c语言

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。

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年代至今的有关程式开发工具，一般都支持符合ANSI C的语法。^[1]

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语言程式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。

对操作系统和系统使用程序以及需要对硬件进行操作的场合，用C语言明显优于其它解释型高级语言，有一些大型应用软件也是用C语言编写的。

C语言具有绘图能力强，可移植性，并具备很强的数据处理能力，因此适于编写系统软件，三维，二维图形和动画。它是数值计算的高级语言。

对于一个初学者，Microsoft Visual C++是一个比较好的软件。界面友好，功能强大，调试也很方便。这是微软出的一个C语言集成开发环境（IDE），主要有：VC++6.0、VS2005．VS2008．VS2010等，分为企业版和学生版等。对于初学者VC++6.0是比较容易上手的，但其对标准支持的不好可能使人养成不良的编程习惯。
　　
在unix/linux操作系统上，学习c语言一般使用vim/emacs来编辑源文件，使用gcc来编译源文件，使用make程序来管理编译过程。

早期发展

C语言的源头是ALGOL 60语言。（也称为A语言）

1963年，剑桥大学将ALGOL 60语言发展成为CPL(Combined Programming Language)语言。

1967年，剑桥大学的Matin Richards对CPL语言进行了简化，于是产生了BCPL语言。

1970年，美国贝尔实验室的Ken Thompson将BCPL进行了修改，并为它起了一个有趣的名字“B语言”。意思是将CPL语言煮干，提炼出它的精华。B语言是一种解释语言，没有类型之分，所以并不能有太大规模。

而在1973年，B语言也给人“煮”了一下，美国贝尔实验室的D.M.Ritchie在B语言的基础上最终设计出了一种新的语言，他取了BCPL的第二个字母作为这种语言的名字，这就是C语言。

流行

为了使UNIX操作系统推广，1977年Dennis M.Ritchie 发表了不依赖于具体机器系统的C语言编译文本《可移植的C语言编译程序》，即是著名的PCC（Portable C Compiler，可移植C编译器）。

1978年Brian W.Kernighian和Dennis M.Ritchie出版了名著《C语言程序》（The C Programming Language），从而使C语言成为当时世界上流行最广泛的高级程序设计语言。

制定标准

1988年，随着微型计算机的日益普及， C语言出现了许多版本。由于没有统一的标准，使得这些C语言之间出现了一些不一致的地方。为了改变这种情况，美国国家标准研究所(ANSI)为C语言制定了一套ANSI标准， 成为现行的C语言标准。在1990年，ISO再次采用了这种标准，所以也有一种别称叫“C90”。1999年，ISO对C语言进行了修订，简称“C99”。后来ANSI又采用了这种标准。

C语言发展迅速， 而且成为最受欢迎的语言之一， 主要因为它强大且灵活。许多著名的系统软件， 如DBASE Ⅲ PLUS、DBASE Ⅳ 都是由C语言编写的。用C语言加上一些汇编语言子程序， 就更能显示C语言的优势了，像PC-DOS、WORDSTAR等就是用这种方法编写的。最受人瞩目的C语言项目莫过于Linux内核了——一种类UNIX的自由开源内核。^[2]

新标准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。

C99中包括的特性：

1.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）。 

2.增强了预处理功能。例如： 

3.宏支持取可变参数 #define Macro(...) __VA_ARGS__ 

4.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。 

5.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） 

6.增加了新关键字 restrict, inline, _Complex, _Imaginary, _Bool 

7.支持 long long, long double _Complex, float _Complex 等类型 

8.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。 

9.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。 

10.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。 

11.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

12.格式化字符串中，利用 \u 支持 unicode 的字符。 

13.支持 16 进制的浮点数的描述。 

14.printf scanf 的格式化串增加了对 long long int 类型的支持。 

15.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。 

16.除了已有的 __line__ __file__ 以外，增加了 __func__ 得到当前的函数名。 

17.允许编译器化简非常数的表达式。 

18.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。 

19.取消了函数返回类型默认为 int 的规定。 

20.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。 

21.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_copy 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。 

