C语言初探

C语言历史与特点

C语言的起源与发展

• 1963年，剑桥大学将ALGOL 60语言发展成为CPL(Combined Programming Language)语言。
• 1967年，剑桥大学的马丁·理查兹（Matin Richards）对CPL语言进行了简化，于是产生了BCPL语言。
• 1970年，美国贝尔实验室的肯·汤普森（Ken Thompson）将BCPL进行了修改，并为它起了一个有趣的名字——“B语言”，其含义是将CPL语言煮干，提炼出它的精华，同时他用B语言写了第一个UNIX操作系统。
• 1973年，美国贝尔实验室的丹尼斯·里奇（Dennis M.Ritchie）在B语言的基础上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，即C语言

美国国家标准学会（ANSI）为C语言制定了一套ANSI标准，即C语言标准。

• 在1989年美国国家标准学会(ANSI）通过的C语言标准ANSI X3.159-1989，被称为C89 。
• 在1990年，国际标准化组织ISO批准了ANSI C成为国际标准，于是ISO C诞生了，该标准被称为C90。
• 在1994年、1996年分别出版了C90的技术勘误文档，更正了一些印刷错误，ISO于并在1995年通过了一份C90的技术补充，对C90进行了微小的扩充，经扩充后的ISO C被成为C95 。
• 1999年，ANSI和ISO又通过了C99标准。

C语言的特点

• C语言简洁、紧凑，使用方便、灵活，具有丰富的运算符和数据结构。
• C语言既具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多功能。
• C语言是理想的结构化程序设计语言，符合现代编程风格的要求。
• C语言语法限制不太严格，程序设计自由度大。
• C语言编写的程序可移植性好（与汇编语言相比）。
• C语言生成目标代码质量高，程序执行效率高。

C语言应用领域

C语言的应用极其广泛，从网站后台，到底层操作系统，从多媒体应用到大型网络游戏，均可使用C语言来开发：

• C语言可以写网站后台程序
• C语言可以专门针对某个主题写出功能强大的程序库
• C语言可以写出大型游戏的引擎
• C语言可以写出另一个语言来
• C语言可以写操作系统和驱动程序，并且只能用C语言编写
• 任何设备只要配置了微处理器，就都支持C语言。从微波炉到手机，都是由C语言技术来推动的

C语言的简洁

C语言仅有32个关键字，9种控制语句，34种运算符，却能完成无数的功能

所谓关键字是指在编程语言里事先定义好并赋予了特殊含义的单词，也称作保留字。关键字在程序中用于表示特殊含义，不能被随便用作变量名、函数名等，在C语言中，C89标准中共定义了37个关键字，具体如下：

32个关键字，由系统定义，不能重作其它定义

9种控制语句

• if()~else~
• for()~
• while()~
• do~while()
• continute
• break
• switch
• goto
• return

C语言标准

在1989年美国国家标准学会(ANSI）通过的C语言标准ANSI X3.159-1989被称为C89。之后在1990年，国际标准化组织ISO也接受了同样的标准ISO9899-1990，该标准被称为C90。1999年ANSI又通过了C99标准。C99标准相对C89做了很多修改，例如变量声明可以不放在函数开头，支持变长数组等。但由于很多编译器仍然没有对C99提供完整的支持，因此本书将按照C89标准来进行讲解，在适当时会补充C99标准的规定和用法。

• ANSI/ISO C 标准，通常叫 C89 或 C90 标准，ANSI 美国国家标准协会
• C99 标准
• C11 标准

通过gcc编译C代码

gcc编译器介绍

编辑器(如vi、记事本)是指我用它来写程序的（编辑代码），而我们写的代码语句，电脑是不懂的，我们需要把它转成电脑能懂的语句，编译器就是这样的转化工具。就是说，我们用编辑器编写程序，由编译器编译后才可以运行！

编译器是将易于编写、阅读和维护的高级计算机语言翻译为计算机能解读、运行的低级机器语言的程序。

gcc（GNU Compiler Collection，GNU 编译器套件），是由 GNU 开发的编程语言编译器。gcc原本作为GNU操作系统的官方编译器，现已被大多数类Unix操作系统（如Linux、BSD、Mac OS X等）采纳为标准的编译器，gcc同样适用于微软的Windows。

gcc最初用于编译C语言，随着项目的发展gcc已经成为了能够编译C、C++、Java、Ada、fortran、Object C、Object C++、Go语言的编译器大家族。

编译命令格式

gcc [-option1] ... <filename>
g++ [-option1] ... <filename>

• 命令、选项和源文件之间使用空格分隔
• 一行命令中可以有零个、一个或多个选项
• 文件名可以包含文件的绝对路径，也可以使用相对路径
• 如果命令中不包含输出可执行文件的文件名，可执行文件的文件名会自动生成一个默认名，Linux平台为a.out，Windows平台为a.exe

gcc、g++编译常用选项说明

Linux平台下编译代码

• gcc warning的意思是警告，是有问题，但不影响编译
• error是错误，如果遇到error，那么就不能编译了

注意事项

Linux编译后的可执行程序只能在Linux运行，Windows编译后的程序只能在Windows下运行。

64位的Linux编译后的程序只能在64位Linux下运行，32位Linux编译后的程序只能在32位的Linux运行。

64位的Windows编译后的程序只能在64位Windows下运行，32位Windows编译后的程序可以在64位的Windows运行。

C语言编译过程

C程序编译步骤

C代码编译成可执行程序经过4步：

1）预处理：宏定义展开、头文件展开、条件编译等，同时将代码中的注释删除，这里并不会检查语法
2）编译：检查语法，将预处理后文件编译生成汇编文件
3）汇编：将汇编文件生成目标文件(二进制文件)
4）链接：C语言写的程序是需要依赖各种库的，所以编译之后还需要把库链接到最终的可执行程序中去

gcc编译过程

分步编译

预处理：gcc -E hello.c -o hello.i
编  译：gcc -S hello.i -o hello.s
汇  编：gcc -c hello.s -o hello.o
链  接：gcc    hello.o -o hello_elf

一步编译

# 还是经过：预处理、编译、汇编、链接的过程
gcc hello.c -o demo

使用GCC进行编译和链接的过程

查找程序所依赖的动态库

1）Linux平台下，ldd(“l”为字母) 可执行程序

2）Windows平台下，需要相应软件(Depends.exe)

C/C++与Java的区别

• C/C++可以在栈上分配内存
• 内存管理的不同：Java语言是自动管理内存，C/C++堆区申请的内存需要手动管理（malloc/free，new/delete）
• C/C++有指针，Java没有；C++有引用，C语言没有
• C++可以重载运算符，C和Java不可以
• C语言是面向过程的编程语言，C语言中的结构体只有成员变量，没有成员函数；C++和Java是面向对象的编程语言
• C/C++语言偏底层，偏硬件，Java偏上层。要想熟悉整个架构，必须熟悉C/C++和Java等语言。
• C语言存在很多“灰色地带”，C编译器的语法检查没有C++那么严格
• C语言中的const是个冒牌货（伪常量），可以通过指针修改const修饰的变量，C++中的const变量保存在符号表中
• C语言的目标是高效，最终程序执行效率的高效
• C/C++中用回调函数（函数指针）实现类似Java中的接口回调的功能
• C/C++通过汇编实现反射机制较难（提供了友元，友元函数和友元类），Java因为.java文件会编译成.class字节码文件，可以较容易的实现反射机制（AOP）
• C/C++中没有package机制
• C++函数可以在类中声明，在类外实现，Java不可以
• C++有抽象类，Java也有抽象类，还有接口