C语言概述

首先，关于C语言的发展历史，您应该去书上找到答案，这里省略之。

如章节1_1所述，C语言有着非常重要的历史地位，至今仍然久居高位而不下。尽管它并不是汇编之后的第一门高级语言，但是它
C语言是一门在高级语言中相对底层的编程语言。允许通过指针直接访问内存，并支持内联汇编等特性，使得C语言不仅具备了高级语言的便利性，还保留了较高的运行效率。然而，尽管C语言的高效性使其广受欢迎，但由于缺乏足够的抽象，C程序员往往需要关注计算机的运行逻辑对程序的影响。这种对底层细节的关注，虽然能够带来更大的控制力和自由度，却也增加了编程的复杂性和出错的风险。

学习C语言时需要注意：

并非“高级”：由于历史与设计原因，C的抽象度并没有Java、Python这些后起之秀高，在很多方面无法从语言层面提供便利（尽管从现代语言的角度来看是非常必要的功能）；
设计缺陷：C语言有着许多 ~~特殊设计~~ 设计缺陷，C代码往往隐藏着各种陷阱，它们的运行效果可能会出乎初学者的意料，感到迷惑，特别是如果您学习过其他现代语言，这一点需要您多加小心；
不要太过深究：编程讲究融会贯通，初学时一味地探究原理并不是一件好事，特别是C语言中存在许多反直觉的陷阱，这往往会让您浪费掉大量时间，随着知识和经验的积累，这些所谓的原理会慢慢的变得看起来理所应当。

算法是什么

算法是指解决问题的一种方法或一个过程。
算法是若干指令的有穷序列，满足以下性质：

输入：有外部提供的量作为算法的输入
输出：算法产生至少一个量作为输出—算法必须有结果
确定性：组成算法的每条指令是清晰，无歧义的
有限性：算法中每条指令的执行次数是有限的，执行每条指令的时间也是有限的

无论是解决像“计算两个数的最大公因数”这样的简单数学问题，还是“规划一条导航路线”这样复杂的实际问题，都可以找出其解决方案，满足上面的性质，就是一个算法。

编程语言与算法

前面说，“编程语言是用于控制计算机执行特定任务的语言”，一般而言，这些特定任务就是各种算法。
我们学习C语言，是为了使用这门语言来描述各种操作，亦即算法，让计算机代为劳之。
因此，掌握基本的数学知识以及算法能力对编程开发是很有帮助的。

C语言的特点

简洁且紧凑：C语言一共只有32个关键字、9种控制语句，代码非常紧凑干练。
丰富的类型系统：C语言的数据类型非常丰富，包括整形、浮点型、字符型、数组类型、指针类型、结构体类型和共用体类型等，进而能够“氢崧”实现各种复杂的数据结构。
但是另一方面，C语言的类型系统并不是 类型安全 的，这与C语言的设计初衷和思想有关。这个问题现在讨论还为时尚早。
自由且高效：C语言的 指针 是其灵魂所在，指针类型的存在让C程序可以自由地访问硬件、操作内存，因此C语言可以写出十分灵活且效率极高的程序，编写对性能有着极高要求的软件（例如操作系统）时有着极大的优势。
危险与效率并存：高效率和高自由度往往伴随着代价，C语言中，这种代价就是安全性问题。指针的自由与安全检查的缺乏让C代码有着极高效率的同时也伴随着安全问题，这往往会导致极其严重甚至异常昂贵的后果（例如第一个Internet蠕虫病毒）。

但是C语言的特点在某些程度上，也是其缺点所在，读者越是向后学习，就越能体会的到，这里也并不方便展开讨论。

C语言程序

C程序基本结构

我们以一个最简单，最经典的代码—Hello World！程序，作为经典的入门代码。
这个代码的效果是：向终端（命令行）输出一个“Hello，World!”字符串。
代码如下：

/*
这是一个hello world程序
(这是一段C风格的多行注释,使用/和*包围起来)
*/
// 这是一行注释，这种使用两个斜杠的单行注释的写法实际上借鉴于C++
#include <stdio.h> // #开头的预处理指令, #include表示包含一个头文件stdio.h，为了使用printf函数

// C程序的入口，一切必须从全局唯一的main函数开始执行
int main() {
	printf("Hello，World!"); // 一条语句，调用了printf函数，用于输出字符串"Hello World!"
	return 0; // 一条语句，返回一个值0，代表结束main函数
}

下面将程序拆解为几块来分别进行讲解。

预处理指令

预处理指令用于在预处理阶段做一些操作，这些操作基本是纯文本操作，比如选择性地插入或替换一些文本。
预处理指令以一个 # 开头，C中有许多种预处理指令，上面这个程序只使用了 #include 指令。

文件包含-#include指令

一个完整的程序由若干操作共同完成，每一步操作都完成了整个程序流程的一小部分。这些操作中有许多现成的代码，也就是说别人已经提前写好了，我们没有必要自己重新编写，直接拿来使用即可。这种已经写好的，可以重用的代码被称为库代码。

与其他语言类似，C语言也有许多已经写好的“库”可以直接使用，库中的功能往往以函数的形式导出，我们在使用它们之前，需要声明它们，即告诉编译器我们需要使用这个函数。

C语言中这些声明信息存在于头文件中，我们需要将特定库的头文件包含在我们的程序中。

例如 #include <stdio.h> 就是包含了stdio.h这个头文件，即我们需要使用stdio（standard In/Out）库中的函数。在上面这个程序中，printf函数就存在于stdio中。

注：预处理指令会在后面章节讲解

主函数main()

