1.2 C语言的特点

1.2.1 C语言的特色

（1）C语言是一门通用计算机编程语言，应用广泛。C语言的设计目标是提供一种能以简易的方式编译、处理低级存储器，产生少量的机器码及不需要任何运行环境支持便能运行的编程语言。

C语言也很适合搭配汇编语言来使用，往往可以内联汇编语言或与汇编语言目标文件一起连接。对于任何一种操作系统环境，C函数的ABI（Application Binary Interface）与汇编语言的子过程的ABI一定是完全兼容的。

尽管C语言提供了许多低级处理的功能，但仍然保持着良好的跨平台特性，以一个标准规格写出的C程序可在许多电脑平台上进行编译，甚至包含一些嵌入式处理器（单片机或称MCU）以及超级电脑等作业平台。

（2）C语言既有高级语言的优点，又在很多方面保留了低级语言速度快、可进行很多直接映射硬件结构的操作的长处，通过指针（pointer），C语言可以容易地对存储器进行低级控制。

我们最常用的Windows操作系统，就是用C语言和汇编语言写成的。基于这一点，很多人称C语言为“中级语言”，意思是它介于低级语言和高级语言之间。

（3）用C语言编写的程序非常简洁。C语言只有32个关键字，9种控制语句，其程序主要由小写字母组成。C语言书写格式自由，它压缩了其他高级语言中的冗余的部分。C语言是众多语言中最简洁、紧凑、灵活的语言，只有32个保留关键字（reserved keywords），使变量、函数命名有更多弹性。

（4）C语言功能齐全，具有各种各样的数据类型，并且引入了指针概念，可使程序效率更高，而且计算功能、逻辑判断功能也比较强大。C语言中运算符和数据结构非常丰富，共有34种运算符，可以实现在其他高级语言中难以实现的功能。

C语言中的数据类型有整型、实型、字符型、数组类型、指针类型和结构体类型等，能够用来实现非常复杂的数据结构，如线性表、链表、栈、队列、树和图等。部分的变量类型可以转换，例如整型和字符型变量。

（5）C语言是结构式语言，结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立，这称为“低耦合度”。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，这些函数可被用户方便地调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流程，从而使程序完全结构化。同时在函数调用中，C语言传递参数可以是值传递（pass by value），也可以是通过值传递指针（a pointer passed by value）。

C语言具有9个结构化的控制语句，如if-else、while、switch等，并用函数作为程序模块，是理想的结构化程序设计语言。

C语言是一个具有变量作用域（variable scope）以及递归功能的过程式语言。

（6）C语言适用范围大，适合于多种操作系统，如Windows、DOS、UNIX、Linux等，也适用于多种机型。C语言编写对需要进行硬件操作的场合，优于其他高级语言，有一些大型应用软件也是用C语言编写的。今天C语言依旧在系统编程、嵌入式编程等领域占据着统治地位。

（7）C语言应用指针可以直接进行靠近硬件的操作，但是C语言的指针操作不做保护，也给它带来了很多不安全的因素。C++在这方面做了改进，它在保留了指针操作的同时又增强了安全性，受到了一些用户的支持，但是，由于这些改进增加了语言的复杂度，也为另一部分人所诟病。Java则吸取了C++的教训，取消了指针操作，也取消了C++改进中一些备受争议的地方，在安全性和适合性方面均取得良好的效果，但其本身解释在虚拟机中运行，运行效率低于C++/C。一般而言，C、C++、Java被视为同一系的语言。

（8）C语言文件由数据序列组成，可以构成二进制文件或文本文件。

（9）不同的变量类型可以用结构体（struct）组合在一起，从而可以构造复杂的数据结构，如链表、树、图等。结构体也可以说是面向对象式语言里面的“对象”的雏形。

（10）预编译处理（preprocessor）让C语言的编译更具有弹性，更便于移植，也更加能够适应多种环境。

（11）C语言语法限制不太严格，如对数组下标越界不做检查，各种类型的变量可以通用等。这是优点，自由灵活；但也是缺点，容易引发意想不到的错误。

（12）允许直接访问物理内存，能实现对二进制位的操作。有了这项功能，C语言在能力和效率上与汇编语言不相上下，但比汇编语言要好理解和好使用得多。

（13）C语言生成的目标代码质量高，只比汇编语言生成的代码效率低20%左右。在一些追求效率的低层操作和对响应时间要求非常高的应用场合，C语言一直是不二的选择。在嵌入式系统方面，C语言更是大显身手，无人能够替代。

