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选择C语言的理由

在过去40多年里,C语言已成为最重要、最流行的编程语言之一。它的成长归功于使用过的人都对它很满意。过去20多年里,虽然许多人都从C语言转而使用其他编程语言(如,C++、Objective C、Java等),但是C语言仍凭借自身实力在众多语言中脱颖而出。在学习C语言的过程中,会发现它的许多优点(见图1.1)。下面,我们来看看其中较为突出的几点。

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图1.1 C语言的优点

1 设计特性

C是一门流行的语言,融合了计算机科学理论和实践的控制特性。C语言的设计理念让用户能轻松地完成自顶向下的规划、结构化编程和模块化设计。因此,用C语言编写的程序更易懂、更可靠。

2 高效性

C是高效的语言。在设计上,它充分利用了当前计算机的优势,因此C程序相对更紧凑,而且运行速度很快。实际上,C语言具有通常是汇编语言才具有的微调控制能力(汇编语言是为特殊的中央处理单元设计的一系列内部指令,使用助记符来表示;不同的CPU系列使用不同的汇编语言),可以根据具体情况微调程序以获得最大运行速度或最有效地使用内存。

3 可移植性

C是可移植的语言。这意味着,在一种系统中编写的C程序稍作修改或不修改就能在其他系统运行。如需修改,也只需简单更改主程序头文件中的少许项即可。大部分语言都希望成为可移植语言,但是,如果经历过把IBM PC BASIC程序转换成苹果BASIC(两者是近亲),或者在UNIX系统中运行IBM大型机的FORTRAN程序的人都知道,移植是最麻烦的事。C语言是可移植方面的佼佼者。从8位微处理器到克雷超级计算机,许多计算机体系结构都可以使用C编译器(C编译器是把C代码转换成计算机内部指令的程序)。但是要注意,程序中针对特殊硬件设备(如,显示监视器)或操作系统特殊功能(如,Windows 8或OS X)编写的部分,通常是不可移植的。

由于C语言与UNIX关系密切,UNIX系统通常会将C编译器作为软件包的一部分。安装Linux时,通常也会安装C编译器。供个人计算机使用的C编译器很多,运行各种版本的Windows和Macintosh(即,Mac)的PC都能找到合适的C编译器。因此,无论是使用家庭计算机、专业工作站,还是大型机,都能找到针对特定系统的C编译器。

4 强大而灵活

C语言功能强大且灵活(计算机领域经常使用这两个词)。例如,功能强大且灵活的UNIX操作系统,大部分是用C语言写的;其他语言(如,FORTRAN、Perl、Python、Pascal、LISP、Logo、BASIC)的许多编译器和解释器都是用C语言编写的。因此,在UNIX机上使用FORTRAN时,最终是由C程序生成最后的可执行程序。C程序可以用于解决物理学和工程学的问题,甚至可用于制作电影的动画特效。

5 面向程序员

C语言是为了满足程序员的需求而设计的,程序员利用C可以访问硬件、操控内存中的位。C语言有丰富的运算符,能让程序员简洁地表达自己的意图。C没有Pascal严谨,但是却比C++的限制多。这样的灵活性既是优点也是缺点。优点是,许多任务用C来处理都非常简洁(如,转换数据的格式);缺点是,你可能会犯一些莫名其妙的错误,这些错误不可能在其他语言中出现。C语言在提供更多自由的同时,也让使用者承担了更大的责任。

另外,大多数C实现都有一个大型的库,包含众多有用的C函数。这些函数用于处理程序员经常需要解决的问题。

6 缺点

人无完人,金无足赤。C语言也有一些缺点。例如,前面提到的,要享受用C语言自由编程的乐趣,就必须承担更多的责任。特别是,C语言使用指针,而涉及指针的编程错误往往难以察觉。有句话说的好:想拥有自由就必须时刻保持警惕。

C语言紧凑简洁,结合了大量的运算符。正因如此,我们也可以编写出让人极其费解的代码。虽然没必要强迫自己编写晦涩的代码,但是有兴趣写写也无妨。试问,除C语言外还为哪种语言举办过年度混乱代码大赛[1]?

瑕不掩瑜,C语言的优点比缺点多很多。我们不想在这里多费笔墨,还是来聊聊C语言的其他话题。

C语言的应用范围

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使用C语言的7个步骤

C是编译型语言。如果之前使用过编译型语言(如,Pascal或FORTRAN),就会很熟悉组建C程序的几个基本步骤。但是,如果以前使用的是解释型语言(如,BASIC)或面向图形界面语言(如,Visual Basic),或者甚至没接触过任何编程语言,就有必要学习如何编译。别担心,这并不复杂。首先,为了让读者对编程有大概的了解,我们把编写C程序的过程分解成7个步骤(见图1.3)。注意,这是理想状态。在实际的使用过程中,尤其是在较大型的项目中,可能要做一些重复的工作,根据下一个步骤的情况来调整或改进上一个步骤。

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图1.3 编程的7个步骤

1 第1步:定义程序的目标

在动手写程序之前,要在脑中有清晰的思路。想要程序去做什么首先自己要明确自己想做什么,思考你的程序需要哪些信息,要进行哪些计算和控制,以及程序应该要报告什么信息。在这一步骤中,不涉及具体的计算机语言,应该用一般术语来描述问题。

2 第2步:设计程序

对程序应该完成什么任务有概念性的认识后,就应该考虑如何用程序来完成它。例如,用户界面应该是怎样的?如何组织程序?目标用户是谁?准备花多长时间来完成这个程序?