有始有终，任何一个程序必须指定从何处开始执行，指定从何处结束执行。一个C语言程序必须从 main() 这个函数开始的( main() 也被称为主函数)。

无论一个C程序有多么庞大，整个程序必须有且仅有一个main函数，代码必定从main函数开始执行。
PS：这是对用户代码而言，实际上在运行用户代码之前，必须先将程序加载并初始化完成，这意味着有一些特定代码先于main函数执行。

尽管main函数具有唯一性，但是仍然属于一个函数。int main()叫做main函数的函数头，它包含了这个函数的所有基本信息—函数的名称、需要传递的参数和函数的返回值类型。
C语言的函数和数学意义上的函数基本等价，例如f(x)=x+1，其中x为整数. 这个函数就可以写为:

int f(int x){ 
    // int 代表x为整型变量(integer)存储整数，第一个int代表这个函数返回值(可以理解为f(x))为整型;
    // 第二个 int 代表这个函数的参数(即x)为整型
    return x+1;
}

最后，函数头后面紧跟的就是函数体，函数体里包含了这个函数的一切操作，函数体以{}作为边界.

注：函数会在后面章节讲解！

函数内的语句

函数是C程序的基本组成单元，一个函数完成某个特定功能。例如 float sin(float x) 计算x的sin值。

一个函数中包含的所有内容包括：

函数要执行的所有运算步骤
运算中需要的一些必要的数据(局部变量或函数参数)
函数的运算结果以return语句返回，类似于函数值

函数中每一个操作都一条语句，语句必须由一个 ; 来结束。
一条语句可复杂可简单，一条语句由若干个表达式构成，表达式越多，越复杂冗长，这条语句就越复杂。
所以，如果可以，尽可能把一个复杂的操作分成几条语句（几步分开的操作）来运算。

例如 printf("Hello，World!\n"); 这条语句就是执行了一个输出字符串的操作，其中只包含了一个表达式—函数调用表达式—调用了printf()这个函数.

注意：很多入门教程都不会提到"函数调用表达式"这个概念，反而会使用"函数调用语句"这个名词，请注意"函数调用语句"这个东西并不存在，实际上函数调用是属于表达式的

C语言的大部分语句是由表达式构成的，即表达式语句

再例如 return 0; 这条语句指示函数结束，并返回一个值。该语句属于 跳转语句。
任何函数，一旦执行到return语句，即意味着这个函数的执行立即结束，后面的代码无论多少都不会再继续执行，该函数立即停止执行并返回到上层。
return后面跟的值也是一个表达式，可以返回任意和函数类型符合的，可以求值的表达式，此处main函数默认返回一个0，0就是一个值为0的常量表达式，表示main函数正常退出。

注：语句和表达式将会在后面章节讲解。

总结

我们可以发现，一般情况下，一个完整c程序必须或应该包含以下几个部分:

使用 #include<> 命令进行头文件的包含，用以声明将要使用到的外部代码。
例如用于输出字符串的 printf() 函数就在stdio库中，声明于stdio.h这个头文件内。
一个必须存在的函数，它是一切的开始—int main()函数
一个最规范正确(没有参数时)的main函数应该是这样:

int main(void){ // 代表main函数的返回值为int类型，同时没有任何参数
	//其他语句
	return 0;
}

我们最多可以把那个括号中的void省略，因为main中的void是在新标准中推荐添加的，我们基于C99版本进行学习即可。

关于 main() 函数,你还可能会在其他的地方看到下面这样更复杂的写法，不过我们暂时用不到他们，在遇到的时候不要奇怪：

// 有2个参数的main函数,用来接收运行参数
int main(int argc,char *argv[]){
	//其他语句
	return 0;
} 
//或者是这样的,第三个参数指向"指向执行环境变量的指针数组"
int main(int argc,char *argv[],char *envp[]){
	//其他语句
	return 0;
}

上面这2种实际上都没有问题，但是我们目前用不到，特别是第2种，你几乎不会遇到他。

另外注意：一切教导你这样写main函数的资料，并且没有作为反例详细说明其问题的，请你扔掉它：

main(){
	// 1.main前面没有int,过时的写法
	// 其他语句
}
int main() {
	// 其他语句
	// 2.没有return 0; 不良好的行为,C99前行为未定义
}
void main() {
	// 3.与int不兼容的返回值类型(void),会导致返回给宿主环境（一般指命令行）的值未指定
	//   并且一般会报错
	// 其他语句
}

其他过程，也就是其他的辅助函数，用于将功能独立出来
一些注释，用于标注这个程序是用来干什么的，或者某一段代码是干什么的

注意：一定要养成写注释的习惯，特别是程序越发复杂，更应该编写注释来以备日后回看，方便改进和维护。

C代码如何运行

使用C语言这样的高级语言编写的代码存储于一个源文件中，说到底依旧是一个纯文本文档，可以供人阅读，但无法让计算机运行。
源代码文本只是记录了一个程序的逻辑，并不是一个可用的程序。为了将其转换为计算机可以执行的程序，需要使用到专门的工具—C编译器（一切编译型语言都有自己专属的编译器，例如RUST语言有自己的RUST编译器，Go语言有自己的Go编译器）。
C语言最常见的编译器有以下3种：GCC编译器，MSVC编译器，Clang编译器。
作为学习者用途，使用GCC即可，对于学习阶段，各编译器大同小异，无需考虑其差异。

一旦使用编译器对代码文本进行编译，生成的二进制程序往往就和语言无关了，因为二进制程序是和系统架构严格相关的，任何语言的代码一旦编译成特定平台的程序，就难以恢复成原来的源代码。当然，逆向工程技术可以一定程度上做到代码重构，这部分内容与本教程无关。