但是各个公司对C99的支持所表现出来的兴趣不同。当GCC和其它一些商业编译器支持C99的大部分特性的时候[1]，微软和Borland却似乎对此不感兴趣。^[3]

简洁紧凑、灵活方便

C语言一共只有32个保留字，9种控制语句，程序书写自由，主要用小写字母表示。它把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。 C 语言可以象汇编语言一样对位、字节和地址进行操作， 而这三者是计算机最基本的工作单元。

运算符丰富

C的运算符包含的范围很广泛，共有种34个运算符。C语言把括号、赋值、强制类型转换等都作为运算符处理。从而使C的运算类型极其丰富表达式类型多样化，灵活使用各种运算符可以实现在其它高级语言中难以实现的运算。

数据结构丰富

C的数据类型有：整型、实型、字符型、数组类型、指针类型、结构体类型、共用体类型等。能用来实现各种复杂的数据类型的运算。并引入了指针概念，使程序效率更高。另外C语言具有强大的图形功能， 支持多种显示器和驱动器。且计算功能、逻辑判断功能强大。

C是结构式语言

结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰， 便于使用、维护以及调试。C语言是以函数形式提供给用户的，这些函数可方便的调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流向，从而使程序完全结构化。

程序设计自由度大

虽然C语言也是强类型语言，但它的语法比较灵活，允许程序编写者有较大的自由度。

可以直接对硬件进行操作

因此既具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多功能，能够象汇编语言一样对位、字节和地址进行操作，而这三者是计算机最基本的工作单元，可以用来写系统软件。

程序执行效率高

C语言程序生成代码质量高，一般只比汇编程序生成的目标代码效率低10~20%。

可移植性好

C语言适用范围大，C语言有一个突出的优点就是适合于多种操作系统， 如DOS、UNIX，也适用于多种机型。

安全性有缺陷

C语言的缺点主要是表现在数据的封装性上，这一点使得C在数据的安全性上做的有很大缺陷，这也是C和C++的一大区别。GNOME项目的GLib中的GObject对此进行了一些工作，可以使用。国人pingf编写的OOC-GCC也值得一试。

C语言的语法限制不太严格，对变量的类型约束不严格，影响程序的安全性，对数组下标越界不作检查等。

指针就是C语言的一大特色，可以说C语言优于其它高级语言的一个重要原因就是因为它有指针操作可以直接进行靠近硬件的操作，但是C的指针操作也给它带来了很多不安全的因素。C++ 在这方面做了很好的改进，在保留了指针操作的同时又增强了安全性。Java取消了指针操作，提高了安全性。

语言较难掌握

从应用的角度，C语言比其他高级语言较难掌握。传统的lint工具可以对大量常见错误进行侦测，流行的开源版本有splint。

结构特点

1、一个C语言源程序可以由一个或多个源文件组成。

2、每个源文件可由一个或多个函数组成。

3、一个源程序不论由多少个文件组成，都有一个且只能有一个main函数，即主函数。

4、源程序中可以有预处理命令(include 命令仅为其中的一种)，预处理命令通常应放在源文件或源程序的最前面。

5、每一个说明，每一个语句都必须以分号结尾。但预处理命令，函数头和花括号“}”之后不能加分号（struct、union等是例外）。

6、标识符，保留字之间必须至少加一个空格以示间隔。若已有明显的间隔符，也可不再加空格来间隔。

顺序结构

顺序结构的程序设计是最简单的，只要按照解决问题的顺序写出相应的语句就行，它的执行顺序是自上而下，依次执行。

分支结构

顺序结构的程序虽然能解决计算、输出等问题，但不能做判断再选择。对于要先做判断再选择的问题就要使用分支结构。分支结构的执行是依据一定的条件选择执行路径，而不是严格按照语句出现的物理顺序。分支结构的程序设计方法的关键在于构造合适的分支条件和分析程序流程，根据不同的程序流程选择适当的分支语句。分支结构适合于带有逻辑或关系比较等条件判断的计算，设计这类程序时往往都要先绘制其程序流程图，然后根据程序流程写出源程序，这样做把程序设计分析与语言分开，使得问题简单化，易于理解。程序流程图是根据解题分析所绘制的程序执行流程图。

