作者 謝恩銘，公眾號(hào)「程序員聯(lián)盟」（微信號(hào)：coderhub）。
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內(nèi)容簡介
- 開宗明義
- 什么是編程？
- 總結(jié)
- 第一部分第二課預(yù)告
1. 開宗明義
不知道為什么，一直對(duì) C語言有一種很深厚的“情懷”（類似老羅對(duì)錘子手機(jī)的那種）。
- 也許因?yàn)?C語言是很多前輩諄諄教誨說一定要學(xué)一下的一門編程語言；
- 也許因?yàn)?C語言自 1972 年誕生以來歷經(jīng)數(shù)十年依然獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，位列編程語言排行榜前三；
- 也許因?yàn)閹缀跛胁僮飨到y(tǒng)（Windows、Unix、Linux，macOS，Android、iOS，等），底層都有大量的 C語言代碼；
- 也許因?yàn)?C語言在嵌入式領(lǐng)域是主要的編程語言；
- 也許因?yàn)樵谥T多編程語言中，C語言的入門是比較難的；
- 也許因?yàn)樾枰?5 到 10 年的時(shí)間，你才能說自己精通了 C語言；
- 也許因?yàn)閷W(xué)好了 C語言，一般就能輕松入門其他語言。
有太多也許，但是可以肯定的是：C語言是一門充滿魅力的編程語言。
C語言的發(fā)明人，“C語言之父” Dennis Ritchie 在 2011 年去世。很低調(diào)，沒有太多新聞報(bào)道。同年史蒂夫.喬布斯去世，各界報(bào)道鋪天蓋地（當(dāng)然了，喬布斯也是很偉大的人）。
我想說：應(yīng)該多紀(jì)念那些低調(diào)付出的人。
Dennis Ritchie 除了 C語言這項(xiàng)偉大發(fā)明（Windows、Linux 和 macOS 操作系統(tǒng)，底層幾乎都用到了 C語言），還與 Ken Thompson 一起研發(fā)了 Unix 操作系統(tǒng)（雖然大部分工作是 Ken Thompson 起步的，不過后來 Dennis 用自己發(fā)明的 C語言重寫了 Unix 操作系統(tǒng)）。
要知道，Unix 操作系統(tǒng)成為了后來舉世聞名的 Linux 操作系統(tǒng)的參考對(duì)象，Android 手機(jī)底層就是用的修改過的 Linux 系統(tǒng)。蘋果的 macOS 操作系統(tǒng)底層也是類 Unix 系統(tǒng)。我們用的 iPhone 和 iPad 等的操作系統(tǒng)，底層大部分也是 C語言編寫的。
不為了提高編程水平，光為了感受大師的風(fēng)采，光為了探尋一下我們每天都在接觸的這門語言，也要學(xué)一下這位了不起的人物的傳世杰作：C語言。
在這個(gè)系統(tǒng)課程中，我將帶大家一起探索 C語言的奇妙世界。
2. 什么是編程？
你也許聽說過編程，也許你想要真正明白編程到底是怎么一回事。
用 C語言編程，是怎么樣的呢？用 C語言作為入門編程的第一門語言真的好嗎？我們能用 C語言做任何事嗎？
這一課就是為了回答上述可能顯得有點(diǎn)愚蠢但實(shí)際上很重要的問題。而且借著這些問題，你在學(xué)完這一課后會(huì)找到你真正想要的答案。
在學(xué)一樣技術(shù)前先了解一下用它能做什么，不是很好么？
我們從最簡單的問題開始：
什么是編程？
編程意味著“編寫計(jì)算機(jī)程序”，這些程序能讓你的機(jī)器（一般來說是電腦）做你要它做的事情。
實(shí)際上，你的電腦里充滿了各樣的程序：
- 計(jì)算器是一個(gè)程序；
- 文本編輯器也是一個(gè)程序；
- 你的聊天軟件（QQ，微信，等）也是程序；
- 你玩的游戲也是程序。
上圖大家可能有點(diǎn)陌生，不過這是我那一輩（80 后）的人很喜歡玩的經(jīng)典游戲 Metal Slug（《合金彈頭》或稱《越南戰(zhàn)爭(zhēng)》），就是一個(gè)程序。
簡單來說，在今天的日常生活中，程序隨處可見。大到航空母艦、空間站；小到智能手表、iPhone，里面都有各種大大小小的程序。
程序幾乎可以讓你用電腦做任何事情。你可以自己編寫一個(gè)革命性的加密軟件，也可以編寫一個(gè) 3D 格斗游戲。你的電腦可以為你做任何事（除了泡咖啡之類，不過未來應(yīng)該可以）。
