學(xué)習(xí)C語(yǔ)言你所必須要了解的知識(shí)

 C 語(yǔ)言的發(fā)展方向

20世紀(jì)80年代初，C 在 UNIX系統(tǒng)的小型機(jī)世界中已經(jīng)是主導(dǎo)語(yǔ)言了，從那時(shí)開(kāi)始，它已經(jīng)擴(kuò)展到個(gè)人計(jì)算機(jī)和大型機(jī)， 大部分軟件開(kāi)發(fā)商公司都選用了 C 語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)其子處理程序，電子表格軟件，編譯器等等。因?yàn)樗麄冎溃珻 可以產(chǎn)生緊湊而高效的程序。更重要的是，他們知道這些程序易于修改而且易于適應(yīng)新的計(jì)算機(jī)模式。

對(duì)于公司和熟悉 C 語(yǔ)言的人有幫助的東西，對(duì)其他用戶同樣有幫助。越來(lái)越多的計(jì)算機(jī)用戶已轉(zhuǎn)身使用 C 以便利用其優(yōu)點(diǎn)。不一定非得是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人員才能使用 C。

而到了20世紀(jì)90年代，許多軟件開(kāi)發(fā)商開(kāi)始轉(zhuǎn)身使用C++語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行大的編程項(xiàng)目。C++向 C 語(yǔ)言嫁接了面向?qū)ο缶幊坦ぞ撸嫦驅(qū)ο缶幊淌且环N哲學(xué)思想，它試圖讓語(yǔ)言來(lái)適應(yīng)問(wèn)題，而不是讓問(wèn)題來(lái)適應(yīng)語(yǔ)言）。C++差不多是 C 的一個(gè)超集，意味著任何 C 程序都同時(shí)是，或差不多是一個(gè)有效的 C++程序。通過(guò)學(xué)習(xí) C，你能夠更容易的接受 C++的許多知識(shí)。

不管 C++ 和 Java 這樣較新的語(yǔ)言如何流行，C 在軟件產(chǎn)業(yè)中仍然是一種重要的技能，在最想獲得的技能中，它一般都列在前10名。特別是在嵌入式系統(tǒng)的編程中，C也補(bǔ)課或缺。也就是說(shuō)，它將用來(lái)為汽車(chē)，照相機(jī)，DVD播放器和其他現(xiàn)代化設(shè)備中逐漸普及的微處理器編程。同樣，C 已開(kāi)始進(jìn)入長(zhǎng)期以來(lái)一直屬于 FORTRAN 的科學(xué)編程領(lǐng)域。最后，由于它是一種適合用來(lái)開(kāi)發(fā)操作系統(tǒng)的語(yǔ)言，C 在 Linux的開(kāi)發(fā)中也扮演著重要的角色。即使到現(xiàn)在，C 仍將保持強(qiáng)勁的勢(shì)頭。

簡(jiǎn)而言之，C 是最重要的編程語(yǔ)言之一，并將繼續(xù)如此，如果你想找一份編程的工作，則首先你所不能缺失的一種能力就是C的使用。

計(jì)算機(jī)工作的基本原理

計(jì)算機(jī)

如果你打算學(xué)習(xí)如何使用 C語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行編程，你就必須要了解計(jì)算機(jī)工作原理方面的一些知識(shí)。這些知識(shí)會(huì)幫助你更好的理解使用 C語(yǔ)言 編寫(xiě)程序與運(yùn)行該程序時(shí)最終會(huì)發(fā)生的事情之間的聯(lián)系。

現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)可分為幾個(gè)部件。中央處理單元（CPU）擔(dān)負(fù)著絕大部分的計(jì)算工作，隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器（RAM）作為一個(gè)工作區(qū)來(lái)保存程序和文件；永久存儲(chǔ)器，一般是硬盤(pán)，即使在計(jì)算機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)也能記下程序和文件；還有各種外部輸入輸出設(shè)備（如鍵盤(pán)，鼠標(biāo)，打印機(jī)）用來(lái)提供人與計(jì)算機(jī)之間的通信。CPU負(fù)責(zé)處理程序，所以我們集中來(lái)討論它的功能。

