C語言是當(dāng)前所有開發(fā)技術(shù)中使用較為廣泛的一門語言，從它誕生之日起就深受程序員的喜愛。隨著C語言的普及，后來的開發(fā)語言都或多或少地借鑒或遵循了它的一些模式。另外，C語言是計算機(jī)編程領(lǐng)域中使用最早的高級語言之一，它的出現(xiàn)推動了軟件行業(yè)的迅猛發(fā)展。本章將簡要介紹C語言的基本知識，為讀者學(xué)習(xí)后面的內(nèi)容打下基礎(chǔ)。

1.1　計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)

計算機(jī)（computer）是一種能接收和存儲信息，并按照內(nèi)部存儲的程序?qū)斎氲男畔⑦M(jìn)行加工、處理，然后把處理結(jié)果進(jìn)行輸出的高度自動化的電子設(shè)備。本節(jié)介紹計算機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)知識，為讀者學(xué)習(xí)后面的知識打下基礎(chǔ)。

1.1.1　中央處理器

中央處理器就是我們平常說的CPU（Central Processing Unit），是一塊超大規(guī)模的集成電路，是計算機(jī)的運算核心和控制核心。它主要包括算術(shù)和邏輯單元（Arithmetic and Logic Unit，ALU）和控制單元（Control Unit，CU）兩大部件。此外，它還包括若干個寄存器和存儲器及彼此之間的數(shù)據(jù)、控制與狀態(tài)總線。它與內(nèi)部存儲器和輸入/輸出設(shè)備合稱為電子計算機(jī)的三大核心部件。其功能主要是解釋計算機(jī)指令以及處理計算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)。計算機(jī)的性能在很大程度上由CPU的性能所決定，而CPU的性能主要體現(xiàn)在運行程序的速度上。

1.1.2　位和字節(jié)

1．位

位（bit）又稱為比特，bit是Binary System的縮寫。在現(xiàn)實應(yīng)用中，位有如下兩個含義。

（1）它是計算機(jī)專業(yè)術(shù)語，是信息量單位。二進(jìn)制數(shù)的一位所包含的信息就是一位，如二進(jìn)制數(shù)0100就有4位。在計算機(jī)應(yīng)用中，二進(jìn)制數(shù)“0”和“1”是構(gòu)成信息的最小單位，稱作“位”或“比特”。

（2）二進(jìn)制數(shù)字中的位是信息量的度量單位，為信息量的最小單位。數(shù)字化音響用電脈沖表達(dá)音頻信號，“1”代表有脈沖，“0”代表脈沖間隔。如果波形中每個點的信息用4位一組的編碼來表示，則每組編碼有4位。位數(shù)越多，表達(dá)的模擬信號就越精確，對音頻信號的還原能力越強(qiáng)。

2．字節(jié)

字節(jié)（Byte），是計算機(jī)信息技術(shù)中用于存儲容量的一種計量單位，有時在一些計算機(jī)編程語言中也表示數(shù)據(jù)類型和語言字符。

在計算機(jī)應(yīng)用中，由若干位組成1字節(jié)。字節(jié)由多少位組成取決于計算機(jī)的結(jié)構(gòu)。通常來說，微型計算機(jī)的CPU多由8位組成1字節(jié)，并用此表示一個字符的代碼。構(gòu)成1字節(jié)的8位被看作一個整體，字節(jié)是存儲信息的基本單位。在大多數(shù)情況下，計算機(jī)存儲單位的換算關(guān)系如下：

在上述關(guān)系中各個單位的具體說明如下：

• B：表示字節(jié)。
• bit：表示位。
• KB：表示千字節(jié)。
• MB：表示兆字節(jié)。
• GB：表示吉字節(jié)。

1.1.3　二進(jìn)制

二進(jìn)制是計算機(jī)技術(shù)中廣泛采用的一種數(shù)制，是使用0和1兩個數(shù)碼來表示的數(shù)。二進(jìn)制的基數(shù)為2，進(jìn)位規(guī)則是“逢二進(jìn)一”，借位規(guī)則是“借一當(dāng)二”，這是由18世紀(jì)德國數(shù)理哲學(xué)大師萊布尼茲發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)前的計算機(jī)系統(tǒng)使用的基本上都是二進(jìn)制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)在計算機(jī)中主要是以補(bǔ)碼的形式進(jìn)行存儲的。計算機(jī)中的二進(jìn)制是一個非常微小的開關(guān)，用“開”來表示1，用“關(guān)”來表示0。因為它只使用0、1兩個數(shù)字符號，所以非常簡單方便，易于用電子方式來實現(xiàn)。

下面介紹如何將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。

（1）把正整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制。

轉(zhuǎn)換原則是除以2取余，然后倒序排列，高位補(bǔ)零。也就是說，將正的十進(jìn)制數(shù)除以2，得到的商再除以2，依次類推，一直到商為0或1，然后在旁邊標(biāo)出各步的余數(shù)，最后倒著寫出來，高位補(bǔ)零即可。例如，將十進(jìn)制數(shù)字42轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的步驟為：42除以2得到的余數(shù)連在一起為010101，然后將得到的余數(shù)倒著排一下就會得到數(shù)字42，所對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)是101010。但是因為在計算機(jī)內(nèi)部表示數(shù)的字節(jié)單位是定長的（如8位、16位或32位），所以當(dāng)位數(shù)不夠時，需要在高位補(bǔ)零。十進(jìn)制數(shù)42轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的結(jié)果是101010，它的前面缺少兩位，因此將十進(jìn)制數(shù)42轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的最終結(jié)果是：00101010。

