計算機語言概述
計算機語言是用于人與計算機間通信的語言，為使計算機進行各種不同的工作，就需要有一種專門用來編寫計算機程序的字符、數(shù)字和語法規(guī)則，而這些規(guī)則構(gòu)成計算機的指令。計算機語言分機器語言、匯編語言和語言3種，下面將分別進行詳細講解。
1.1.1機器語言
計算機工作基于二進制，它只能識別和接受由1和0組成的指令，其中1表示通電，0表示斷電，這種計算機能直接識別和接受的二進制代碼稱為機器指令。機器指令的集合就是該計算機的機器語言，機器語言具有靈活、直接執(zhí)行和速度快等特點。不同型號的計算機其機器語言是不相通的，按照一種計算機的機器指令編制的程序，不能在另一種計算機上執(zhí)行。因此用機器語言編寫程序，編程人員要首先熟記所用計算機的全部指令代碼和代碼的涵義。而且，編寫出來的程序都是0和1的指令代碼，直觀性差，容易出錯。因此只有極少數(shù)的計算機專業(yè)人員會學習和使用機器語言，絕大多數(shù)的程序員不再學習機器語言。
1.1.2匯編語言
盡管機器語言對計算機來說很好懂也很好用，但是對于編程人員來說，記住0和1的組成的指令簡直就是煎熬，為了解決機器語言的難記憶問題，匯編語言誕生了，它用簡潔的符號串或字母來替代不易記憶的機器語言，而計算機識別不了符號串，這就需要一個將 這些符號翻譯成機器語言的程序，把這種程序稱為匯編程序。匯編程序里一條指令只能對應實際操作中的一個很細小的動作，例如自增、移動，所以匯編源程序一般比較繁長、易出錯，并且使用匯編語言編程需要有扎實的計算機知識，才能編出高質(zhì)量代碼。
1.1.3語言
絕大數(shù)編程者喜歡語言，它簡化了程序中的指令、略去了很多細節(jié)，并且與計算機的硬件關(guān)系不大，更利于程序員編程。此外,語言經(jīng)歷了結(jié)構(gòu)化程序設計和面向?qū)ο蟪绦蛟O計,使得程序可讀性、可靠性、可維護性都增強。常見的語言包括VB、C、C++、Java、C#、Python等等。
C語言的歷史與特征
1.2.1C語言的起源
在C語言誕生以前，系統(tǒng)軟件主要是用匯編語言編寫的，由于匯編語言程序依賴于計算機硬件，其可讀性和可移植性都極差，一般的語言又難以實現(xiàn)對計算機硬件的直接操作（這正是匯編語言的優(yōu)勢），于是人們迫切希望有一種兼有匯編語言和語言特性的新語言，C語言就在這種需求下應運而生。
1.2.2C語言的發(fā)展
C語言的發(fā)展頗為有趣。它的原型ALGOL 60語言。（也稱為A語言）
1963年，劍橋大學將ALGOL 60語言發(fā)展成為CPL(Combined Programming Language)語言。
1967年，劍橋大學的馬丁·理查茲（Matin Richards）對CPL語言進行了簡化，于是產(chǎn)生了BCPL語言。
1970年，美國貝爾實驗室的肯·湯普森（Ken Thompson）將BCPL進行了修改，并為它起了一個有趣的名字“B語言”，其含義是將CPL語言煮干，提煉出它的精華，并且他用B語言寫了個UNIX操作系統(tǒng)。
1973年，美國貝爾實驗室的丹尼斯·里奇（Dennis M.Ritchie）在B語言的基礎(chǔ)上設計出了一種新的語言，他取了BCPL的第二個字母作為這種語言的名字，即C語言。
1978年，布賴恩?凱尼漢（Brian W.Kernighan）和丹尼斯·里奇（Dennis M.Ritchie）出版了名著《The C Programming Language》，從而使C語言成為目前世界上流傳廣泛的程序設計語言。
早期的C語言主要是用于UNIX系統(tǒng)，由于C語言的強大功能和各方面的優(yōu)點逐漸為人們認識。到了八十年代，C開始進入其它操作系統(tǒng)，并很快在各類大、中、小和微型計算機上得到了廣泛的使用，成為當代的程序設計語言之一。
1.2.3C語言標準
