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c语言系列介绍

发布时间: 2023-07-20 01:22:47

1. c语言介绍

一、C语言的 历史

C语言由丹尼斯·里奇(Dennis Ritchie)于1972年在位于美国的AT&T(美国电话电报公司)贝尔实验室发明。C语言借鉴前辈语言的功能和优点,并且克服了它们存在的问题。可以说C语言是对当时现有语言的一次改进和总结,创造出一种在那个时代更加优秀的编程语言。直至当前,C语言还是一种比较重要的编程语言,在比较流行的编程语言排行榜上常年霸榜前几名,经久不衰。很多计算机专业都是以C语言作为第一编程入门语言,可见C语言的影响和重要性。

图一 编程语言趋势&2021排行榜(部分)

二、C语言的特点

C语言是一种中级编程语言,相对于低级语言汇编,高级语言Java等现代语言。C语言可以直接访问内存,分配内存,与硬件设备交互,具有低级语言的特点;相对于现代的面向对象编程,C语言是一种面向过程语言,面向过程语言也称为结构化程序设计语言。通俗的讲,面向对象编程是把对象当做一个基本编程单位/个体;面向过程编程,把一些功能划分成一个单元称之为函数,程序的执行就是函数顺序逐步的执行。

三、C语言的应用

C语言有很多方面的应用。首先,C语言发明者使用C语言编写了Unix操作系统。Linux操作系统也是使用C语言开发出来的。现代很多基础软件是使用C语言开发的,比如我们常用的wps办公软件等等桌面应用软件,如果你仔细观察,你可能发现平时电脑上使用的很多应用就是使用C语言开发出来的,是不是有点小惊讶。可见C语言的应用是很普遍的。C语言应用的领域有系统内核、驱动、基础应用、桌面应用等等。不过有些领域并没有使用C语言,Web开发并没有使用C语言,然而,Web服务器、中间件使用C语言开发是比较司空见惯的。

我们可以列举日常使用的软件有哪些是使用C语言开发的。谷歌浏览器部分使用C语言开发,一些规模比较大的软件,并不是使用单一的编程语言开发出来。QQ、微信PC端也是使用CC++开发。还有wps等等,很大一部分日常使用的PC软件都是使用CC++开发的。软件开发领域使用的软件应用有更多是使用CC++开发出来的。

2. C语言介绍

C语言的发展过程

C语言是在70年代初问世的。一九七八年由美国电话电报公司(AT&T)贝尔实验室正式发表了C语言。同时由B.W.Kernighan和D.M.Ritchit合着了着名的“THE C PROGRAMMING LANGUAGE”一书。通常简称为《K&R》,也有人称之为《K&R》标准。但是,在《K&R》中并没有定义一个完整的标准C语言,后来由美国国家标准学会在此基础上制定了一个C 语言标准,于一九八三年发表。通常称之为ANSI C。

当代最优秀的程序设计语言

早期的C语言主要是用于UNIX系统。由于C语言的强大功能和各方面的优点逐渐为人们认识,到了八十年代,C开始进入其它操作系统,并很快在各类大、中、小和微型计算机上得到了广泛的使用。成为当代最优秀的程序设计语言之一。

C语言的特点

C语言是一种结构化语言。它层次清晰,便于按模块化方式组织程序,易于调试和维护。C语言的表现能力和处理能力极强。它不仅具有丰富的运算符和数据类型,便于实现各类复杂的数据结构。它还可以直接访问内存的物理地址,进行位(bit)一级的操作。由于C语言实现了对硬件的编程操作,因此C语言集高级语言和低级语言的功能于一体。既可用于系统软件的开发,也适合于应用软件的开发。此外,C语言还具有效率高,可移植性强等特点。因此广泛地移植到了各类各型计算机上,从而形成了多种版本的C语言。

C语言版本

目前最流行的C语言有以下几种:
·Microsoft C 或称 MS C
·Borland Turbo C 或称 Turbo C
·AT&T C
这些C语言版本不仅实现了ANSI C标准,而且在此基础上各自作了一些扩充,使之更加方便、完美。

