第一章 C語言介紹

第一節 C語言介紹

• 1.1 什麼是計算機程序
  • 一組計算機能識別和執行的指令集，每一條指令可以讓計算機執行特定的操作。計算機會自動執行各條指令，有條不紊的進行工作。
• 1.2 什麼是計算機語言
  • 計算機和人都能識別的語言。
  • 計算機語言的發展階段：機器語言、符號語言、高級語言。
    • 機器語言：計算機能直接識別和接受的二進制代碼稱爲機器指令。
      • 機器指令的集合就是計算機的機器語言，例如：101011000011。
      • 計算機工作是基於二機制，計算機只能識別和接收由0和1組成的指令。
      • 機器語言的缺點：與人的習慣語言差距大、難記、難寫、難檢查、難修改、難推廣。
    • 符號語言：計算機並不能直接識別和執行符號語言的指令，需要用一種彙編程序的軟件把符號語言的指令轉換爲機器指令。
      • ADD代表加，SUB代表減。 例如：ADD A,B
      • 符號語言的缺點：通用性差，也稱爲低級語言。
    • 高級語言：接近人們習慣使用的自然語言和數學語言，高級語言不能被計算機直接識別，需要一個稱爲編譯器的軟件將高級語言編寫的程序（源程序）轉換爲機器指令的程序（目標程序），然後讓計算機執行機器指令程序。
  • 1.3 C語言的發展歷史
    • C語言誕生於美國的貝爾實驗室，由D.M.Ritchie以B語言爲基礎發展而來，在它的主體設計完成後，Thompson和Ritchie用它完全重寫了UNIX，且隨着UNIX的發展，C語言也得到了不斷的完善。爲了利於C語言的全面推廣，許多專家學者和硬件廠商聯合組成了C語言標準委員會，並在之後的1989年，誕生了第一個完備的C標準，簡稱“C89”，也就是“ANSI C”，截至2020年，最新的C語言標準爲2017年發佈的 “C17”。
    • C語言之所以命名爲C，是因爲 C語言源自Ken Thompson發明的B語言，而 B語言則源自BCPL語言。
    • 1967年，劍橋大學的Martin Richards對CPL語言進行了簡化，於是產生了BCPL（Basic Combined Programming Language）語言。
    • 20世紀60年代，美國AT&T公司貝爾實驗室（AT&T Bell Laboratory）的研究員Ken Thompson閒來無事，手癢難耐，想玩一個他自己編的，模擬在太陽系航行的電子遊戲——Space Travel。他揹着老闆，找到了臺空閒的機器——PDP-7。但這臺機器沒有操作系統，而遊戲必須使用操作系統的一些功能，於是他着手爲PDP-7開發操作系統。後來，這個操作系統被命名爲——UNIX。
    • 1970年，美國貝爾實驗室的 Ken Thompson，以BCPL語言爲基礎，設計出很簡單且很接近硬件的B語言（取BCPL的首字母）。並且他用B語言寫了第一個UNIX操作系統。
    • 1971年，同樣酷愛Space Travel的Dennis M.Ritchie加入了Thompson的開發項目，合作開發UNIX。他的主要工作是改造B語言，使其更成熟。
    • 1972年，美國貝爾實驗室的 D.M.Ritchie 在B語言的基礎上最終設計出了一種新的語言，他取了BCPL的第二個字母作爲這種語言的名字，這就是C語言。
    • 1973年初，C語言的主體完成。Thompson和Ritchie用它完全重寫了UNIX。隨着UNIX的發展，C語言自身也在不斷地完善。直到2020年，各種版本的UNIX內核和周邊工具仍然使用C語言作爲最主要的開發語言，其中還有不少繼承Thompson和Ritchie之手的代碼。
    • 在開發中，他們還考慮把UNIX移植到其他類型的計算機上使用。C語言強大的移植性（Portability）在此顯現。機器語言和彙編語言都不具有移植性，爲x86開發的程序，不可能在Alpha、SPARC和ARM等機器上運行。而C語言程序則可以使用在任意架構的處理器上，只要那種架構的處理器具有對應的C語言編譯器和庫，然後將C源代碼編譯、連接成目標二進制文件之後即可運行。
    • 1977年，Dennis M.Ritchie發表了不依賴於具體機器系統的C語言編譯文本《可移植的C語言編譯程序》。
    • C語言繼續發展，在1982年，很多有識之士和美國國家標準協會爲了使這個語言健康地發展下去，決定成立C標準委員會，建立C語言的標準。委員會由硬件廠商、編譯器及其他軟件工具生產商、軟件設計師、顧問、學術界人士、C語言作者和應用程序員組成。1989年，ANSI發佈了第一個完整的C語言標準——ANSI X3.159—1989，簡稱“C89”，不過人們也習慣稱其爲“ANSI C”。C89在1990年被國際標準組織ISO(International Standard Organization)一字不改地採納，ISO官方給予的名稱爲：ISO/IEC 9899，所以ISO/IEC9899: 1990也通常被簡稱爲“C90”。
    • 1999年，在做了一些必要的修正和完善後，ISO發佈了新的C語言標準，命名爲ISO/IEC 9899：1999，簡稱“C99”。
    • 在2011年12月8日，ISO又正式發佈了新的標準，稱爲ISO/IEC9899: 2011，簡稱爲“C11”。

第二節 簡單的C程序分析

• 1.4 最簡單的C程序舉例

• # include <stdio.h>			//編譯預處理指令
  int main() 					//定義主函數，程序總是從main函數開始執行
  {							//函數開始標誌
      printf("Hello world !\n");//輸出指定的一行信息，分號是一行代碼結束標誌
      return 0;				//函數執行完畢時返回函數值0
  }							//函數結束標誌

• 註釋：用來對代碼進行解釋說明。在程序進行編譯時，會將註釋替換成空格。

  • //：單行註釋
  • /* 塊式註釋
  • ​ 內容可以分多行，也可以一行
  • */

第三節 運行程序的步驟及程序設計任務

• 1.5 C程序製作過程
  • 1. 上機輸入和編輯源程序，生成一個.c後綴的文件。
  • 2. 對源程序進行編譯，先用C編譯系統提供的”預處理器“對程序中的預處理指令進行編譯預處理。編譯時會檢查代碼有無語法錯誤，無錯誤時，會把源程序轉換爲二進制形式的目標程序，生成一個.obj文件。
    3. 進行連接處理，一個程序可能包含若干個源程序文件，而編譯是以源程序文件爲對象的，一次編譯只能得到與一個源程序文件相對應的目標文件（也稱目標模塊），它只是程序的一部分。必須把所有的編譯後得到的目標模塊連接裝配起來，再與函數庫相連接成一個整體，生成一個可供計算機執行的目標程序，稱爲可執行程序，windows系統中爲.exe，linux系統中爲.out文件。
    4. 運行可執行程序，得到運行結果。
• 1.6 程序設計的任務

  • 問題分析

  • 設計算法

  • 編寫程序

  • 對源程序進行編輯、編譯和連接

  • 運行程序，分析結果

  • 編寫程序文檔

  • 設計算法

  • 編寫程序

  • 對源程序進行編輯、編譯和連接

  • 運行程序，分析結果

  • 編寫程序文檔