第1章 C语言概述
欢迎来到C世界！C语言作为一种强大的专业的编程语言，深受业余和专业编程人员的喜爱。本章将为学习和使用这一强大的语言做一些准备。
1.1 C语言的起源和发展方向
人们发明了很多可以计算机语言，把利用计算机语言编制程序的人称为程序员。计算机语言大致是这样的发展历程：机器语言 -> 汇编语言 -> 高级语言。
机器语言（直接的机器0、1指令）只有少量的程序员阅读和使用，编制效率低下，维护难度较大，属于早期的计算机语言；汇编语言（利用特定的助记符帮助程序员记忆机器指令）同样无法满足大规模开发的需求；机器语言和汇编语言都是直接面向计算机的，一般称为低级语言，而目前使用的非常贴近人们使用的自然语言，称为高级语言，如Pascal、Basic、C/C++、Java等，C语言就是众多高级语言中非常成功的一种。
1967年，Martin Richards开发了BCPL（Basic Compound Programming Language），其目的是编写操作系统软件和编译器。1970年，Ken Thompson在BCPL基础上开发了B语言，并在PDP-7计算机上利用B语言开发了第一个UNIX操作系统。1972年，贝尔实验室的Dennis Ritchie在同Ken Thompson一起设计UNIX操作系统时在B语言的基础上开发了C语言。作为为从事编程工作的程序员开发的工具，当今许多重要的操作系统和应用软件都是利用C/C++来实现的。其中将C看做C++的子集，但C++学习难度是很陡峭的，而C则非常简单了。
20世纪80年代初，C语言大行其道，许多软件开发商都首选C语言来开发程序（电子表达、编译器和其他程序）。在90年代，许多软件开发商转向C++（这里不解释原因，但读者需要明白的是C语言并未因此被淘汰，人们只是找到了更快写出程序的工具，但未必是最好的）。不论C++、Java、Object-c如何流行，C在行业中仍然是一项重要的技能，且不说在开发操作系统领域内的独领风骚的地位，单表在嵌入式系统的编程中，比如汽车、照相机、DVD播放器等现代化设备逐渐普及的微处理器编程中，C将扮演重要的角色，特别是近些年逐渐流行的机器人。
1.2 C语言编制的基本步骤
1.2.1安装集成开发环境（IDE）
计算机是不能直接执行C语言写的程序，我们需要一种工具软件将C源程序（.c文件）解释成机器语言，这个软件就是我们需要的编译器；同时源程序的输入需要一个编辑器，当然用Windows自带的记事本也可以，除了记事本软件不够专业、不够强大。现在我们不再需要将所需要的这么多软件一个个安装了，我们只要下载一个集成开发环境（IDE）就可以完成从 “编辑 -> 编译 … -> 运行”所有的步骤了，我们推荐的是在Windows xp操作系统上安装Dev-C++5.9.2。
1.2.2启动IDE，输入C源程序
启动Dev-C++5.9.2，在编辑器中输入C源程序，并保存成文本文件（文件的的后缀名必须是.c）。
1.2.3调试运行
程序员编写程序，有时候会出错（编译错、连接错、逻辑错），出错时Dev-C++5.5.3会给出必要的提示，无论哪种错误，都需要程序员有针对性的修改源程序，这个过程就叫做调试。当程序没有错误时，我们就可以得到计算机可执行的文件（文件的后缀名为.exe），双击该exe文件，可直接运行我们写好的程序。
1.3 C语言程序的基本结构
一个C程序可以很简单，也可以是非常复杂的，这取决于程序所要完成的功能，我们下面陆续分析三个C程序，了解下C程序的基本结构。这三个程序难度依次加大，虽然很简单，但的确包含了几乎所有C语言的基础，可以毫不夸张的说，我们后续的所有程序只是在这三个程序的骨架上填了很多肉而已。
【例1-1】 第1个C程序（hello_world）
1 #include <stdio.h> 2 3 /*Say "Hello, world!" on the screen*/ 4 main() { 5 printf("Hello, world!"); 6 }运行结果如下。
Hello, world!l 程序【例1-1】的运行结果是在计算机屏幕上显示文本“Hello, world!”，并且将光标停留在“！”的右边。光标是计算机文本屏幕上重要的对象，光标的位置就是程序输出文本的起始位置，光标会随着文本的输出而变换位置，后续章节会介绍如何控制光标的位置。