（14）C程序的可移植性好，基本上不用修改就可用于其他型号的计算机。

（15）C语言是少见的，不专属于任何组织或机构的语言，使用它很少能够牵扯到知识产权问题，因此应用非常广泛。

C语言由美国国家标准协会制定语言标准，不但在Windows操作系统下能够运行，在UNIX、Linux和Mac OS等操作系统上也能流畅运行。C语言可以说是UNIX操作系统的母语，近年来在Linux操作系统上更是广泛流行。而苹果公司在C语言的基础上，开发出了Objective-C，后来则更上一层楼，在Objective-C的基础上开发出Swift语言，Swift成为Mac OS以及IOS上最为耀眼的开发明星。

（16）C语言有很多极其优秀的实现工具，即IDE（集成开发环境）。语言本身只是一种规范，必须有编译器才可以实现它。用高级语言书写的程序代码最终要变成可执行文件，无论是在书写的过程中，还是最后编译成可执行文件，都需要一个简便而高效的工具来支持。这样的工具就称为IDE，比如Visual C++6.0、Visual C++2010 Express、Visual studio 2012（简称Vs2012），C++Builder、Code::Blocks、CodeLite等。

（17）C语言具有强大的绘图能力，也有强大的数据处理能力，因此在编写系统软件、二维、三维图形和动画软件、数值计算、游戏引擎等方面拥有不可替代的优势。

1.2.2 C语言的优点

（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，其程序书写形式自由，区分大小写。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语言可以像汇编语言一样对位、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。

（2）运算符丰富。

C语言的运算符包含的范围很广泛，共有34种运算符。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语言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他高级语言中难以实现的运算。

（3）数据类型丰富。

C语言的数据类型有：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结构的运算，并引入了指针概念，使程序效率更高。

（4）表达方式灵活实用。

C语言提供多种运算符和表达值的方法，对问题的表达可通过多种途径进行，其程序设计更主动、灵活。它语法限制不太严格，程序设计自由度大，如整型量与字符型数据及逻辑型数据可以通用等。

（5）允许直接访问物理地址，对硬件进行操作。

由于C语言允许直接访问物理地址，可以直接对硬件进行操作，因此它既具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多特性。

（6）生成目标代码质量高，程序执行效率高。

C语言描述问题比汇编语言迅速，工作量小，可读性好，易于调试、修改和移植，而它的代码质量与汇编语言相当。

（7）可移植性好。

C语言在不同机器上的编译程序中有86%的代码是公共的，所以C语言的编译程序便于移植。在一个环境上用C语言编写的程序，不改动或稍加改动，就可移植到另一个完全不同的环境中运行。

（8）表达力强。

C语言有丰富的数据结构和运算符，包含了各种数据结构，如整型、数组类型、指针类型和联合类型等，用来实现各种数据结构的运算。C语言的运算符有34种，范围很宽，灵活使用各种运算符可以实现某些难度极大的运算。

C语言能直接访问硬件的物理地址，能进行位（bit）操作，兼有高级语言和低级语言的许多优点。它既可用来编写系统软件，又可用来开发应用软件，已成为一种通用程序设计语言。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。

1.2.3 C语言的缺点

（1）C语言的缺点主要表现在数据的封装性上，即算法和数据没有彻底分离。这一点使得C语言在数据的安全性上有很大缺陷，这也是C和C++的一大区别。当然，C和C++从本质上来讲，是两个不同的语言，C语言面向过程，是结体化和程序设计语言；而C++面向对象，是可视化的面向对象的程序设计语言。

