C語言概述

1.什么是C語言

C語言就是人和計算機交流的一種語言
語言是用來交流溝通的，有一方說，有另一方聽，必須有兩方參與，這是語言最重要的功能：

• 說的一方傳遞資訊，聽的一方接收資訊；
• 說的一方下達指令，聽的一方遵循命令做事情，

語言是人和人交流，C語言是人和機器交流，只是，人可以不聽另外一個人，但是，計算機是無條件服從，
語言有獨特的語法規則和定義，雙方必須遵循這些規則和定義才能實作真正的交流，
最早的時候使用的是機器語言(01001)，后面發展為匯編語言,匯編語言相對于機器語言易懂一些，匯編語言依賴于暫存器，不同的機器可能沒有暫存器，之后出現了高級語言
編譯：將高級語言轉換為計算機能夠識別的二進制指令，

2.C語言特點

2.1優點

• 代碼量小
• 執行速度快
• 功能強大
• 編程自由

2.2缺點

• 寫代碼實作周期長
• 可移植性差
• 過于自由,經驗不足易出錯
• 對平臺庫依賴較多

2.3C語言應用領域

C語言的應用極其廣泛，從網站后臺，到底層作業系統，從多媒體應用到大型網路游戲，均可使用C語言來開發：

• C語言可以寫網站后臺程式
• C語言可以專門針對某個主題寫出功能強大的程式庫
• C語言可以寫出大型游戲的引擎
• C語言可以寫出另一個語言來
• C語言可以寫作業系統和驅動程式，并且只能用C語言撰寫
• 任何設備只要配置了微處理器，就都支持C語言，從微波爐到手機，都是由C語言技術來推動的

2.4C語言簡潔

C語言僅有32個關鍵字，9種控制陳述句，34種運算子，卻能完成無數的功能：

3.書寫第一個C語言程式

3.1 Visual Studio基礎使用

• 使用Visual studio 2019集成開發環境,先創建專案,選擇代碼檔案夾
• 解決方案資源管理器管理代碼
  
• 創建的代碼放在專案中,在解決方案資源管理器中的源檔案中創建.C檔案,源檔案右擊-->添加-->新建項-->選擇C++-->更改檔案后綴-->添加
  
  
  書寫第一個代碼

// 預處理指令,在預編譯時處理
// #include 包含stdio.h頭檔案
// stdio.h頭檔案包含了一些函式
// 兩個//表示注釋
// 符號與()結合,代表一個函式
// main() main函式也稱作是主函式,整個程式中有且僅有一個main函式,程式從main函式開始執行
// int代表main函式結束之后的回傳值型別,C語言中可以不寫回傳值,在C++中必須要寫
// return代表結束這個函式,回傳值,回傳值的型別和函式定義時的回傳值型別一致
// {}里面的是函式體,所有需要執行的代碼必須寫在{}中
// 每一條代碼必須以分號(;)結尾
// printf是一個庫函式,printf()就是函式呼叫
#include <stdio.h>   

int main()
{
	printf("Hello world\n");//列印到終端
	printf("Evan zhang");
	return 0;
}

• 執行代碼,ctrl+F5
  

3.2 使用文本編輯器撰寫代碼

• C代碼先編譯后執行,首先將C代碼保存,windows命令列界面下，默認是沒有gcc編譯器，我們需要配置一下環境，由于我們安裝了Qt，Qt是一個集成開發環境，內部集成gcc編譯器，配置一下環境變數即可使用gcc，
  
• 編譯代碼,安裝Qt之后,在Qt安裝目錄(D:\Qt\Tools\mingw1120_64\bin)下,有gcc.exe是進行編譯代碼的
  
• wind+R-->cmd-->打開終端,使用gcc -v查看gcc是否可用,如果找不到就說明沒有配置環境變數
  
• 如果想讓計算機能夠執行gcc,比如讓計算機能夠找到gcc--就是配置環境變數(配置環境變數之后要重啟終端)
  
  
  
  windows中的幾個命令

1. cls 清屏
2. dir 查看當前檔案夾下有哪些檔案

編譯代碼

gcc 檔案絕對路徑 -o 目標檔案

上述方法要寫路徑,比較麻煩,可以在源代碼檔案夾下打開cmd,cmd直接切換到該目錄下,這樣就不用添加路徑了

gcc 源檔案 -o 編譯檔案名

• 直接使用編譯后的檔案進行執行代碼
  

4.c語言編譯步驟

C代碼編譯成可執行程式經過4步：
1）預處理：宏定義展開、頭檔案展開、條件編譯等，同時將代碼中的注釋洗掉，這里并不會檢查語法
2）編譯：檢查語法，將預處理后檔案編譯生成匯編檔案
3）匯編：將匯編檔案生成目標檔案(二進制檔案)
4）鏈接：C語言寫的程式是需要依賴各種庫的，所以編譯之后還需要把庫鏈接到最終的可執行程式中去

