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2022-03-30 14:18:38 +08:00
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data: 2022年3月30日
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## 历史
C 语言最初是作为 Unix 系统的开发工具而发明的。
1969年美国贝尔实验室的肯·汤普森Ken Thompson与丹尼斯·里奇Dennis Ritchie一起开发了 Unix 操作系统。Unix 是用汇编语言写的,无法移植到其他计算机,他们决定使用高级语言重写。但是,当时的高级语言无法满足他们的要求,汤普森就在 BCPL 语言的基础上发明了 B 语言。
1972年丹尼斯·里奇和布莱恩·柯林汉Brian Kernighan又在 B 语言的基础上重新设计了一种新语言,这种新语言取代了 B 语言,所以称为 C 语言。
1973年整个 Unix 系统都使用 C 语言重写。此后,这种语言开始快速流传,广泛用于各种操作系统和系统软件的开发。
1988年美国国家标准协会ANSI正式将 C 语言标准化,标志着 C 语言开始稳定和规范化。
几十年后的今天C 语言依然是最广泛使用、最流行的系统编程语言之一Unix 和 Linux 系统现在还是使用 C 语言开发。
## C 语言的特点
C 语言能够长盛不衰、广泛应用,主要原因是它有一些鲜明的特点。
1低级语言
C 语言能够直接操作硬件、管理内存、跟操作系统对话,这使得它是一种非常接近底层的语言,也就是低级语言,非常适合写需要跟硬件交互、有极高性能要求的程序。
2可移植性
C 语言的原始设计目的,是将 Unix 系统移植到其他计算机架构。这使得它从一开始就非常注重可移植性C 程序可以相对简单地移植到各种硬件架构和操作系统。
除了计算机C 语言现在还是嵌入式系统的首选编程语言,汽车、照相机、家用电器等设备的底层系统都是用 C 语言编程,这也是因为它良好的可移植性。
3简单性
C 语言的语法相对简单语法规则不算太多也几乎没有语法糖。一般来说如果两个语法可以完成几乎相同的事情C 语言就只会提供一种,这样大大减少了语言的复杂性。
而且C 语言的语法都是基础语法,不提供高级的数据结构,比如 C 语言没有“类”class复杂的数据结构都需要自己构造。
4灵活性
C 语言对程序员的限制很少。它假设程序员知道自己在干嘛,不会限制你做各种危险的操作,你干什么都可以,后果也由自己负责。
C 语言的哲学是“信任程序员,不要妨碍他们做事”。比如,它让程序员自己管理内存,不提供内存自动清理功能。另外,也不提供类型检查、数组的负索引检查、指针位置的检查等保护措施。
表面上看,这似乎很危险,但是对于高级程序员来说,却有了更大的编程自由。不过,这也使得 C 语言的 debug 不太容易。
5总结
上面这些特点,使得 C 语言可以写出性能非常强、完全发挥硬件潜力的程序,而且 C 语言的编译器实现难度相对较低。但是另一方面C 语言代码容易出错,一般程序员不容易写好。
此外,当代很多流行语言都是以 C 语言为基础,比如 C++、Java、C#、JavaScript 等等。学好 C 语言有助于对这些语言加深理解。
## C 语言的版本
历史上C 语言有过多个版本。
1KR C
`K&R C`指的是 C 语言的原始版本。1978年C 语言的发明者丹尼斯·里奇Dennis Ritchie和布莱恩·柯林Brian Kernighan合写了一本著名的教材《C 编程语言》The C programming language。由于 C 语言还没有成文的语法标准这本书就成了公认标准以两位作者的姓氏首字母作为版本简称“K&R C”。
2ANSI C又称 C89 或 C90
C 语言的原始版本非常简单,对很多情况的描述非常模糊,加上 C 语法依然在快速发展,要求将 C 语言标准化的呼声越来越高。
1989年美国国家标准协会ANSI制定了一套 C 语言标准。1990年国际标准化组织ISO通过了这个标准。它被称为“ANSI C”也可以按照发布年份称为“C89 或 C90”。
3C95
