程序的概念

​ 程序告诉计算机应如何完成一个计算任务，这里的计算可以是数学运算，比如解方程，也可以是符号运算，比如查找和替换文档中的某个单词。

​ 从根本上说，计算机是由数字电路组成的运算机器，只能对数字做运算，程序之所以能做符号运算，是因为符号在计算机内部也是用数字表示的。

​ 此外，程序还可以处理声音和图像，声音和图像在计算机内部必然也是用数字表示的，这些数字经过专门的硬件设备转换成人可以听到、看到的声音和图像。 程序由一系列基本操作组成，基本操作有以下几类：

输入（Input）：从键盘、文件或者其他设备获取数据。

输出（Output）：把数据显示到屏幕，或者存入一个文件，或者发送到其他设备。

基本运算：最基本的数据访问和数学运算（加减乘除）。

测试和分支：测试某个条件，然后根据不同的测试结果执行不同的后续操作。

循环：重复执行一系列操作。

​ 你曾用过的任何一个程序，不管它有多么复杂，都是按这几类基本操作一步一步执行的。

​ 程序是那么的复杂，而编写程序可以用的基本操作却只有这么简单的几种，这中间巨大的落差就要由程序员去填补了，所以编写程序理应是一件相当复杂的工作。

编写程序可以说是这样一个过程：把复杂的任务分解成子任务，把子任务再分解成更简单的任务，层层分解，直到最后简单得可以用以上几种基本操作来完成。

编程语言

低级语言如：

机器语言，汇编语言

属于低级语言，直接用计算机指令编写程序。

高级语言如：

C、C++、Java、Python等属于高级语言，用语句编写程序，语句是计算机指令的抽象表示。

举个例子，同样一个语句用机器语言、汇编语言和C语言分别表示如下： 一个语句的三种表示

编程语言 表示形式

机器语言 a1 18 a0 04 0883 c0 01a3 1c a0 04 08

汇编语言 mov 0x804a018,%eaxadd $0x1,%eaxmov %eax,0x804a01c

C语言 a = b + 1;

流程图

我们可以用一条公式来表示程序流程图，即：

程序流程图=程序流程+图

简单来说，就是一种描述程序流向的图形。一般由处理框、判断框、起止框、连接点、流程线、注释框等元素构成。

程序流程图的基本结构

**顺序型：**几个连续的处理步骤依次排列构成

**选择型：**由某个逻辑判断式的取值决定选择两个处理中的一个

**判定型循环：**在循环控制条件成立时，重复执行特定的处理

c语言特点

1、简洁紧凑、灵活方便

C语言一共只有32个关键字,9种控制语句，程序书写自由，主要用小写字母表示。它把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。 C 语言可以象汇编语言一样对位、字节和地址进行操作, 而这三者是计算机最基本的工作单元。

C语言的关键字	关键字的作用
auto	声明自动变量，一般不使用，因为变量默认就是自动类型
break	跳出当前循环
case	开关语句分支，一般与switch搭配使用
char	声明字符型变量或函数
const	声明只读变量
continue	结束当前循环，开始下一轮循环，不执行continue后面的语句调到循环条件判断处重新判断是否开始下一次循环
default	开关语句中的“其他”分支
do	循环语句的循环体，do-while循环，至少执行一次
double	声明双精度变量或函数
else	条件语句否定分支（可与if连用）
enum	声明枚举类型，32位下一个枚举类型大小为4个字节
extern	声明变量是在其他文件正声明，可以改变变量的链接属性
float	声明单精度浮点型变量或函数
for	循环当中的一种语句
goto	无条件跳语句
int	声明整型变量或函数
if	条件语句，常与else连用
long	声明长整型变量或函数
register	声明寄存器变量，编译器可忽略该请求
return	子程序返回语句（可以带参数，也可以不带参数）
short	声明短整型变量或函数
signed	生命有符号类型变量或函数
sizeof	计算数据类型长度
static	声明静态变量，可用于改变变量的链接属性，但只适用于默认属性为external的变量
struct	声明结构体变量或函数
switch	用于开关语句，常与case语句连用
typedef	用以给数据类型取别名（当然还有其他作用）
union	声明联合数据类型，联合体成员共用同一块内存，联合体大小为最大成员所占内存大小
unsigned	声明无符号类型变量或函数
void	声明函数无返回值或无参数，声明无类型指针
volatile	说明变量在程序执行中可被隐含地改变
while	循环语句的循环条件

