C语言是什么(非常详细)

编程语言有很多种,常用的有C语言、C++、Java、C#、Python、PHP、JavaScript、Go语言、Rust、Objective-C、Swift、汇编语言等,对于大部分程序员,C语言是学习编程的第一门语言,很少有不了解C的程序员。

C语言除了能让你了解编程的相关概念,带你走进编程的大门,还能让你明白程序的运行原理,比如:
  • 计算机的各个部件是如何交互的;
  • 程序在内存中是一种怎样的状态;
  • 一个程序究竟是如何执行的;
  • 操作系统和应用程序之间有着怎样的爱恨情仇。

这些底层知识决定了你的发展高度,也决定了你的职业生涯。如果你希望成为出类拔萃的人才,而不仅仅是码农,这么这些知识就是不可逾越的。也只有学习C语言,才能更好地了解它们。有了足够的基础,以后学习其他语言,会触类旁通,很快上手,7 天了解一门新语言不是神话。

具体来说,这些知识包括:计算机组成原理 + 计算机网络 + 操作系统 + 数据结构 + 算法 + 编译原理,它们是所有大厂程序员都要了解/掌握的。

C语言概念少,词汇少,只包含了基本的编程元素,所以它相对比较简单。对初学者来说,学习C语言的成本小,时间短,结合本教程,可以快速掌握基本的编程技能。

C语言发布于 1972 年,今天已经 50 多岁了,是一个不折不扣的“大叔”或者“大爷”。

但是呢,现在的C语言依然非常流行,每一个科班出身的程序员都必学C语言。在世界编程语言排行榜中,C语言常年霸占着前三名的位置:通常是第二名,有时候是第一名或者第三名。

你可以转到 TIOBE 查看所有编程语言的历史排名和市场份额。

C语言的诞生

在计算机的发展历史中,有一个非常重要的操作系统,叫做 Unix。Unix 是现代操作系统的开山鼻祖,很多著名操作系统都受到 Unix 的影响,比如 Linux 和 macOS:
  • Linux 是模仿 Unix 开发出来的,也就是山寨;
  • macOS 是在某个版本的 Unix 的基础上演化而来的,也就是二次开发。

Unix 的第一个版本在 1969 年发布,并使用B语言编写。但是B语言有很多缺陷,开发起来非常不顺手,所以 Dennis Ritchie 对它进行了一系列重大改进,并于 1972 年完成。为了突出它和B语言的区别,Dennis Ritchie 又给它起了一个新的名字,叫做C语言。
Dennis Ritchie(丹尼斯·里奇)是 Unix 作者之一,也是C语言发明者,于 2011-10-13 去世,享年 70 岁。

丹尼斯里奇照片

C语言的初衷非常简单,就是被设计成一种非常高效的、可以操作硬件的系统级编程语言,然后帮助团队开发 Unix 操作系统。

到了 1973 年,Unix 的大部分功能都被C语言重写(重构),大大增强了 Unix 在不同硬件平台的可移植性,这标志着 Unix 的初步成熟,也标志着C语言的初步成熟(因为C语言可以用于大型项目开发了)。

你看,C语言只是开发 Unix 过程中的一个副产品!Unix 是伟大的,它的副产品C语言也跟着伟大起来了。

类似的例子还有 Linux 和 Git。

Linux 是一个免费开源的操作系统,由许多大佬共同维护和开发。Linux 的原始作者叫 Linus Torvalds(林纳斯·托瓦兹),为了管理大家的代码,刚开始他使用一款叫做 BitKeeper 的版本控制工具,但是到 2005 年,BitKeeper 作者想让 Linus Torvalds 付费,Linus Torvalds 觉得有违开源精神,于是果断拒绝了。

紧接着,Linus Torvalds 就自己写了一个更好的版本控制工具,叫做 Git。到了 2005 年 7 月,Linux 正式开始使用 Git 管理大家的代码。

Git 是 Linux 的副产品,它随着 Linux 的伟大而变得知名。现在,Git 已经超越 SVN,变成了最流行的版本控制工具,大部分开发团队都在使用。作为程序员,我们也必须要学习 Git 的使用。

咳咳,你看看这些大佬程序员,如果发现没有合适的轮子,就自己造轮子!而C语言,就是 Unix 开发过程中用到的一个轮子。

C语言难学吗?