（2）把負(fù)整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制。

轉(zhuǎn)換原則是先將對應(yīng)的正整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，最后對二進(jìn)制數(shù)取反，最后將結(jié)果加1。以十進(jìn)制負(fù)整數(shù)?42為例，將42的二進(jìn)制形式（00101010）取反得到的結(jié)果是11010101，然后再加1的結(jié)果是11010110。所以負(fù)整數(shù)?42轉(zhuǎn)成二進(jìn)制數(shù)的最終結(jié)果是：11010110。

（3）把二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制。

轉(zhuǎn)換原則是先將二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)齊位數(shù)。如果首位是0則代表它是正整數(shù)；如果首位是1則代表它是負(fù)整數(shù)。先看首位是0的正整數(shù)，補(bǔ)齊位數(shù)以后，得到n×2m的計算結(jié)果。其中，上標(biāo)m表示二進(jìn)制數(shù)字的位數(shù)，n表示二進(jìn)制的某個位數(shù)。對于二進(jìn)制數(shù)中的各位分別計算n×2m，然后將計算結(jié)果相加得到值的就為十進(jìn)制數(shù)。比如將二進(jìn)制數(shù)1010轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)的過程如下。

二進(jìn)制 1 0 1 0

補(bǔ)齊位數(shù) 0 0 0 0 1 0 1 0

計算n×2m 0×27　 0×26　 0×25 0×24 1×23 0×22 1×21 0×20

計算結(jié)果 0 0 0 0 8 0 2 0

各位求和結(jié)果 10

所以將二進(jìn)制數(shù)1010轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)的結(jié)果是10。

如果要轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)足位數(shù)后首位為1，那么表示這個二進(jìn)制數(shù)是負(fù)整數(shù)。此時，就需要先取反，然后再進(jìn)行換算：例如二進(jìn)制數(shù)11101011的首位為1，這時應(yīng)先取反得到00010100，然后按照上面的計算過程得出10100對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)20，所以二進(jìn)制數(shù)11101011對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為?20。

1.1.4　編碼格式

1．ASCII碼

ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼），是基于拉丁字母的一套計算機(jī)編碼系統(tǒng)，主要用于表示現(xiàn)代英語和其他西歐語言。ASCII碼是現(xiàn)今最通用的單字節(jié)編碼系統(tǒng)，并等同于國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 646。

一個英文字母（不分大小寫）占1字節(jié)空間，一個中文漢字占2字節(jié)空間。一個二進(jìn)制數(shù)字序列在計算機(jī)中為一個數(shù)字單元，一般為8位二進(jìn)制數(shù)。它的最小值為0，最大值為255。例如，一個ASCII碼就是1字節(jié)。

2．Unicode編碼

Unicode（又稱為統(tǒng)一碼、萬國碼、單一碼）是計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域里的一項業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，包括字符集、編碼方案等。Unicode編碼是為了解決傳統(tǒng)字符編碼方案的局限性而產(chǎn)生的，它為每種語言中的每個字符都設(shè)定了統(tǒng)一并且唯一的二進(jìn)制編碼，以滿足跨語言和跨平臺進(jìn)行文本轉(zhuǎn)換、處理的要求。

最初Unicode編碼的長度是固定的16位，也就是2字節(jié)代表一個字符，這樣可以表示65536個字符。顯然，若要表示各種語言中的所有字符，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。Unicode 4.0規(guī)范考慮到了這種情況，定義了一組附加字符編碼。附加字符編碼采用兩個16位來表示，這樣最多可以定義1 048 576個附加字符。目前，Unicode 4.0規(guī)范只定義了45 960個附加字符。

Unicode只是一個編碼規(guī)范。目前實際實現(xiàn)的Unicode編碼只要有3種：UTF-8、UCS-2和UTF-16。3種Unicode字符集之間可以按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

3．UTF-8編碼

UTF-8（8-bit Unicode Transformation Format）是一種針對Unicode的可變長度的字符編碼，又稱為萬國碼。UTF-8由Ken Thompson于1992年創(chuàng)建，現(xiàn)在已經(jīng)將它標(biāo)準(zhǔn)化為RFC 3629。UTF-8用1～6字節(jié)編碼Unicode字符。在網(wǎng)頁上它可以統(tǒng)一頁面顯示中文簡體/繁體及其他語言（如英文、日文、韓文）。一個UTF-8編碼的英文字符占用1字節(jié)；一個UTF-8編碼的中文（含繁體）字符少數(shù)情況下占用3字節(jié)，多數(shù)情況下占用4字節(jié)；一個UTF-8編碼的數(shù)字占用1字節(jié)。

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內(nèi)容提要

本書循序漸進(jìn)、由淺入深地講解了C語言開發(fā)的技術(shù)。全書共25章。本書不僅介紹了C語言的基礎(chǔ)和核心知識（如開發(fā)工具、語法、運算符、表達(dá)式、輸入/輸出、流程控制、數(shù)組、字符串、函數(shù)），還講解了C語言中的重點和難點（如指針、結(jié)構(gòu)體、共用體和枚舉、鏈表、位運算、預(yù)編譯、文件操作、調(diào)試、內(nèi)存管理、高級編程技術(shù)、算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)等）。此外，本書還通過4個綜合實例，介紹了C語言在綜合項目中的應(yīng)用。全書內(nèi)容以“技術(shù)解惑”和“范例演練”貫穿全書，引領(lǐng)讀者全面掌握C語言。

本書不但適用C語言的初學(xué)者，也適合有一定C語言基礎(chǔ)的讀者學(xué)習(xí)，還可以作為大專院校相關(guān)專業(yè)的師生用書和培訓(xùn)學(xué)校的教材。

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