什么是 C 语言？

C 是一种高级编程语言，由贝尔实验室的丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie）在20世纪70年代初开发。它提供了对硬件操作的精细控制，能够编写出高度优化的代码。正因如此，C 语言长期以来一直是系统编程的首选语言。

它是编写操作系统时的首选语言。Unix 是最早用 C 语言重写的操作系统之一（最初是用汇编语言编写的）。微软 Windows、Mac OS X 和 GNU/Linux 的核心代码也都是用 C 编写的，尽管这些操作系统在某些组件中也可能使用其他语言。

C 语言还有其他广泛应用。它适用于高性能计算。许多高级语言（如 Perl、PHP、Python、R、MATLAB、Mathematica 等）的编译器和解释器也是用 C 编写的。

一个 C 程序示例

下面是一个 C 程序的例子：

1#include <stdio.h>
2
3int main(void) {
4  printf("Hello world");
5  return 0;
6}

上面这个程序是一个最基础的 C 程序，它的功能是将“Hello world”文本输出到屏幕上。可以看出，代码并不复杂。真正执行任务的是第 4 行代码。其余部分可以看作是每个 C 程序运行所必需的标准模板代码。

我们稍后会详细分析这段代码。现在，你只需记住三点：第一，第 3 到第 6 行定义了一个名为 main 的函数。main 函数是 C 程序运行所必需的。大括号 {} 包裹的内容是程序运行时要执行的所有语句。第二，第 3 行圆括号内的 void 是可选的，即使省略也不会影响程序运行。同样，第 5 行的 return 0; 也可以省略。我们在这里保留它们，是因为这是推荐的做法。第三，第 1 行导入了标准 C 库之一 stdio.h（标准输入/输出库）。

有了这些知识，我们不妨稍微偏离一下，看看其他编程语言中类似程序的写法，它们通常更简洁一些。但请不要因此感到气馁；C 语言有其独特的优势，我们接下来就会探讨。

更宏观的视角

作为对比，以下是用 Python 实现相同功能的代码：

1print("Hello world")

以下是用 R 实现的版本：

1cat("Hello world")

在 MATLAB/Octave 中：

1disp('Hello world')

可以看出，C 语言与其他语言的区别在于：在 C 中，我们必须显式导入 stdio.h 库并定义 main 函数。这并不是什么大问题。另一个区别是，不同语言中用于向屏幕输出内容的标准函数名称各不相同：C 中是 printf，Python 中是 print，R 中是 cat，MATLAB/Octave 中是 disp。同样，这也不是什么难以接受的差异。

我们希望你在本课程中学到的一点是：虽然存在少数例外，但几乎所有（过程式）编程语言都共享许多基本概念，例如使用函数来完成任务。然而，每种语言之间仍存在显著差异，这些差异会影响我们编写和理解代码的方式，包括：

• 标准函数的名称在不同语言中各不相同。
• 每种语言的规则（即语法）各不相同。
• 标准库提供的功能可能有很大差异。
• 某些语言特有的特性在其他语言中可能不存在。

然而，在 C 语言中培养的基础技能，比如代码组织能力和逻辑思维能力，具有很强的可迁移性，能帮助你更快地掌握其他编程语言。

接下来，我们将探讨 C 语言的一些优势与不足。在开始之前，请注意，本课程适合初学者，尽管如果你有一些编程经验，会对深入理解背景和上下文更有帮助。