隨著微型計算機的日益普及，出現(xiàn)了許多C語言版本。由于沒有統(tǒng)一的標準，使得這些C語言之間出現(xiàn)了一些不一致的地方。為了改變這種情況，美國國家標準學會（ANSI）于1989年為C語言制定了一套ANSI標準，即C語言標準ANSI X3.159-1989，被稱為C89。之后在1990年，國際標準化組織ISO也接受了同樣的標準ISO9899-1990，該標準被稱為C90。這兩個標準只有細微的差別，因此，一般而言C89和C90指的是同一個C語言標準。在ANSI標準化發(fā)布了C89標準以后，C語言的標準在一段相當?shù)臅r間內(nèi)都保持不變，直到1999年ANSI通過了C99標準，C99標準相對C89做了很多修改，增加了基本數(shù)據(jù)類型、關(guān)鍵字和一些系統(tǒng)函數(shù)等，這個版本就是通常提及的C99。但由于很多編譯器仍然沒有對C99提供完整的支持，因此本書將按照C89標準來進行講解，在適當時會補充C99標準的規(guī)定和用法。
1.2.4C語言的特征
C語言對操作系統(tǒng)和系統(tǒng)使用程序以及需要對硬件進行操作的場合，用C語言明顯優(yōu)于其它語言，許多大型應用軟件都是用C語言編寫的。它還具有繪圖能力強，并具備很強的數(shù)據(jù)處理能力，因此適于編寫系統(tǒng)軟件，三維，二維圖形和動畫它是數(shù)值計算的語言。主要特征如下：
1．簡潔緊湊、靈活方便
C語言一共只有32個關(guān)鍵字，9種控制語句，程序書寫自由，主要用小寫字母表示。它把語言的基本結(jié)構(gòu)和語句與低級語言的實用性結(jié)合起來。
2．運算符豐富
C的運算符包含的范圍很廣泛，共有種34個運算符。C語言把括號、賦值、強制類型轉(zhuǎn)換等都作為運算符處理。從而使C的運算類型極其豐富表達式類型多樣化，靈活使用各種運算符可以實現(xiàn)在其它語言中難以實現(xiàn)的運算。
3．數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富
C的數(shù)據(jù)類型有：整型、實型、字符型、數(shù)組類型、指針類型、結(jié)構(gòu)體類型、共用體類型等。能用來實現(xiàn)各種復雜的數(shù)據(jù)類型的運算。并引入了指針概念，使程序效率更高。另外C語言具有強大的圖形功能，支持多種顯示器和驅(qū)動器。且計算功能、邏輯判斷功能強大。
4．結(jié)構(gòu)式語言
結(jié)構(gòu)式語言的顯著特點是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個部分除了必要的信息交流外彼此獨立。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦阌谑褂谩⒕S護以及調(diào)試。C語言是以函數(shù)形式提供給用戶的，這些函數(shù)可方便的調(diào)用，并具有多種循環(huán)、條件語句控制程序流向，從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。
5．程序設計自由
一般的語言語法檢查比較嚴，能夠檢查出幾乎所有的語法錯誤。而C語言允許程序編寫者有較大的自由度。
6．直接訪問物理地址
C語言可直接訪問物理地址，可以直接對硬件進行操作，因此C語言既具有語言的功能，又具有低級語言的許多功能，能夠象匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進行操作，而這三者是計算機基本的工作單元，可以
用來寫系統(tǒng)軟件。
7．程序執(zhí)行效率高
C語言程序生成代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高，一般只比匯編程序生成的目標代碼效率低10~20%。
8．可移植
C語言有一個突出的優(yōu)點就是適合于多種操作系統(tǒng)，如DOS、UNIX，也適用于多種機型。
主流開發(fā)環(huán)境
較早期程序設計的各個階段都要用不同的軟件來進行處理，如先用字處理軟件編輯源程序，然后用鏈接程序進行函數(shù)、模塊連接，再用編譯程序進行編譯，開發(fā)者必須在幾種軟件間來回切換操作。