l 程序第1行是在包含stdio.h这个文件（标准输入输出即standard input/output），而这个文件包含了标准输入/输出函数(如printf函数)。
l 程序第2行是注释。注释信息是写给程序员看的，主要是选择性的说明程序功能、程序逻辑等内容；计算机执行程序时会忽略注释信息。注释信息由“/*”开始，由“*/”结束，中间放置的都是注释（注释可以跨越多行，但注释不能嵌套）。
l 从main()开始到最后一行之间的部分称为函数，更准确的叫做函数定义。函数代表一段可以重复执行的计算机指令（一对儿圆括号说明main是个函数，其中main是函数名）。每个函数都有名字，而且在同一个程序内部，函数是不能同名的（否则计算机无法区分）；
l main函数的一对儿圆括号是空的，表明main函数无参数。函数可以有参数，也可以无参数。
l 一对儿圆括号后紧跟着一对儿花括号{ }，在说明main函数的具体功能，花括号中的内容称为函数体。第3-5行合起来称为main函数的函数定义；若一对儿圆括号后紧跟着一个分号，则成为函数调用；没错，main函数定义中唯一的那一行文本就是一个函数调用，只不过printf函数实际上是C语言自己提供的函数，称为标准库函数。
l 调用printf函数的功能是将双引号内的内容显示在计算机屏幕上。其中因为双引号的提示，双引号中的内容称为字符串。注意到了吗？printf函数的圆括号内有内容，也就是说printf函数有参数。
l main函数是非常特殊的函数。特殊之处在于：（1）每个C程序有且仅有一个main函数。（2）main函数是程序的入口：程序从main函数开始执行，当main函数最后一行代码执行完，整个程序就结束了。
程序【例1-1】非常简单，它包含的新名词依次是：注释、函数、参数、函数体、函数定义、函数调用、标准库函数、字符串。下面我们通过【例1-2】来认识一个稍微复杂一点的程序。
【例1-2】第2个C程序（variable_use）
1 #include <stdio.h> 2 3 /*Use variable in program*/ 4 main() { 5 int a; 6 a = 20; 7 a = a+30; 8 9 printf("Now, variable a = %d!", a); 10 }运行结果如下，
Now, variable a = 50.l 【例1-2】同【例1-1】一样，整体上，程序主要逻辑都是写在main函数定义中的。
l “int a;”表示声明了一个变量，准确的说这一行代码是在进行变量声明。若一个程序想要处理数据，首先要将数据保存起来，对C语言而言，C语言是用变量来保存数据的；
l int表示C语言支持的一种数据类型。C语言有多种数据类型如int（integer即整形）、float（float即浮点型）、char（character即浮点数）。变量声明要说清楚数据类型是计算机能够正确存储、解释数据的前提（比如整数可以有数学中的取余操作，而浮点数则没有）。
l int a是在变量声明，声明的这个整形变量的名字为a。不论是变量取名还是我们后面要学习的自定义函数的取名，这些名字我们统称为标识符（顾名思义，它的作用是标识一个变量或函数）。标识符的命名规则如下两个：（1）可使用数字、大/小写字母和下划线（_）,但第一个字符不能是数字。（2）C语言本身有自己的标识符（如main、printf、int等），这些特殊的标识符我们成为关键字。我们自定义的标识符不能和C语言的关键字重复，这是第二条规则。
l int a变量声明后，计算机系统就会为a这个变量分配一块大小合适的内存，这块内存可以用来存放数据。
l 有了变量a，就可以对a进行一些操作。“a = 20”称为赋值（用数学上的等号，但表达的意思截然不同）。赋值是将等号右边的值赋值给左边的变量，此时a就保存了20这个值了。
l “a = a+30”，这也是赋值（这个在数学上永远无法成立的式子，在计算机中就是赋值的意思）。同样将a+30的值（即50）赋值给左边的变量（即a），此时a就保存了50这个值了。
