C語言概述

1.什麼是C語言

C語言就是人和電腦交流的一種語言
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：

• 說的一方傳遞信息，聽的一方接收信息；
• 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，電腦是無條件服從。
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現真正的交流。
最早的時候使用的是機器語言(01001)，後面發展為彙編語言,彙編語言相對於機器語言易懂一些，彙編語言依賴於寄存器，不同的機器可能沒有寄存器。之後出現了高級語言
編譯：將高級語言轉換為電腦能夠識別的二進位指令。

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

• 寫代碼實現周期長
• 可移植性差
• 過於自由,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，從網站後臺，到底層操作系統，從多媒體應用到大型網路游戲，均可使用C語言來開發：

• C語言可以寫網站後臺程式
• 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語言可以寫操作系統和驅動程式，並且只能用C語言編寫
• 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種控制語句，34種運算符，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,先創建項目,選擇代碼文件夾
• 解決方案資源管理器管理代碼
  
• 創建的代碼放在項目中,在解決方案資源管理器中的源文件中創建.C文件,源文件右擊-->添加-->新建項-->選擇C++-->更改文件尾碼-->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頭文件
// stdio.h頭文件包含了一些函數
// 兩個//表示註釋
// 符號與()結合,代表一個函數
// main() main函數也稱作是主函數,整個程式中有且僅有一個main函數,程式從main函數開始執行
// int代表main函數結束之後的返回值類型,C語言中可以不寫返回值,在C++中必須要寫
// return代表結束這個函數,返回值,返回值的類型和函數定義時的返回值類型一致
// {}裡面的是函數體,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是一個庫函數,printf()就是函數調用
#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 使用文本編輯器編寫代碼

• C代碼先編譯後執行,首先將C代碼保存,windows命令行界面下，預設是沒有gcc編譯器，我們需要配置一下環境。由於我們安裝了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之後,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
  
• 如果想讓電腦能夠執行gcc,比如讓電腦能夠找到gcc--就是配置環境變數(配置環境變數之後要重啟終端)
  
  
  
  windows中的幾個命令

1. cls 清屏
2. dir 查看當前文件夾下有哪些文件

編譯代碼

gcc 文件絕對路徑 -o 目標文件

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

gcc 源文件 -o 編譯文件名

• 直接使用編譯後的文件進行執行代碼
  

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：巨集定義展開、頭文件展開、條件編譯等，同時將代碼中的註釋刪除，這裡並不會檢查語法
2）編譯：檢查語法，將預處理後文件編譯生成彙編文件
3）彙編：將彙編文件生成目標文件(二進位文件)
4）鏈接：C語言寫的程式是需要依賴各種庫的，所以編譯之後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可以包含任何文件,可以是.h文件,也可以包含.c文件;.h文件是頭文件

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

• 註釋在編譯完之後被刪除,註釋有兩種方法,單行註釋//,多行註釋/**/
• 預處理時會將巨集替換,將巨集用後面的表達式進行替換
• c語言每條語句都有分號,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表示定義一個巨集
int main()
{
	printf("Hello world %lf\n",PI);//列印到終端
	printf("Evan zhang");
	return 0;
}

• 條件編譯,可以用來註釋,在編譯的時候選擇性的編譯

#include <stdio.h>
#define PI 3.14 // #define表示定義一個巨集
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
將預處理文件編譯成彙編文件(.s文件),編譯會檢查語法錯誤

gcc -S hello.i -o hello.s

3. 彙編
將彙編文件轉換為二進位文件(.o)

gcc -c hello.s -o hello.o

4. 鏈接
二進位文件是執行不了的,需要進行鏈接,鏈接需要設置運行的環境比如堆和棧的空間,還有一些庫文件

gcc    hello.o -o hello

5.system庫函數

作用:在程式中啟動另外一個程式
參數: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\表示轉義字元,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內部結構與寄存器(瞭解)

6.1 64位和32位系統區別

• 寄存器是CPU內部最基本的存儲單元
• CPU對外是通過匯流排(地址、控制、數據)來和外部設備交互的，匯流排的寬度是8位，同時CPU的寄存器也是8位，那麼這個CPU就叫8位CPU
• 如果匯流排是32位，寄存器也是32位的，那麼這個CPU就是32位CPU
• 有一種CPU內部的寄存器是32位的，但匯流排是16位，準32為CPU
• 所有的64位CPU相容32位的指令，32位要相容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位的軟體操作系統，那麼這個系統是64位
• 在64位的CPU構架上，運行了32位的軟體操作系統，那麼這個系統就是32位
• 64位的軟體不能運行在32位的CPU之上
• GPU主要用於運算浮點型數字運算
  
• 64位的匯流排也不會訪問到2^64次方的地址
• 寄存器就是存cpu運算所需要的數據

6.2寄存器名稱

6.3寄存器\緩存\記憶體之間的關係

按與CPU遠近來分，離得最近的是寄存器，然後緩存(CPU緩存)，最後記憶體。

CPU計算時，先預先把要用的數據從硬碟讀到記憶體，然後再把即將要用的數據讀到寄存器。於是 CPU<--->寄存器<--->記憶體，這就是它們之間的信息交換。

那為什麼有緩存呢？因為如果經常操作記憶體中的同一址地的數據，就會影響速度。於是就在寄存器與記憶體之間設置一個緩存。

因為從緩存提取的速度遠高於記憶體。當然緩存的價格肯定遠遠高於記憶體，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〈---〉寄存器〈---> 緩存 <---> 記憶體。