現(xiàn)在的編程開發(fā)軟件將編輯、編譯、調(diào)試等功能集成在一個桌面環(huán)境中，這就是集成開發(fā)環(huán)境，又稱IDE（Integrated Development EnvironMent），將它們集成在一起這樣就大大方便了用戶。
IDE為用戶使用C、C++、Java和Delphi等現(xiàn)代編程語言提供了方便。不同的技術(shù)體系有不同的IDE。比如Visual Studio可以稱為C、C++、VB、C#等語言的集成開發(fā)環(huán)境，所以Visual Studio可以叫做IDE。同樣，Borland的JBuilder也是一個IDE，它是Java的IDE。Eclipse也是一個IDE，可以用于開發(fā)Java語言和C++語言。下面將介紹幾種主流的C語言開發(fā)環(huán)境。
1.3.1Code::Bloocks
Code::Blocks 是一個體積小、開放源碼、免費的跨平臺C/C++集成開發(fā)環(huán)境，它提供了大量的工程模板，支持插件，并且具有強大而靈活的配置功能，是目前主流的開發(fā)環(huán)境。
1.3.2Microsoft Visual Studio
Microsoft Visual Studio是美國微軟公司推出的集成開發(fā)環(huán)境。它包括整個軟件生命周期中所需要的大部分工具，如代碼管控工具、集成開發(fā)環(huán)境等，但軟件體積偏大，目前版本為Visual Studio 2015。
1.3.3Eclipse
Eclipse是用于Java語言開發(fā)的集成開發(fā)環(huán)境，現(xiàn)在Eclipse已經(jīng)可以用來開發(fā)C、C++、Python和PHP等眾多語言，此外，也可以安裝插件，比如CDT是Eclipse的插件，它使得Eclipse可以作為C/C++的集成開發(fā)環(huán)境。
1.3.4Vim
Vim是一個功能強大的文本編輯器，它是從Vi編輯器發(fā)展過來的，可以通過插件擴展功能來達到和集成開發(fā)環(huán)境相同的效果。因此，Vim有的時候也被程序員當做集成開發(fā)環(huán)境使用。
1.3.5Microsoft Visual C++6.0
Microsoft Visual C++ 6.0，簡稱VC6.0，是微軟于1998年推出的一款C++編譯器，集成了MFC 6.0，包含標準版（Standard Edition）、專業(yè)版（Professional Edition）與企業(yè)版（Enterprise Edition）[2]。發(fā)行至今一直被廣泛地用于大大小小的項目開發(fā)。本書假設您的開發(fā)環(huán)境為Microsoft Visual C++ 6.0。
個C程序通過前面對C語言的介紹，相信大家已經(jīng)對C語言產(chǎn)生了濃厚的興趣，下面正式開啟C語言的編程之旅。為了讓初學者對學習C語言產(chǎn)生足夠的信心，個程序盡量簡短。
1 #include
2 int main()
3 {
4 printf("這是個C語言程序！n");
5 return 0;
6 }
這是個C語言程序！例1-1中代碼實現(xiàn)了一個C程序，在屏幕上輸出“這是個C語言程序！”信息。下面對其中代碼逐行進行詳細地解釋。
第1行：字符‘#’是預處理標志，用來對文件進行預處理操作。預處理標志表示該行代碼要處理，所以它要在編譯器編譯代碼之前運行。include是預處理指令。它后面跟著一對尖括號，表示將尖括號中的文件在這里讀入。stdio是standard input output的縮寫形式，即“標準輸入輸出”，stdio.h就是標準輸入輸出頭文件，這個頭文件中聲明了用于輸入或輸出的函數(shù)。由于此程序中用到了輸出函數(shù)printf()，因此需要添加輸入輸出頭文件。