面向对象的程序设计语言

在C的基础上,一九八三年又由贝尔实验室的Bjarne Strou-strup推出了C++。 C++进一步扩充和完善了C语言,成为一种面向 对象的程序设计语言。C++目前流行的最新版本是Borland C++4.5,Symantec C++6.1,和Microsoft VisualC++ 2.0。C++提出了一些更为深入的概念,它所支持的这些面向对象的概念容易将问题空间直接地映射到程序空间,为程序员提供了一种与传统结构程序设计不同的思维方式和编程方法。因而也增加了整个语言的复杂性,掌握起来有一定难度。

C和C++

但是,C是C++的基础,C++语言和C语言在很多方面是兼容的。因此,掌握了C语言,再进一步学习C++就能以一种熟悉的语法来学习面向对象的语言,从而达到事半功倍的目的。

C源程序的结构特点

为了说明C语言源程序结构的特点,先看以下几个程序。这几个程 序由简到难,表现了C语言源程序在组成结构上的特点。虽然有关内容还未介绍,但可从这些例子中了解到组成一个C源程序的基本部分和书写格式。
main()
{
printf("C语言世界www.vcok.com,您好!\n");
}
main是主函数的函数名,表示这是一个主函数。每一个C源程序都必须有,且只能有一个主函数(main函数)。函数调用语句,printf函数的功能是把要输出的内容送到显示器去显示。printf函数是一个由系统定义的标准函数,可在程序中直接调用。

3. c语言的发展史

C语言,是一种通用的、过程式的编程语言,广泛用于系统与应用软件的开发。具有高效、灵活、功能丰富、表达力强和较高的移植性等特点,在程序员中备受青睐。

C语言是由UNIX的研制者丹尼斯·里奇(Dennis Ritchie)于1970年 由 肯·汤普逊(Ken Thompson)所研制出的B语言的基础上发展和完善起来的。目前,C语言编译器普遍存在于各种不同的操作系统中,例如UNIX、MS-DOS、Microsoft Windows及Linux等。C语言的设计影响了许多后来的编程语言,例如C++、Objective-C、Java、C#等。

后来于1980年代,为了避免各开发厂商用的C语言语法产生差异,由美国国家标准局(American National Standard Institution)为C语言订定了一套完整的国际标准语法,称为ANSI C,作为C语言的标准。1980年代至今的有关程序开发工具,一般都支持符合ANSI C的语法。

C语言是一个程序语言,设计目标是提供一种能以简易的方式编译、处理低级存储器、产生少量的机器码以及不需要任何运行环境支持便能运行的编程语言。C语言也很适合搭配汇编语言来使用。尽管C语言提供了许多低级处理的功能,但仍然保持着良好跨平台的特性,以一个标准规格写出的C语言程序可在许多电脑平台上进行编译,甚至包含一些嵌入式处理器(单片机或称MCU)以及超级电脑等作业平台。

早期发展
C语言最早是由丹尼斯·里奇为了在PDP-11电脑上运行的UNIX系统所设计出来的编程语言,第一次发展在1969年到1973年之间。之所以被称为“C”是因为C语言的很多特性是由一种更早的被称为B语言的编程语言中发展而来。早期操作系统的核心大多由汇编语言组成,随着C语言的发展,C语言已经可以用来编写操作系统的核心。1973年,Unix操作系统的核心正式用C语言改写,这是C语言第一次应用在操作系统的核心编写上。
K&R C
1978年,丹尼斯·里奇(Dennis Ritchie)和布莱恩·柯林汉(Brian Kernighan)合作出版了《C程序设计语言》的第一版。书中介绍的C语言标准也被C语言程序员称作“K&R C”,第二版的书中也包含了一些ANSI C的标准。K&R C主要介绍了以下特色:

结构(struct)类型
长整数(long int)类型
无符号整数(unsigned int)类型
把运算符=+和=-改为+=和-=。因为=+和=-会使得编译器不知道用户要处理i = -10还是i =- 10,使得处理上产生混淆。
即使在后来ANSI C标准被提出的许多年后,K&R C仍然是许多编译器的最低标准要求,许多老旧的编译仍然运行K&R C的标准。
ANSI C 和 ISO C
1989年,C语言被 ANSI 标准化(ANSI X3.159-1989)。标准化的一个目的是扩展K&R C。这个标准包括了一些新特性。在K&R出版后,一些新特性被非官方地加到C语言中。

void 函数
函数返回 struct 或 union 类型
void * 数据类型
在ANSI标准化自己的过程中,一些新的特性被加了进去。ANSI也规定了一套标准函数库。ANSI ISO(国际标准化组织)成立 ISO/IEC JTC1/SC22/WG14 工作组,来规定国际标准的C语言。通过对ANSI标准的少量修改,最终通过了 ISO 9899:1990。随后,ISO标准被 ANSI 采纳。