CPU

CPU 的工作非常簡(jiǎn)單，至少在我們所了解的情況中是這樣的。它從內(nèi)存中獲取一個(gè)指令并執(zhí)行這條指令，然后從內(nèi)存中獲取下一個(gè)指令并執(zhí)行它，周而復(fù)始。一個(gè)千兆 CPU 可以在一秒種內(nèi)進(jìn)行大約一億次這樣的操作，所以 CPU 能以驚人的速度來(lái)從事極其枯燥的工作，如果用人力來(lái)執(zhí)行，可能會(huì)使一個(gè)人精神崩潰。CPU 有自己的小工作區(qū)，該工作區(qū)由若干個(gè)寄存器組成，每個(gè)寄存器可以保存一個(gè)數(shù)。一個(gè)寄存器保存下一條指令的內(nèi)存地址，CPU 使用該信息獲取下一條指令。獲取一條指令后，CPU 在另一個(gè)寄存器中保存該指令并將第一個(gè)寄存器的值更新為下一條指令的地址。CPU 只能理解有限的指令（指令集）。還有，這些指令是相當(dāng)具體的，其中許多指令要求計(jì)算機(jī)將一個(gè)數(shù)從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，例如，從內(nèi)存單元移到寄存器。

這段說(shuō)明有兩個(gè)有趣的地方。首先，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的一切內(nèi)容都是數(shù)字。數(shù)字是以數(shù)字形式存儲(chǔ) 的，字符也是以數(shù)字形式存儲(chǔ)的，每個(gè)字符有一個(gè)數(shù)字代碼（ASCII）。計(jì)算機(jī)裝載到寄存器的指令是以數(shù)字形式存儲(chǔ)的，指令集中的每條指令具有一個(gè)數(shù)字代碼。其次，計(jì)算機(jī)程序最終必須以這種數(shù)字指令代碼（或稱為機(jī)器語(yǔ)言）來(lái)表示。

了解了計(jì)算機(jī)運(yùn)行方式之后：如果你希望計(jì)算機(jī)幫你做某件事，就必須提供一個(gè)特定的指令列表，確切地告訴計(jì)算機(jī)要做的事及如何去做，計(jì)算機(jī)是死的，他只會(huì)按照你的命令去做事。你必須以一種計(jì)算機(jī)可以直接理解的語(yǔ)言（機(jī)器語(yǔ)言）來(lái)創(chuàng)建該程序。這是一項(xiàng)繁瑣，乏味，費(fèi)力的任務(wù)。即使將兩個(gè)想回這樣簡(jiǎn)單的事也必須被分解成若干個(gè)步驟：

1 將內(nèi)存單元為2000中的數(shù)字復(fù)制到寄存器1.

2 將內(nèi)存單元為2004中的數(shù)字復(fù)制到寄存器2.

3 將寄存器2的內(nèi)容加到寄存器1的內(nèi)容，答案保留在寄存器1中。

4 將寄存器1的內(nèi)容復(fù)制到內(nèi)存單元2008.

而且你必須用數(shù)字代碼來(lái)表示這些指令中的每一個(gè)！

如果你喜歡以這種方式編寫(xiě)程序，抱歉，機(jī)器語(yǔ)言編程的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去很久了。

而如果你還是想要學(xué)習(xí)編程，那么你可以學(xué)習(xí)高級(jí)編程語(yǔ)言。

高級(jí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言和編譯器

如 C語(yǔ)言 這樣的高級(jí)編程語(yǔ)言，可以從幾個(gè)方面簡(jiǎn)化你的編程過(guò)程。首先，你不必用數(shù)字代碼即ASCII來(lái)表示指令。其次，你所使用的指令更接近你考慮問(wèn)題的方式，而非接近計(jì)算機(jī)使用的詳細(xì)操作步驟。現(xiàn)在你不用再考慮特定 CPU 實(shí)現(xiàn)特定任務(wù)所必須采取的精確步驟，而是可以在更抽象的層次上表達(dá)你的意圖。

例如，要對(duì)兩個(gè)數(shù)求和 a+b=c，你可以編寫(xiě)下列內(nèi)容：

c = a + b;

看到這樣的代碼，即使你沒(méi)學(xué)過(guò)編程，你也能大概的知道它所表達(dá)的意思。但如果看到用數(shù)字代碼表示的由若干條指令組成的機(jī)器語(yǔ)言等價(jià)代碼，則不會(huì)讓人這么明白。

比如這樣的一段匯編代碼，：

mov ax,1

mov bx,2

add ax,bx

mov cx,ax

mov ax,4c00h

同樣是a+b=c，事實(shí)上如果沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的學(xué)習(xí)過(guò)，我完全不理解它所表達(dá)的是什么意思。

不幸的是，計(jì)算機(jī)對(duì)于我們來(lái)說(shuō)則正好相反。對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，高級(jí)指令是完全不能理解的胡言亂語(yǔ)。因而才有了 編譯器 的出現(xiàn)。編譯器是將高級(jí)語(yǔ)言程序翻譯成計(jì)算機(jī)所能理解的詳細(xì)機(jī)器語(yǔ)言指令集的程序。分工合作，我們只需要進(jìn)行高級(jí)思考，余下的交給編譯器來(lái)完成就好可以了。