第2行：聲明了一個main函數(shù)（也稱主函數(shù)），其中int是函數(shù)的返回值類型，每個函數(shù)都需要注明其返回值類型，表示在函數(shù)結(jié)束后，要向操作系統(tǒng)返回的數(shù)值類型。“()”則表明是一個函數(shù)。main函數(shù)的本質(zhì)是“函數(shù)”，但它與普通函數(shù)有著本質(zhì)的區(qū)別，普通函數(shù)需要由其他函數(shù)調(diào)用或者激活，main函數(shù)則是在程序開始時自動執(zhí)行。每個C程序都有一個main函數(shù)，它是程序的入口。在上面的C程序中，main函數(shù)實現(xiàn)了屏幕上輸出“這是個C語言程序！”的功能。
第3行：左大括號“{”表示函數(shù)的開始。
第4行：使用printf函數(shù)來輸出一行信息。printf是print format的縮寫，print是打印的意思，format是格式化的意思，printf則是格式化輸出或者按格式輸出。“()”則表明printf是一個函數(shù)名，其中放置的是main函數(shù)傳遞給printf函數(shù)的信息。如上面程序中的“這是個C語言程序！”這個信息叫做參數(shù)，完成的名稱為函數(shù)的實際參數(shù)。printf函數(shù)接收到main函數(shù)傳遞給它的參數(shù)，然后將雙引號之間的內(nèi)容按照一定的格式輸出到屏幕上。
第5行：return關(guān)鍵字，表示返回，作用是從函數(shù)中返回，后面跟著要返回的值——0。由于該句被添加到main函數(shù)中，表示main函數(shù)向操作系統(tǒng)返回一個0值（普通函數(shù)在執(zhí)行完畢后，都會返回一個執(zhí)行結(jié)果，return
將這個執(zhí)行結(jié)果返回給操作系統(tǒng)）。操作系統(tǒng)通過返回值來了解程序退出的狀態(tài)，一般用0表示正常，用1表示異常。如果返回值類型為void，return后面則不用跟返回值，直接寫return即可終止函數(shù)的運行。
第6行：右大括號“}”表示函數(shù)的結(jié)束。
在對main函數(shù)進行聲明時，可能會發(fā)現(xiàn)這樣的寫法：main()，它沒有為main函數(shù)注明返回值類型。
在C 語言中，凡是未注明返回值類型的函數(shù)，就會被編譯器作為返回整型值處理。這個寫法在C90標準中還是勉強允許的，但是到了C99標準就不予通過了，因此不要這樣寫main函數(shù)。
另外，還可能會有這樣的寫法：void main()。
void作為返回值類型時，則表示“無類型”，常用在對函數(shù)的參數(shù)類型、返回值、函數(shù)中的指針類型進行聲明。由于任何函數(shù)都必須注明返回值類型，void則表示main函數(shù)沒有返回值。有些編譯器允許這種寫法，有些則不允許，因此考慮到C語言的移植性，要盡量采用標準寫法：int main()。
C程序運行流程
C語言并不能直接被計算機所理解，需要將C語言轉(zhuǎn)變成可執(zhí)行代碼，即二進制代碼。在C語言轉(zhuǎn)變成二進制可執(zhí)行代碼時，是以工程為單位的。而一個工程中往往會包含多個C文件。因此，需要將每個C文件都編譯成二進制代碼。此時，每個C文件所對應的二進制代碼是獨立的。由于工程是一個系統(tǒng)，所以需要將所有的C文件二進制代碼鏈接到一起，形成一個工程的可執(zhí)行文件。一般程序的運行流程包括編輯、編譯、連接、運行四個環(huán)節(jié)，運行C語言時也需經(jīng)過這四個環(huán)節(jié)。
1．編輯
編輯類似于文本編輯，將程序代碼輸入進去，可以修改，增加，刪除。
2．編譯
編譯是將C代碼轉(zhuǎn)換成CPU可執(zhí)行機器指令的過程，每個.c文件生成一個.obj文件。
3．鏈接
鏈接是把生成的(多個) .obj 文件及用到的庫文件(.lib)一起組合生成可執(zhí)行文件（.exe）。
4．運行
運行是指運行鏈接環(huán)節(jié)生成的可執(zhí)行文件，得到預期結(jié)果的過程。
首先編寫好C程序，然后將每個.c文件生成一個.obj文件，再將生成的.obj 文件及用到的庫文件(.lib)一起組合生成可執(zhí)行文件（.exe），運行達到預期的結(jié)果。