了。为了改变这种局面，1983年美国国家标准局(American National Standards Institute，简称ANSI)成立了一个委员会，开始制定C语言标准的工作。1989年C语言标准被批准，这个版本的C语言标准通常被称为ANSI C