除此之外,还要决定在程序(还可能是辅助文件)中如何表示数据,以及用什么方法处理数据。学习C语言之初,遇到的问题都很简单,没什么可选的。但是,随着要处理的情况越来越复杂,需要决策和考虑的方面也越来越多。通常,选择一个合适的方式表示信息可以更容易地设计程序和处理数据。

再次强调,应该用一般术语来描述问题,而不是用具体的代码。但是,你的某些决策可能取决于语言的特性。例如,在数据表示方面,C的程序员就比Pascal的程序员有更多选择。

3 第3步:编写代码

设计好程序后,就可以编写代码来实现它。也就是说,把你设计的程序翻译成C语言。这里是真正需要使用C语言的地方。可以把思路写在纸上,但是最终还是要把代码输入计算机。这个过程的机制取决于编程环境,我们稍后会详细介绍一些常见的环境。一般而言,使用文本编辑器创建源代码文件。该文件中内容就是你翻译的C语言代码。程序清单1.1是一个C源代码的示例。

程序清单1.1 C源代码示例

#include <stdio.h>int main(void){ int dogs; printf("How many dogs do you have?n"); scanf("%d", &dogs); printf("So you have %d dog(s)!n", dogs); return 0;}

在这一步骤中,应该给自己编写的程序添加文字注释。最简单的方式是使用C的注释工具在源代码中加入对代码的解释。第2章将详细介绍如何在代码中添加注释。

4 第4步:编译

接下来的这一步是编译源代码。再次提醒读者注意,编译的细节取决于编程的环境,我们稍后马上介绍一些常见的编程环境。现在,先从概念的角度讲解编译发生了什么事情。

前面介绍过,编译器是把源代码转换成可执行代码的程序。可执行代码是用计算机的机器语言表示的代码。这种语言由数字码表示的指令组成。如前所述,不同的计算机使用不同的机器语言方案。C编译器负责把C代码翻译成特定的机器语言。此外,C编译器还将源代码与C库(库中包含大量的标准函数供用户使用,如printf()和scanf())的代码合并成最终的程序(更精确地说,应该是由一个被称为链接器的程序来链接库函数,但是在大多数系统中,编译器运行链接器)。其结果是,生成一个用户可以运行的可执行文件,其中包含着计算机能理解的代码。

编译器还会检查C语言程序是否有效。如果C编译器发现错误,就不生成可执行文件并报错。理解特定编译器报告的错误或警告信息是程序员要掌握的另一项技能。

5 第5步:运行程序

传统上,可执行文件是可运行的程序。在常见环境(包括Windows命令提示符模式、UNIX终端模式和Linux终端模式)中运行程序要输入可执行文件的文件名,而其他环境可能要运行命令(如,在VAX中的VMS[2])或一些其他机制。例如,在Windows和Macintosh提供的集成开发环境(IDE)中,用户可以在IDE中通过选择菜单中的选项或按下特殊键来编辑和执行C程序。最终生成的程序可通过单击或双击文件名或图标直接在操作系统中运行。

6 第6步:测试和调试程序

程序能运行是个好迹象,但有时也可能会出现运行错误。接下来,应该检查程序是否按照你所设计的思路运行。你会发现你的程序中有一些错误,计算机行话叫作bug。查找并修复程序错误的过程叫调试。学习的过程中不可避免会犯错,学习编程也是如此。因此,当你把所学的知识应用于编程时,最好为自己会犯错做好心理准备。随着你越来越老练,你所写的程序中的错误也会越来越不易察觉。

将来犯错的机会很多。你可能会犯基本的设计错误,可能错误地实现了一个好想法,可能忽视了输入检查导致程序瘫痪,可能会把圆括号放错地方,可能误用C语言或打错字,等等。把你将来犯错的地方列出来,这份错误列表应该会很长。

看到这里你可能会有些绝望,但是情况没那么糟。现在的编译器会捕获许多错误,而且自己也可以找到编译器未发现的错误。在学习本书的过程中,我们会给读者提供一些调试的建议。

7 第7步:维护和修改代码

创建完程序后,你发现程序有错,或者想扩展程序的用途,这时就要修改程序。例如,用户输入以Zz开头的姓名时程序出现错误、你想到了一个更好的解决方案、想添加一个更好的新特性,或者要修改程序使其能在不同的计算机系统中运行,等等。如果在编写程序时清楚地做了注释并采用了合理的设计方案,这些事情都很简单。

