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发布时间 2023-08-02 15:12:25作者: 刘盘明

编程基础

1、编程语言(Programming Language)

	通过有固定格式和固定词汇的“语言”来控制他人,让他人为我们做事情;同样,我们也可以通过”语言“来控制计算机,让计算机为我们做事情,这样的语言就叫做编程语言

2、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

- 汇编语言是编程语言的拓荒年代,它非常底层,直接和计算机硬件打交道,开发效率低,学习成本高;
- C语言是面向过程的编程语言,已经脱离了计算机硬件,可以设计中等规模的程序了;
- Java、C++、Python、C#、PHP 等是面向对象的编程语言,它们在面向过程的基础上又增加了很多概念。

3、"浸泡"理论

	很多领域都是「一年打基础,两年见成效,三年有突破」,但是很多人在不到一年的时间里就放弃了,总觉得这个行业太难,不太适合自己。

轻言放弃是很可怕的,你要知道,第一次放弃只是浪费了时间,第二次放弃会打击你的信心,第三次放弃会摧毁你的意志,你就再也没有尝试的勇气了,“蹉跎人生”就是这么来的。

你也不要羡慕那些富二代官二代,你以为人生就是一次百米短跑,你赢了就是赢了,其实人生是一场接力赛,你的父辈祖辈都得赢,那些富二代官二代从好几十年以前就开始积累了。

所以,沉下一颗心来,从现在开始积累吧,有执念的人最可怕。

4、数据在内存中的存储(二进制形式存储)

	内存条是一个非常精密的部件,包含了上亿个电子元器件,它们很小,达到了纳米级别。这些元器件,实际上就是电路;电路的电压会变化,要么是 0V,要么是 5V,只有这两种电压。5V 是通电,用1来表示,0V 是断电,用0来表示。所以,一个元器件有2种状态,0 或者 1。

5、载入内存,让程序运行起来

	安装的QQ软件是保存在硬盘中的。

双击QQ图标,操作系统就会知道你要运行这个软件,它会在硬盘中找到你安装的QQ软件,将数据(安装的软件本质上就是很多数据的集合)复制到内存。对!就是复制到内存!QQ不是在硬盘中运行的,而是在内存中运行的。
对于读写速度,内存 > 固态硬盘 > 机械硬盘。机械硬盘是靠电机带动盘片转动来读写数据的,而内存条通过电路来读写数据,电机的转速肯定没有电的传输速度(几乎是光速)快。虽然固态硬盘也是通过电路来读写数据,但是因为与内存的控制方式不一样,速度也不及内存。

所以,不管是运行QQ还是编辑Word文档,都是先将硬盘上的数据复制到内存,才能让CPU来处理,这个过程就叫作载入内存(Load into Memory)。完成这个过程需要一个特殊的程序(软件),这个程序就叫做加载器(Loader)。

CPU直接与内存打交道,它会读取内存中的数据进行处理,并将结果保存到内存。如果需要保存到硬盘,才会将内存中的数据复制到硬盘。
总结:CPU直接从内存中读取数据,处理完成后将结果再写入内存。

6、ASCII编码,将英文存储到计算机

	计算机是以二进制的形式来存储数据的,它只认识 0 和 1 两个数字,我们在屏幕上看到的文字,在存储之前都被转换成了二进制(0和1序列),在显示时也要根据二进制找到对应的字符。

可想而知,特定的文字必然对应着固定的二进制,否则在转换时将发生混乱。那么,怎样将文字与二进制对应起来呢?这就需要有一套规范,计算机公司和软件开发者都必须遵守,这样的一套规范就称为字符集(Character Set)或者字符编码(Character Encoding)。

字符集为每个字符分配一个唯一的编号,类似于学生的学号,通过编号就能够找到对应的字符。

可以将字符集理解成一个很大的表格,它列出了所有字符和二进制的对应关系,计算机显示文字或者存储文字,就是一个查表的过程。

ASCII 是“American Standard Code for Information Interchange”的缩写,翻译过来是“美国信息交换标准代码”  ASCII 编码已经成了计算机的通用标准

C语言初探

7、编译

	C语言代码由固定的词汇按照固定的格式组织起来,简单直观,程序员容易识别和理解,但是对于CPU,C语言代码就是天书,根本不认识,CPU只认识几百个二进制形式的指令。这就需要一个工具,将C语言代码转换成CPU能够识别的二进制指令,也就是将代码加工成 .exe 程序的格式;这个工具是一个特殊的软件,叫做编译器(Compiler)。

编译器能够识别代码中的词汇、句子以及各种特定的格式,并将他们转换成计算机能够识别的二进制形式,这个过程称为编译(Compile)。

链接(Link)其实就是一个“打包”的过程,它将所有二进制形式的目标文件和系统组件组合成一个可执行文件。完成链接的过程也需要一个特殊的软件,叫做链接器(Linker)。

总结
不管我们编写的代码有多么简单,都必须经过「编译 --> 链接」的过程才能生成可执行文件:
- 编译就是将我们编写的源代码“翻译”成计算机可以识别的二进制格式,它们以目标文件的形式存在;
- 链接就是一个“打包”的过程,它将所有的目标文件以及系统组件组合成一个可执行文件。