传统C语言到ANSI/ISO标准C语言的改进包括:

增加了真正的标准库
新的预处理命令与特性
函数原型允许在函数申明中指定参数类型
一些新的关键字,包括 const、volatile 与 signed
宽字符、宽字符串与字节多字符
对约定规则、声明和类型检查的许多小改动与澄清
WG14工作小组之后又于1995年,对1985年颁布的标准做了两处技术修订(缺陷修复)和一个补充(扩展)。下面是 1995 年做出的所有修改:

3 个新的标准库头文件 iso646.h、wctype.h 和 wchar.h
几个新的记号与预定义宏,用于对国际化提供更好的支持
printf/sprintf 函数一系列新的格式代码
大量的函数和一些类型与常量,用于多字节字符和宽字节字符

C99在ANSI的标准确立后,C语言的规范在一段时间内没有大的变动,然而C++在自己的标准化创建过程中继续发展壮大。《标准修正案一》在1995年为C语言创建了一个新标准,但是只修正了一些C89标准中的细节和增加更多更广的国际字符集支持。不过,这个标准引出了1999年ISO 9899:1999的发表。它通常被称为C99。C99被ANSI于2000年3月采用。

在C99中包括的特性有:

增加了对编译器的限制,比如源程序每行要求至少支持到 4095 字节,变量名函数名的要求支持到 63 字节(extern 要求支持到 31)。
增强了预处理功能。例如:
宏支持取可变参数 #define Macro(...) __VA_ARGS__
使用宏的时候,允许省略参数,被省略的参数会被扩展成空串。
支持 // 开头的单行注释(这个特性实际上在C89的很多编译器上已经被支持了)
增加了新关键字 restrict, inline, _Complex, _Imaginary, _Bool
支持 long long, long double _Complex, float _Complex 等类型
支持不定长的数组,即数组长度可以在运行时决定,比如利用变量作为数组长度。声明时使用 int a[var] 的形式。不过考虑到效率和实现,不定长数组不能用在全局,或 struct 与 union 里。
变量声明不必放在语句块的开头,for 语句提倡写成 for(int i=0;i<100;++i) 的形式,即i 只在 for 语句块内部有效。
允许采用(type_name){xx,xx,xx} 类似于 C++ 的构造函数的形式构造匿名的结构体。
初始化结构的时候允许对特定的元素赋值,形式为:
struct {int a[3],b;} foo[] = { [0].a = {1}, [1].a = 2 };
struct {int a, b, c, d;} foo = { .a = 1, .c = 3, 4, .b = 5} // 3,4 是对 .c,.d 赋值的
格式化字符串中,利用 \u 支持 unicode 的字符。
支持 16 进制的浮点数的描述。
printf scanf 的格式化串增加了对 long long int 类型的支持。
浮点数的内部数据描述支持了新标准,可以使用 #pragma 编译器指令指定。
除了已有的 __line__ __file__ 以外,增加了 __func__ 得到当前的函数名。
允许编译器化简非常数的表达式。
修改了 / % 处理负数时的定义,这样可以给出明确的结果,例如在C89中-22 / 7 = -3, -22 % 7 = -1 ,也可以-22 / 7= -4, -22 % 7 = 6。 而C99中明确为 -22 / 7 = -3, -22 % 7 = -1,只有一种结果。
取消了函数返回类型默认为 int 的规定。
允许 struct 定义的最后一个数组不指定其长度,写做 [] 。
const const int i 将被当作 const int i 处理。
增加和修改了一些标准头文件,比如定义 bool 的 <stdbool.h> ,定义一些标准长度的 int 的 <inttypes.h> ,定义复数的 <complex.h> ,定义宽字符的 <wctype.h> ,类似于泛型的数学函数 <tgmath.h>, 浮点数相关的 <fenv.h>。 在<stdarg.h> 增加了 va_ 用于复制 ... 的参数。<time.h> 里增加了 struct tmx ,对 struct tm 做了扩展。
输入输出对宽字符以及长整数等做了相应的支持。