和 Java、C++、Python、C#、JavaScript 等更加高级和复杂编程语言相比,C语言涉及到的编程概念少,附带的标准库小,所以整体比较简洁,容易学习,非常适合初学者入门。

C语言非常简单

编程语言的发展大概经历了以下几个阶段:

汇编语言 --> 面向过程编程 --> 面向对象编程和泛型编程

  • 汇编语言是低级语言,诞生于编程语言的拓荒年代,主要是面向机器,而不是面向开发者,所以抽象程度不高。汇编非常底层,直接和计算机硬件打交道,开发起来异常繁琐,令人吐血。
  • C语言是面向过程的编程语言,已经脱离了计算机硬件,写出来的代码非常容易看懂,更加接近“人类语言”,而不是“机器语言”,所以我们把C语言定义为高级语言。
  • Java、C++、Python、C#、JavaScript 是比C语言还高级的语言,它们在面向过程的基础上又增加了很多概念,包括面向对象编程、泛型编程、函数式编程等。

初学者往往都不了解硬件,从汇编起步是一个艰难的过程,所以不推荐这样做。而 Java、C++、Python、C#、JavaScript 又太高级太复杂,涉及到诸多概念和思想,学习起来有点重,可能会消化不了,所以我推荐从C语言开始学习编程。

通过阅读本教程,一两个月就可以做出小型项目,比如学生信息管理系统、贪吃蛇小游戏等。

另外要记住,学习C语言有两个重要目标:
  • 一个是掌握常用的编程技能,能够写出简单的代码,比如上面提到的小型项目;
  • 一个是了解软件开发的基础和原理,修炼好内功,包括计算机组成原理 + 计算机网络 + 操作系统 + 数据结构 + 算法 + 编译原理等,它们是所有专业程序员都要了解/掌握的。

必须要学习C语言吗?

C语言是一个老古董了,初学者如果不打算搞单片机/嵌入式开发,那么即使学了,一时半会可能也用不上(那些底层/系统开发和关键组件开发,离初学者太远),看起来有点鸡肋。然而,几乎所有大学的计算机/软件专业都将C语言作为必修课,这又是为什么呢?难道真的是因为大学教育落后吗?

当然不是!

C语言是一门基础语言,很多其它的课程都依赖C语言;如果你不了解C语言,那么这些课程是学习不了的。

不妨举几个例子:
  • 编译原理课程通常以C语言为例讲解,因为C语言的编译过程相对简单、规范和透明,适合教学。
  • 数据结构课程通常使用C语言编程,因为C语言比较底层,能够让大家看到数据结构的各种细节。另外,数据结构是一种被频繁调用的组件,必须要追求效率,C语言再合适不过了。
  • 学习操作系统原理(内存、进程、线程、通信等)也要具备C语言基础,否则是学不明白的。

C语言是一门面向计算机的语言,它能帮助我们快速了解底层。而其它的高级语言(Python、Java、C# 等)是面向用户的,它能让我们快速上手,搞出点实用的工具来,比如桌面软件、网站、APP 等。

借助C语言学习原理,相当于修炼内功;使用其它语言开发程序,相当于精通招式。既有内功也有招式,才是一名合格的程序员。

从整体上讲,计算机软件大概可以分为两种:
  • 一种是基础设施,比如操作系统、数据库、浏览器、云计算系统、大数据系统、编译器/编程语言、通信协议、区块链、标准库/运行库、算法实现等。
  • 一种是应用软件,比如桌面软件、APP、网站、小程序等。

内功不扎实的话,开发一般的应用软件是没问题的,这也是各家互联网公司前些年在做的事情。但是,要想开发高性能的软件,或者开发基础设施,那绝对是不行的,门都没有。

互联网已经不再是浪潮之巅,只搞简单的应用软件越来越没有前途,所以各家公司也在慢慢下沉,越来越重视根基了。

这意味着,编程不再是一种小把戏,而是逐渐演变成了一种技术,或者一种科研,你需要系统性地学习理论和基础,那种「上几个月培训班就能找份月入过万的工作」的时代已经越来越远了。

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