循环结构

循环结构可以减少源程序重复书写的工作量，用来描述重复执行某段算法的问题，这是程序设计中最能发挥计算机特长的程序结构，C语言中提供四种循环，即goto循环、while循环、do –while循环和for循环。四种循环可以用来处理同一问题，一般情况下它们可以互相代替换，但一般不提倡用goto循环，因为强制改变程序的顺序经常会给程序的运行带来不可预料的错误。

顺序结构、分支结构和循环结构并不彼此孤立的，在循环中可以有分支、顺序结构，分支中也可以有循环、顺序结构，其实不管哪种结构，均可广义的把它们看成一个语句。在实际编程过程中常将这三种结构相互结合以实现各种算法，设计出相应程序，但是要编程的问题较大，编写出的程序就往往很长、结构重复多，造成可读性差，难以理解，解决这个问题的方法是将C程序设计成模块化结构。

模块化程序结构

 C语言的模块化程序结构用函数来实现，即将复杂的C程序分为若干模块，

每个模块都编写成一个C函数，然后通过主函数调用函数及函数调用函数来实现一大型问题的C程序编写，因此常说：C程序=主函数 子函数。 因此，对函数的定义、调用、值的返回等中要尤其注重理解和应用，并通过上机调试加以巩固。

掌握一些简单的算法：编程其实一大部分工作就是分析问题，找到解决问题的方法，再以相应的编程语言写出代码。这就要求掌握算法，根据的《C程序设计》教学大纲中，只要求掌握一些简单的算法，在掌握这些基本算法后，要完成对问题的分析就容易了。如两个数的交换、三个数的比较、选择法排序和冒泡法排序，这就要求要清楚这些算法的内在含义。

所谓保留字就是已被C语言本身使用， 不能作其它用途使用的字。例如不能用作变量名、函数名等。
由ANSI标准定义的C语言保留字共32个：

auto	double	int	struct	break	else	long	switch
case	enum	register	typedef	char	extern	return	union
const	float	short	unsigned	continue	for	signed	void
default	goto	sizeof	volatile	do	if	while	static

C语言由函数和变量组成。C的函数就像是Fortran中的子程序和函数。 

在C语言中，程序从main开始执行。main函数通过调用和控制其他函数进行工作。例如上面的printf。程序员可以自己写函数，或从库中调用函数。在上面的return 0;使得main返回一个值给调用程序的外壳，表明程序已经成功运行。

一个C语言的函数由返回值、函数名、参数列表（或void表示没有返回值）和函数体组成。函数体的语法和其它的复合的语句部分是一样的。

复合语句

C语言中的复合语句（或称语句块）的格式为：{语句;语句;……} 。

复合语句可以使得几个语句从文法上变成一个语句。

有时必须使用复合语句，否则会产生错误。例如，在运用循环语句的时候，如果循环体（即循环中执行部分）包含多个语句（以分号隔开），则必须使用花括号将他们合并成一个复合语句。如果不这么做，系统仅把第一个分号前的内容看做循环体。

需要注意的是，部分C编译器并不支持在任意位置使用复合语句。

条件语句

C语言有三种条件语句形式。两种是if，另一种是switch。

循环语句

C语言有三种形式的循环语句：

1.do
    <语句>
while (<表达式>);

2.while (<表达式>)
    <语句>;

3.for (<表达式1> ; <表达式2> ; <表达式3>)
    <语句>;
在while和do中，语句将运行到表达式的值为零时结束。在do...while语句中，循环将至少被运行一次。这三种循环结构可以互相转化。

跳转语句

跳转语句包括四种：goto，continue，break和return。

goto语句是无条件转移语句：

标记必须在当前函数中定义，使用“标记：”的格式定义。程式将跳到标记处继续运行。由于goto容易产生阅读上的困难，所以应该尽量少用。

continue语句用在循环语句中，作用是退出当前一轮的循环，马上开始下一轮循环。

break语句用在循环语句或switch中，作用是退出当前循环，跳到循环体外继续运行。但是使用break只能跳出一层循环。在要跳出多重循环时，可以使用goto使得程式更为简洁。