1995年美国国家标准协会对1989年的那个标准进行了补充加入多字节字符和宽字符的支持。这个版本称为 C95。
4C99
C 语言标准的第一次大型修订发生在1999年增加了许多语言特性比如双斜杠`//`)的注释语法。这个版本称为 C99是目前最流行的 C 版本。
5C11
2011年标准化组织再一次对 C 语言进行修订,增加了 Unicode 和多线程的支持。这个版本称为 C11。
6C17
C11 标准在2017年进行了修补但发布是在2018年。新版本只是解决了 C11 的一些缺陷,没有引入任何新功能。这个版本称为 C17。
7C2x
标准化组织正在讨论 C 语言的下一个版本据说可能会在2023年通过到时就会称为 C23。
## C 语言的编译
C 语言是一种编译型语言源码都是文本文件本身无法执行。必须通过编译器生成二进制的可执行文件才能执行。编译器将代码从文本翻译成二进制指令的过程就称为编译阶段又称为“编译时”compile time跟运行阶段又称为“运行时”相区分。
目前,最常见的 C 语言编译器是自由软件基金会推出的 GCC 编译器它可以免费使用。本书也使用这个编译器。Linux 和 Mac 系统可以直接安装 GCCWindows 系统可以安装 MinGW。但是也可以不用这么麻烦网上有在线编译器能够直接在网页上模拟运行 C 代码,查看结果,下面就是两个这样的工具。
2022-05-30 12:27:50 +08:00
- CodingGround: <https://tutorialspoint.com/compile_c_online.php>
- OnlineGDB: <https://onlinegdb.com/online_c_compiler>
2022-03-30 14:18:38 +08:00
本书的例子都使用 GCC 在命令行进行编译。
## Hello World 示例
C 语言的源代码文件,通常以后缀名`.c`结尾。下面是一个简单的 C 程序`hello.c`。它就是一个普通的文本文件,任何文本编译器都能用来写。
```c
#include <stdio.h>
int main(void) {
printf("Hello World\n");
return 0;
}
```
上面这个程序的唯一作用就是在屏幕上面显示“Hello World”。
这里不讲解这些代码是什么意思,只是作为一个例子,让大家看看 C 代码应该怎么编译和运行。假设你已经安装好了 GCC 编译器,可以打开命令行,执行下面的命令。
```Shell
2022-05-30 12:27:50 +08:00
gcc hello.cc
2022-03-30 14:18:38 +08:00
```
上面命令使用`gcc`编译器,将源文件`hello.c`编译成二进制代码。注意,`$`是命令行提示符,你真正需要输入的是`$`后面的部分。
运行这个命令以后,默认会在当前目录下生成一个编译产物文件`a.out`assembler output 的缩写Windows 平台为`a.exe`)。执行该文件,就会在屏幕上输出`Hello World`。
```shell
$ ./a.out
Hello World
```
GCC 的`-o`参数output 的缩写)可以指定编译产物的文件名。
2022-05-30 12:27:50 +08:00
```shell
gcc -o hello hello.c
2022-03-30 14:18:38 +08:00
```
上面命令的`-o hello`指定,编译产物的文件名为`hello`(取代默认的`a.out`)。编译后就会生成一个名叫`hello`的可执行文件,相当于为`a.out`指定了名称。执行该文件,也会得到同样的结果。
```shell
$ ./hello
Hello World
```
GCC 的`-std=`参数standard 的缩写)还可以指定按照哪个 C 语言的标准进行编译。
```shell
2022-05-30 12:27:50 +08:00
gcc -std=c99 hello.c
2022-03-30 14:18:38 +08:00
```
上面命令指定按照 C99 标准进行编译。
注意,`-std`后面需要用`=`连接参数,而不是像上面的`-o`一样用空格,并且`=`前后也不能有多余的空格。