4.1分步編譯

預處理：gcc -E hello.c -o hello.i
編  譯：gcc -S hello.i -o hello.s
匯  編：gcc -c hello.s -o hello.o
鏈  接：gcc    hello.o -o hello

1. 預處理

• include可以包含任何檔案,可以是.h檔案,也可以包含.c檔案;.h檔案是頭檔案

#include <stdio.h>
#include <a.c>

• 注釋在編譯完之后被洗掉,注釋有兩種方法,單行注釋//,多行注釋/**/
• 預處理時會將宏替換,將宏用后面的運算式進行替換
• c語言每條陳述句都有分號,如果缺失分號,是可以進行預處理的,預處理的時候是不會檢查語法錯誤的

#include <stdio.h>
#define PI 3.14 // #define表示定義一個宏
int main()
{
	printf("Hello world %lf\n",PI);//列印到終端
	printf("Evan zhang");
	return 0;
}

• 條件編譯,可以用來注釋,在編譯的時候選擇性的編譯

#include <stdio.h>
#define PI 3.14 // #define表示定義一個宏
int main()
{
	#if 0   // 不成立,中間內容不進行編譯,#if 1進行編譯
	printf("Hello world %lf\n",PI);//列印到終端
	printf("Evan zhang");
	#endif
	return 0;
}

2. 編譯
將預處理檔案編譯成匯編檔案(.s檔案),編譯會檢查語法錯誤

gcc -S hello.i -o hello.s

3. 匯編
將匯編檔案轉換為二進制檔案(.o)

gcc -c hello.s -o hello.o

4. 鏈接
二進制檔案是執行不了的,需要進行鏈接,鏈接需要設定運行的環境比如堆和堆疊的空間,還有一些庫檔案

gcc    hello.o -o hello

5.system庫函式

作用:在程式中啟動另外一個程式
引數:待啟動程式的路徑名(有些程式在環境變數中能找到,不用加路徑)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	//system啟動程式,如果這個程式系統在環境變數中能找到,不用加路徑
	//如果環境變數中找不到,需要加路徑
	//windows路徑以\\或/進行分割
	//c語言中\表示轉義字符,代表特殊含義
	system("D:\\LXmusic_install\\lx-music-desktop\\lx-music-desktop.exe");
	printf("Hello world\n");//列印到終端
	printf("Evan zhang");
        system("pause");  // pause程式的作用是等待用戶輸入任意按鍵
	return 0;
}

6.CPU內部結構與暫存器(了解)

6.1 64位和32位系統區別

• 暫存器是CPU內部最基本的存盤單元
• CPU對外是通過總線(地址、控制、資料)來和外部設備互動的，總線的寬度是8位，同時CPU的暫存器也是8位，那么這個CPU就叫8位CPU
• 如果總線是32位，暫存器也是32位的，那么這個CPU就是32位CPU
• 有一種CPU內部的暫存器是32位的，但總線是16位，準32為CPU
• 所有的64位CPU兼容32位的指令，32位要兼容16位的指令，所以在64位的CPU上是可以識別32位的指令
• 在64位的CPU構架上運行了64位的軟體作業系統，那么這個系統是64位
• 在64位的CPU構架上，運行了32位的軟體作業系統，那么這個系統就是32位
• 64位的軟體不能運行在32位的CPU之上
• GPU主要用于運算浮點型數字運算
  
• 64位的總線也不會訪問到2^64次方的地址
• 暫存器就是存cpu運算所需要的資料

6.2暫存器名稱

6.3暫存器\快取\記憶體之間的關系

按與CPU遠近來分，離得最近的是暫存器，然后快取(CPU快取)，最后記憶體，

CPU計算時，先預先把要用的資料從硬碟讀到記憶體，然后再把即將要用的資料讀到暫存器，于是 CPU<--->暫存器<--->記憶體，這就是它們之間的資訊交換，

那為什么有快取呢？因為如果經常操作記憶體中的同一址地的資料，就會影響速度，于是就在暫存器與記憶體之間設定一個快取，

因為從快取提取的速度遠高于記憶體，當然快取的價格肯定遠遠高于記憶體，不然的話，機器里就沒有記憶體的存在，

由此可以看出，從遠近來看：CPU〈---〉暫存器〈---> 快取 <---> 記憶體，

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