当一个函数运行退出后要返回一个值时，使用return。return可以跟一个表达式或变量。如果return后面没有值，将运行不返回值。

数组

如果一个变量名后面跟着一个有数字的中括号，这个声明就是数组声明。字符串也是一种数组。它们以ASCII的NUL作为数组的退出。要特别注意的是，方括内的索引值是从0算起的。

指针

如果一个变量声明时在前面使用 * 号，表明这是个指针型变量。换句话说，该变量存储一个地址，而 *（此处特指单目运算符 * ，下同。C语言中另有 双目运算符 * ） 则是取内容操作符，意思是取这个内存地址里存储的内容。指针是 C 语言区别于其他同时代高级语言的主要特征之一。

指针不仅可以是变量的地址，还可以是数组、数组元素、函数的地址。通过指针作为形式参数可以在函数的调用过程得到一个以上的返回值（不同于return(z)这样的仅能得到一个返回值。

指针是一把双刃剑，许多操作可以通过指针自然的表达，但是不正确的或者过分的使用指针又会给程序带来大量潜在的错误。

字符串

C语言的字符串其实就是char型数组，所以使用字符串并不需要引用库。但是C标准库确实包含了一些用于对字符串进行操作的函数，使得它们看起来就像字符串而不是数组。使用这些函数需要引用头文件<string.h>。

文件输入／输出

在C语言中，输入和输出是经由标准库中的一组函数来实现的。在ANSI/ISO C中，这些函数被定义在头文件<stdio.h>中。

标准输入／输出

有三个标准输入／输出是标准I/O库预先定义的：

stdin 标准输入 
stdout 标准输出 
stderr 输入输出错误 

函数

C语言的基本结构单位是函数。系统首先调用main函数（主函数），通过函数的嵌套调用，再调用其他函数。函数可以是系统自带的函数，也可以是用户定义的函数。C语言中，不允许函数的嵌套声明。^[4]

C语言的特色之一是：程序员必须亲自处理内存的分配细节。

C语言使用栈（Stack）来保存函数返回地址／栈祯基址、完成函数的参数传递和函数局部变量的存储。 如果程序需要在运行的过程中动态分配内存，可以利用堆（Heap）来实现。

基本上C程序的元素存储在内存的时候有3种分配策略：

静态分配

如果一个变量声明为全局变量或者是函数的静态变量，这个变量的存储将使用静态分配方式。静态分配的内存一般会被编译器放在数据段或代码段来存储，具体取决于实现。这样做的前提是，在编译时就必须确定变量的大小。 以IA32的x86平台及gcc编译器为例，全局及静态变量放在数据段的低端；全局及静态常量放在代码段的高端。

自动分配

函数的自动局部变量应该随着函数的返回会自动释放（失效），这个要求在一般的体系中都是利用栈（Stack）来满足的。相比于静态分配，这时候，就不必绝对要求这个变量在编译时就必须确定变量的大小，运行时才决定也不迟，但是C89仍然要求在编译时就要确定，而C99放松了这个限制。但无论是C89还是C99，都不允许一个已经分配的自动变量运行时改变大小。

所以说C函数永远不应该返回一个局部变量的地址。

要指出的是，自动分配也属于动态分配，甚至可以用alloca函数来像分配堆（Heap）一样进行分配，而且释放是自动的。

动态分配

还有一种更加特殊的情况，变量的大小在运行时有可能改变，或者虽然单个变量大小不变，变量的数目却有很大弹性，不能静态分配或者自动分配，这时候可以使用堆（Heap）来满足要求。ANSI C定义的堆操作函数是malloc、calloc、realloc和free。

使用堆（Heap）内存将带来额外的开销和风险。

C语言的特色之一是：语言不负责内存边界检查。

常用的C语言IDE（集成开发环境）有Microsoft Visual C++，Dev-C++，Code::Blocks，Borland C++，Watcom C++，Borland C++ Builder，GNU DJGPP C++，Lccwin32 C Compiler 3.1，High C，Turbo C，C-Free，win-tc 等等……