（2）C语言的语法限制不太严格，对变量的类型约束不严格，影响程序的安全性，对数组下标越界不作检查等。从应用的角度来说，C语言比其他高级语言更难掌握，尤其是指针的使用。从某种角度讲，这些缺点不是C语言不好，而是低素质的程序员用不好C语言，就会出现很多问题，甚至是很危险的问题。也就是说，C语言对使用者的要求更高，要求程序员对计算机硬件底层了解更多一些，对程序设计更熟练一些。因此，业界曾经流行过一句话：“真正的程序员用C，聪明的程序员用Delphi”。这句话说得很对，要用好C语言，就要成为一个真正的程序员，即高素质的程序员，这样才能高效率地用好C语言。

（3）C语言最大的缺陷在于要求程序员自己去做内存管理，程序员要用C语言去处理复杂的数据结构，因此程序员大部分的时间都花在了这上面，并且滋生了无数bug。这是最令人头疼的一点，由此使用C语言的程序员要对硬件底层了解地相对要多一些。

1.2.4 C语言的现状和前景

从学习的角度讲，C语言是基础性的语言，但其强大的优势始终无法被超越。目前许多流行的开发语言几乎都和C语言有着千丝万缕的关系，学好了C语言就等于掌握了几种编程语言，因此建议好好学习C语言。

与C++、Java、C#相比，C语言其实很简单，但却非常重要。因为它是C++、Java、C#的基础，不把C语言基础打牢固，就很难成为高手。

从应用的角度来看，尽管目前是面向对象程序设计方法霸占天下的时代，C语言属于结构化语言，似乎是过时了。但实际不然，面向对象程序设计主要用于应用系统的开发，而C语言是开发系统软件的不二利器，面向对象程序设计的语言始终无法替代。尤其在Linux操作系统上，C语言大展身手，不但没有销声匿迹，反而大放异彩。

在嵌入式系统、人工智能、模式识别技术等领域，C语言更是大展身手，焕发出强大的生命力。

说起C语言，还不得不提起另外一种。1980年，Brad Cox（布莱德·考克斯）在其公司Stepstone发明了Objective-C。Objective-C是一种扩充了的C语言，并且是一种面向对象的编程语言，它开始主要用于Mac OS系统，后来得益于iPhone的广泛流行而广泛流行起来，因为编写iPhone应用程序的主要编程语言就是Objective-C。

苹果公司在Objective-C的基础上，又发展出了Swift。2014年，苹果公司发布了新的开发语言Swift，Swift可以说是一种全新的语言，它结合了C语言和Objective-C的优点，但却不受C语言兼容性的限制。Swift采用安全的编程模式并添加了很多新特性，这将使编程更简单，更灵活，也更有趣。Swift是基于成熟而且倍受喜爱的Cocoa和Cocoa Touch框架，Cocoa是苹果公司的面向对象开发框架，而Cocoa Touch由苹果公司提供的软件开发api类库，用于开发iPhone上的软件。Swift的诞生将重新定义软件开发，并且掀起了人们重新认识C语言的新一轮高潮。

从使用的经验来看，要学好、用好C语言，需要打好两个基础，一是了解计算机硬件结构，在结合硬件设备的基础上最好能再了解一下汇编语言，当然只需要简单了解即可，这将会对C语言的理解、使用起到不可估量的作用。从这个角度讲，C语言可谓是对汇编语言的“封装”和“改造”，因此要想深入理解C语言，就要先了解汇编语言。二是应该掌握数据结构和算法，包括链表、队列、栈、树和图等数据结构以及查找、排序等常用算法。从这方面说，学好、用好C语言似乎比起其他高级语言要难一些。

有人讲，编程牵扯到三个环节：语言、环境和应用。语言就是指掌握某种语言本身，比如熟练掌握C语言。但光掌握语言是否就能编好程序呢，显然不行，还需要一样武器，即IDE。一个好的IDE，应该有自动缩进、高亮标记、上下文提示、自动完成函数语句、自动标记匹配等功能，有了这些会使开发变得简单轻松。当然编译、连接和调试的强大功能就不用说了。第三个环节就是应用了，包括需求分析、业务流程描述和最终算法实现等内容。如果应用环节的需求和问题吃不透，那么再好的语言和再强大的IDE都是无用的，照样编不出来好程序来。那么想要学好C语言，这三个方面也是缺一不可的。