最经典的学习C语言的书:

C Primer Plus 第6版

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《C Primer Plus(第6版)中文版》是一本经过仔细测试、精心设计的完整C语言教程,它涵盖了C语言编程中的核心内容。《C Primer Plus(第6版)中文版》作为计算机科学的经典著作,讲解了包含结构化代码和自顶向下设计在内的程序设计原则。与以前的版本一样,作者的目标仍旧是为读者提供一本入门型、条理清晰、见解深刻的C语言教程。作者把基础的编程概念与C语言的细节很好地融合在一起,并通过大量短小精悍的示例同时演示一两个概念,通过学以致用的方式鼓励读者掌握新的主题。每章末尾的复习题和编程练习题进一步强化了*重要的信息,有助于读者理解和消化那些难以理解的概念。本书采用了友好、易于使用的编排方式,不仅适合打算认真学习C语言编程的学生阅读,也适合那些精通其他编程语言,但希望更好地掌握C语言这门核心语言的开发人员阅读。《C Primer Plus(第6版)中文版》在之前版本的基础之上进行了全新升级,它涵盖了C语言*新的进展以及C11标准的详细内容。本书还提供了大量深度与广度齐备的教学技术和工具,来提高你的学习。

C和指针

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全球畅销30余年的C语言编程入门书籍、C指针经典之作2020新版,ACCU主席Francis,Glassborow倾力推荐,提供宝贵的提示和智慧的警告。

本书是为水平较高的C程序员和学生量身打造的,为那些需要深入理解C编程语言的人提供了以全面详尽的资源。本书对指针的基础知识和高级特性进行了全面且深入的讲解与探索,确保C程序员能够将指针的强大功能融入到他们的C程序中。本书内容覆盖全面,对C编程惯用法进行了详细解释,还对C指针的一些高级主题进行了深入讨论,对于高水平的学生和C程序员来说,本书是相当有价值的教程和参考资料。

本书内容:

提供了完整的背景信息,以方便读者全面理解C语言;

全面介绍了指针的内容,包括语法、有效使用指针的艺术,以及指针的常见编程惯用法;

对实现通用抽象数据结构的不同方法进行了比较;

使用简单、熟悉的写作风格来清楚解释难度较大的主题,并使用大量的插图和图表将复杂的概念进行可视化;

讨论了编程技巧、效率、可移植性和软件工程等问题,并利用“警告”的方式对一些常见的编程陷阱进行了标注;

介绍了C标准库中的每一个函数。

进阶经典书

C专家编程

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C语言程序设计和C++经典著作讲述编程思想,软件开发宝典,全球畅销30余年,中文版累销10万册,C和指针系列丛书,ACCU主席倾力推荐。

这是一本非常与众不同的C语言图书,本书采用轻松、对话式的方式,介绍了作者在实践经验中总结出的许多令人吃惊的案例:将太空探测器炸毁到金星的软件;能关闭整个AT&T电话系统的C语言bug;C程序员工作面试的秘密;程序员为什么分不清万圣节和圣诞节;一个完整的BASIC解释器的C代码。

本书揭示了世界上卓-越的C程序员使用的编码技术。本书尽管以C语言为主题,但还是对C++进行了简单介绍。C程序员无须花费数周的时间就可以理解这些C++知识。

本书涵盖了IBM和UNIX系统,真正做到了C语言学习的寓教于乐,对于想要了解更多C语言实现、实用技巧以及C语言奇闻异事的读者来说,本书是必备读物。

C 陷阱与缺陷

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1.ACCU主席Francis Glassborow倾力推荐,影响了国内外好几代程序员的经典作品;2.C++业界资深技术大神、C++标准委员会成员、C++沉思录作者Andrew Koenig的成名著作;3.全球畅销30余年,中文版累销100000+册;4.本书的出发点不是要批判C语言,而是要帮助C程序员绕过编程过程中的陷阱和障碍。

聆听大师教诲 掌握编程精髓

本书对会让程序预期行为与实际行为产生很大不同的C语言特性进行了详细介绍。本书通过具体的案例和有帮助的建议来演示并介绍C语言中的这些陷阱与缺陷。本书每章末尾还包含了一些思考和相应的讨论。即使是C编程专家,也会经常遇到一些需要数天调试才能修复的问题。本书中的每个示例都会让C程序员陷入困境,本书将通过展示这些困境来帮助读者预防这些问题。

除了书中的这些示例之外,本书还提供了下面这些建议:避免离一(off-by-one)错误;理解和构建函数声明;理解指针和数组之间的微妙关系。

本书源自作者十多年的C编程经验总结,对于任何曾经编写过C程序的人来说(无论是新手还是专家),本手都是理想的阅读资料。

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