在ANSI标准化后，C语言的标准在一段相当的时间内都保持不变，尽管C继续在改进。（实际上，NormativeAmendment1在1995年已经开发了一个新的C语言版本。但是这个版本很少为人所知。）标准在90年代才经历了改进，这就是ISO9899:1999（1999年出版）。这个版本就是通常提及的C99。它被ANSI于2000年3月采用。
　　
在C99中包括的特性有：
　　
对编译器限制增加了，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)
　　
预处理增强了。例如：
　　
宏支持取参数 #define Macro(...) __VA_ARGS__
　　
使用宏的时候，参数如果不写，宏里用#，## 这样的东西会扩展成空串。(以前会出错的)
　　
支持// 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 这样的类型
　　
支持 <: :> <% %> %: %:%: ，等等奇怪的符号替代
　　
支持了不定长的数组。数组的长度就可以用变量了。声明类型的时候呢，就用 int a[*] 这样的写法。不过考虑到效率和实现，这玩意并不是一个新类型。所以就不能用在全局里，或者 struct union 里面，如果你用了这样的东西，goto 语句就受限制了。
　　
变量声明不必放在语句块的开头，for 语句提倡这么写 for(int i=0;i<100;++i) 就是说，int i 的声明放在里面，i 只在 for 里面有效。(VC没有遵守这条标准，i 在 for 外也有效)
　　
当一个类似结构的东西需要临时构造的时候，可以用(type_name){xx，xx，xx} 这有点像C++ 的构造函数
　　
初始化结构的时候现在可以这样写：
　　
struct {int a[3]， b;} hehe[] = { [0].a = ，[1].a = 2 };
　　
struct {int a， b， c， d;} hehe = { .a = 1，。c = 3，4， .b = 5} // 3，4 是对。c，.d 赋值的
　　
字符串里面，\u 支持 unicode 的字符
　　
支持 16 进制的浮点数的描述
　　
所以 printf scanf 的格式化串多支持了 ll / LL (VC6 里用的I64) 对应新的 long long 类型。
　　
浮点数的内部数据描述支持了新标准，这个可以用 #pragma 编译器指定
　　
除了已经有的 __line__ __file__ 以外，又支持了一个__func__ 可以得到当前的函数名
　　
对于非常数的表达式，也允许编译器做化简
　　
修改了对于/ % 处理负数上的定义，比如老的标准里-22 / 7 = -3，-22 % 7 = -1 而现在-22 / 7 = -4，-22 % 7 = 6
　　
取消了不写函数返回类型默认就是 int 的规定
　　
允许 struct 定义的最后一个数组写做[] 不指定其长度描述
　　
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>有点泛型味道的数学函数 <tgmath.h> 跟浮点数有关的<fenv.h>。<stdarg.h>里多了一个 va_copy 可以复制。.. 的参数。<time.h> 里多了个 struct tmx 对 struct tm做了扩展
　　
输入输出对宽字符还有长整数等做了相应的支持
　

基于TC中的graphics.h

　　
Turbo C提供了非常丰富的图形函数，所有图形函数的原型均在graphics. h中，本节主要介绍图形模式的初始化、独立图形程序的建立、基本图形功能、图形窗口以及图形模式下的文本输出等函数。另外，使用图形函数时要确保有显示器图形驱动程序*BGI，同时将集成开发环境Options/Linker中的Graphicslib选为on，只有这样才能保证正确使用图形函数。图形模式的初始化不同的显示器适配器有不同的图形分辨率。即是同一显示器适配器，在不同模式下也有不同分辨率。因此，在屏幕作图之前，必须根据显示器适配器种类将显示器设置成为某种图形模式，在未设置图形模式之前，微机系统默认屏幕为文本模式(80列，25行字符模式)，此时所有图形函数均不能工作。设置屏幕为图形模式，可用下列图形初始化函数：
　　
void far initgraph(int far *gdriver， int far *gmode，char *path);
　　
其中gdriver和gmode分别表示图形驱动器和模式，path是指图形驱动程序所在的目录路径。有关图形驱动器、图形模式的符号常数及对应的分辨率见下表。
　　
图形驱动程序由Turbo C出版商提供，文件扩展名为。BGI。根据不同的图形适配器有不同的图形驱动程序。例如对于EGA、 VGA 图形适配器就调用驱动程序EGAVGA.BGI。