l 最后一行还是printf函数，函数的第一个参数是一个字符串，第二个参数是变量a，两个参数由逗号分隔开。printf函数会将第一个参数（字符串）输出到计算机屏幕上，“Now, variable a =”这句话是好理解的，但输出中怎么没有%d呢？对于这个问题，我们学完第3章才能回答，这里只做这样的解释，%d被变量a的值50代替了。
l 字符串末尾的“\n”代表换行符。换行符的实际效果是将光标移动到下一行的行首。
l 仔细观察，C程序中每一个具体的操作（不论是对数据的声明还是对数据的操作，或者函数调用），我们称为语句。C语言中语句是由分号结尾的。
【例1-2】新名词有变量、变量声明、数据类型、标识符、关键字、赋值、换行符、语句。【例1-2】能够处理数据，但还不能代表完整的C程序，下面我们花点时间认识一个更复杂的程序【例1-3】。
【例1-3】第3个程序（multi_function）
1 #include <stdio.h> 2 3 /* Use multi function */ 4 smile(){ 5 printf("^_^"); 6 } 7 8 main(){ 9 int money; 10 money = 100; 11 12 money = (money-20)*2; 13 smile(); 14 printf("I have money!\n%d dollars.",money); 15 }运行结果如下。
^_^ I have money! 160 dollars.l 前两个程序只定义了一个函数（即main函数），【例1-3】却定义了两个函数。而且函数的定义形式是类似的，函数名后面跟着一对儿圆括号()和一对儿花括号{}，花括号{}中间是函数的具体实现（即函数体）。
l smile函数定义只是用一条printf语句输出双引号内的笑脸“^_^”而已。因为笑脸后没有换行符“\n”，所以main函数中的printf输出紧跟着笑脸符号；而“I have money”后有换行符，所以“%d dollars.”另起一行输出。
l “money = (money-20)*2;”对于整体上的赋值语句暂且不提。“*”是数学中的乘法运算符，括号()是用来改变运算顺序的（比C更早期的程序设计主要是做数值计算的，继往开来，C语言也支持了很多数学运算，甚至可以说C语言以丰富的运算符和数据类型区分于C之后的C++、Java等语言）。
l 简述下【例1-3】的执行流程。main函数是所有程序的入口，即程序从“int money”函数声明开始执行，执行完“money = (money-20)*2;”后，开始了smile函数调用，C编译器会主动的去找smile函数定义，进而执行smile函数。当smile函数执行完，程序开始执行smile后的那一条printf语句（也是函数调用），执行完该printf函数后，整个程序也就结束了。
对比三个程序，总结如下：
（1） C语言是一系列函数的集合，并且总有一个main函数作为整个程序的入口和出口。
（2） 用户自己编写的函数，必修先定义后调用。
（3） 变量名、函数名必须是合法的标识符，且不能和C语言提供的那30多个关键字重复。
（4） C语言程序是由一条条语句构成的，语句以分号结尾。语句细分种类很多：变量声明语句、赋值语句、函数调用语句…
1.4 编程练习
光读C语言的书是不够的，应该试着自己编写程序，请读者练习下面的练习题。
1、编写一个程序输出你的姓名和地址。
2、编写一个程序，把你的年龄（岁）转换成天数，并输出两者的值。格式为“年龄：xx岁；天数yy天”。
3、编写一个能够产生下面输出的程序：
I love C very much!
I love C very much!
I love C very much!
Which nobody can deny!
程序除了main函数外还需要两个用户自定义的函数，一个用于把上面的示爱程序输出一次，一个用于把最后一行输出一次。
4、编写一个程序，创建一个名为num的整数变量，让程序把num的值设置为10，再让程序计算两个num的和以及num的平方。最后程序应该输出所有的3个值，并分别标志它们。
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