2、运算符丰富

C的运算符包含的范围很广泛，共有种34个运算符。C语言把括号、赋值、强制类型转换等都作为运算符处理。 从而使C的运算类型极其丰富表达式类型多样化，灵活使用各种运算符可以实现在其它高级语言中难以实现的运算。

3、数据结构丰富

C的数据类型有:整型、实型、字符型、数组类型、指针类型、结构体类型、共用体类型等。能用来实现各种复杂的数据类型的运算。并引入了指针概念,使程序效率更高。 另外C语言具有强大的图形功能, 支持多种显示器和驱动器。且计算功能、逻辑判断功能强大。

4、C是结构式语言

结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化,即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰, 便于使用、维护以及调试。 C语言是以函数形式提供给用户的,这些函数可方便的调用,并具有多种循环、条件语句控制程序流向,从而使程序完全结构化。

5、C语法限制不太严格、程序设计自由度大

一般的高级语言语法检查比较严，能够检查出几乎所有的语法错误。而C语言允许程序编写者有较大的自由度。

6、C语言允许直接访问物理地址，可以直接对硬件进行操作

因此既具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多功能，能够象汇编语言一样对位、字节和地址进行操作,而这三者是计算机最基本的工作单元，可以用来写系统软件。

7、C语言程序生成代码质量高，程序执行效率高

一般只比汇编程序生成的目标代码效率低10へ20%。

8、 C语言适用范围大，可移植性好

C语言有一个突出的优点就是适合于多种操作系统, 如DOS、UNIX,也适用于多种机型。

c语言程序解析与执行过程

组成

#include

叫做文件包含命令，用来引入对应的头文件（.h文件）。#include 也是C语言预处理命令的一种

int main(){
    return 0;
}

main()函数称之为主函数，一个C程序总是从main()函数开始执行的。

int指明了main()函数的返回类型

暂停黑窗口（原理：即让操作系统来暂停该程序进程的执行）

system("pause")

编译一个C语言程序是一个多阶段的过程。从总体上看，这个过程可以分成四个独立的阶段。预处理、编译、汇编和连接。

#include<stdio.h>
int main(){
    printf("Hello world\n");
    return 0;
}

gcc：编译器套件，编程语言编译器

1.预处理(预处理文件.i)

编译的第一个阶段称为预处理。在这个阶段，以#字符开头的行被预处理器解释为预处理器命令。这些命令形成一种简单的宏语言，有自己的语法和语义。这种语言通过提供内联文件、定义宏和有条件地省略代码的功能，来减少源代码的重复性。

在解释命令之前，预处理器会做一些初始处理。这包括连接续行和剥离注释。

要打印预处理阶段的结果，请向gcc传递-E选项。

gcc -E helloworld.c -o helloworld.i

考虑到上面的 "Hello, World!"的例子，预处理器将产生stdio.h头文件的内容和helloworld.c文件的内容，并将其前面的注释剥离出来。

2.编译(生成汇编指令文件.s)

编译的第二个阶段被称为编译，令人困惑。在这个阶段，预处理过的代码被翻译成目标处理器架构特有的汇编指令。这些形成了一种中间的人类可读语言。

这一步骤的存在允许C代码包含内联汇编指令，并允许使用不同的汇编器。

一些编译器也支持使用集成汇编器，在这种情况下，编译阶段直接生成机器代码，避免了生成中间汇编指令和调用汇编器的开销。

要保存编译阶段的结果，可以向gcc传递-S选项。

gcc -S helloworld.c

这将创建一个名为helloworld.s的文件，包含生成的汇编指令。

3.汇编（二进制文件.o）

在这个阶段，汇编器被用来将汇编指令翻译成目标代码。输出包括目标处理器要运行的实际指令。

要保存汇编阶段的结果，请向gcc传递-c选项。

gcc -c helloworld.c 运行上述命令将创建一个名为helloworld.o的文件，包含程序的目标代码。这个文件的内容是二进制格式。

4.链接(可执行文件.exe)

汇编阶段产生的目标代码是由处理器能够理解的机器指令组成的，但程序的某些部分是不符合顺序的或缺失的。为了产生一个可执行的程序，现有的部分必须被重新排列，并把缺失的部分补上。这个过程被称为链接。

链接器将安排目标代码的各个部分，使某些部分的功能能够成功地调用其他部分的功能。它还将添加包含程序所使用的库函数指令的片段。

这一阶段的结果是最终的可执行程序。

gcc -o helloworld helloworld.c