8、分析第一个C语言程序

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("Hello,第一个C语言程序");
    return 0;
}

第2行代码中,int(integer),意为“整数”。告诉我们,函数的返回值是整数。
 
示例中第2~6行代码就是我们自己编写的一个函数。main 是函数的名字,( ) 表明这是函数定义,{ } 之间的代码是函数要实现的功能。

示例中的自定义函数必须命名为 main。C语言规定,一个程序必须有且只有一个 main 函数。main 被称为主函数,是程序的入口函数,程序运行时从 main 函数开始,直到 main 函数结束(遇到 return 或者执行到函数末尾时,函数才结束)。
    
函数可以接收待处理的数据,同样可以将处理结果告诉我们;使用return可以告知处理结果。示例中第5行代码表明,main 函数的处理结果是整数 0。return 可以翻译为“返回”,所以函数的处理结果被称为返回值(Return Value)。

函数的概念

	在C语言中,有的语句使用时不能带括号,有的语句必须带括号。带括号的称为函数(Function)

这些代码,早已被分门别类地放在了不同的文件中,并且每一段代码都有唯一的名字。使用代码时,只要在对应的名字后面加上( )就可以。这样的一段代码能够独立地完成某个功能,一次编写完成后可以重复使用,被称为函数(Function)。函数就是一段可以重复使用的代码。

函数的一个明显特征就是使用时必须带括号( ),必要的话,括号中还可以包含待处理的数据。例如puts("C语言中文网")就使用了一段具有输出功能的代码,这段代码的名字是 printf,"Hello,第一个C语言程序" 是要交给这段代码处理的数据。使用函数在编程中有专业的称呼,叫做函数调用(Function Call)。

自定义和main函数

	C语言自带的函数称为库函数(Library Function)。库(Library)是编程中的一个基本概念,可以简单地认为它是一些列函数的集合,在磁盘上往往是一个文件夹。C语言自带的库称为标准库(Standard Library),其他公司或个人开发的库称为第三方库(Third-Party Library)。

除了库函数,我们还可以编写自己的函数,拓展程序的功能。自己编写的函数称为自定义函数。自定义函数和库函数在编写和使用方式上完全相同,只是由不同的机构来编写。

头文件的概念

	C语言开发者们编写了很多常用函数,并分门别类的放在了不同的文件,这些文件就称为头文件(header file)。每个头文件中都包含了若干个功能类似的函数,调用某个函数时,要引入对应的头文件,否则编译器找不到函数。

stdio 是 standard input output 的缩写,stdio.h 被称为“标准输入输出文件”,包含的函数大都和输入输出有关,puts() 就是其中之一。

9、变量(variable)

	现实生活中我们会找一个小箱子来存放物品,一来显得不那么凌乱,二来方便以后找到。计算机也是这个道理,我们需要先在内存中找一块区域,规定用它来存放整数,并起一个好记的名字,方便以后查找。这块区域就是“小箱子”,我们可以把整数放进去了。
例如:int a;
在内存中找一块区域,命名为 a,用它来存放整数。
如何把整数放进去?
a=123;
这个过程叫做赋值(Assign)。赋值是指把数据放到内存的过程。
因为 a 的值可以改变,所以我们给它起了一个形象的名字,叫做变量(Variable)。
int a;创造了一个变量 a,我们把这个过程叫做变量定义。a=123;把 123 交给了变量 a,我们把这个过程叫做给变量赋值;又因为是第一次赋值,也称变量的初始化,或者赋初值。

数据类型(Data Type)

	内存中的数据有多种解释方式,使用之前必须要确定;上面的int a;就表明,这份数据是整数,不能理解为像素、声音等。int 有一个专业的称呼,叫做数据类型(Data Type)。数据类型用来说明数据的类型,确定了数据的解释方式,让计算机和程序员不会产生歧义

数据的长度(Length)

	所谓数据长度(Length),是指数据占用多少个字节。占用的字节越多,能存储的数据就越多,对于数字来说,值就会更大,反之能存储的数据就有限。

多个数据在内存中是连续存储的,彼此之间没有明显的界限,如果不明确指明数据的长度,计算机就不知道何时存取结束。例如我们保存了一个整数 1000,它占用4个字节的内存,而读取时却认为它占用3个字节或5个字节,这显然是不正确的。

所以,在定义变量时还要指明数据的长度。而这恰恰是数据类型的另外一个作用。数据类型除了指明数据的解释方式,还指明了数据的长度。因为在C语言中,每一种数据类型所占用的字节数都是固定的,知道了数据类型,也就知道了数据的长度。

总结

	数据是放在内存中的,在内存中存取数据要明确三件事情:数据存储在哪里、数据的长度以及数据的处理方式。

变量名不仅仅是为数据起了一个好记的名字,还告诉我们数据存储在哪里,使用数据时,只要提供变量名即可;而数据类型则指明了数据的长度和处理方式。所以诸如int n;、char c;、float money;这样的形式就确定了数据在内存中的所有要素。

数据类型只在定义变量时指明,而且必须指明;使用变量时无需再指明,因为此时的数据类型已经确定了。