注意了，我可不是讓大家現(xiàn)在就去寫一個(gè) 3D 格斗游戲，因?yàn)槟翘珡?fù)雜了，會(huì)讓你手指抽筋的。我們的課程會(huì)循序漸進(jìn)，一開始是最簡單的，可能只是實(shí)現(xiàn)在窗口里顯示一段文字。
說來說去，C語言是什么呀？
編程，用什么語言呢？
你的計(jì)算機(jī)（computer，也叫“電腦”）真的是一個(gè)奇怪的家伙，這樣說已經(jīng)算很給它面子了。我們給它傳遞命令，只能輸送給它 0 或 1（因?yàn)殡娔X里面有大大小小的數(shù)不勝數(shù)的晶體管，而它們被用來做“開關(guān)”，0 和 1 正好可以用來表示“開啟”或“關(guān)閉”這兩個(gè)狀態(tài)，所以電腦最底層其實(shí)都是 0 和 1 這樣的二進(jìn)制碼）。打個(gè)比方，我要讓電腦做加法：
“計(jì)算 1 + 2 等于多少”。我實(shí)際上輸給電腦的是（是我隨便寫的，我并不記得怎么轉(zhuǎn)換這句話到二進(jìn)制碼）：
01010011101100110011110101
正如你看到的，這就是你的電腦所會(huì)的語言，被稱為“二進(jìn)制語言”。它也只會(huì)這門語言，可以看到這門語言完全不容易理解。
所以，我們的第一個(gè)真正的問題來了：
怎么才能夠用更簡單的語言來和電腦對(duì)話呢，難道只能用 0 和 1 嗎？
你的電腦既不講中文也不講英語。然而，即使最瘋狂的專家也不會(huì)真的要去用二進(jìn)制碼來編寫程序，那簡直令人難以忍受。
所以，我們的計(jì)算機(jī)學(xué)者們就想到：先用其他簡單一些、便于理解的語言編寫程序，之后再把它翻譯成電腦的二進(jìn)制語言。
最不容易的，就是要編寫這樣一個(gè)“翻譯”程序。幸虧計(jì)算機(jī)學(xué)者們已經(jīng)把這樣的翻譯程序?qū)懞昧?，我們也沒必要重新做了（著實(shí)松了一口氣）。所以我們要做的就是告訴電腦：“我要做加法：1 + 2 等于多少”，這句話會(huì)被翻譯成電腦的二進(jìn)制碼：
01010011101100110011110101
一些術(shù)語
上面我在解釋時(shí)都是用的簡單的詞語，但要知道在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，每樣事情都有特定的術(shù)語。這個(gè)系列課程中我們都將使用合適的術(shù)語。
這樣有好處，不僅可以顯得你比較“高大上”，而且當(dāng)你有一天要跟另一個(gè)程序員解釋一些原理，用專業(yè)術(shù)語才好。雖然周圍的人可能會(huì)把你當(dāng)“火星人”看，但大可不必理會(huì)。
上面我們說過，我們不可能用 0 和 1 來編寫程序，所以我們使用“簡化的語言”，按專業(yè)術(shù)語應(yīng)該被稱為“高級(jí)語言”。
編程語言有幾個(gè)等級(jí)，等級(jí)越高就越接近于我們?nèi)祟惖恼Z言（比如英語）。高級(jí)語言使用方便，但是也有一些缺陷，之后我們會(huì)看到。
下面列舉一些高級(jí)語言：
- C
- C++
- Java
- Swift
- Python
- JavaScript
- PHP
- Go
當(dāng)然這里只是列舉常用的幾種，要把所有高級(jí)語言列出來那得花不少時(shí)間。
除了剛才的高級(jí)語言，另一個(gè)我們要記得的術(shù)語是：源代碼。所謂源代碼，就是你用高級(jí)語言寫出來的代碼。所以你得先寫出源代碼，然后再把源代碼轉(zhuǎn)換成機(jī)器能理解的二進(jìn)制碼。
接下來再來學(xué)兩個(gè)術(shù)語：編譯器和編譯。編譯器指的是把源代碼轉(zhuǎn)為電腦能理解的二進(jìn)制碼的工具。這個(gè)轉(zhuǎn)換的過程，稱為編譯。
對(duì)于每一種高級(jí)語言，都有對(duì)應(yīng)的不同編譯器。當(dāng)然，也不難理解，因?yàn)槊糠N高級(jí)語言本身是不同的么，我們不可能用 C語言的編譯器去編譯 Java 的源代碼。
之后我們還會(huì)看到，即使對(duì)于一種高級(jí)語言（例如 C語言），也存在好幾種不同的編譯器，有 Windows 的編譯器，GNU 的編譯器，等等。這些我們會(huì)在下一課學(xué)到。
由編譯器編譯出來的二進(jìn)制程序被稱為可執(zhí)行程序。所以對(duì)于 Windows 下的可執(zhí)行程序，都有一個(gè)后綴名 .exe（就是 EXEcutable 這個(gè)英語單詞的前三個(gè)字母，表示“可執(zhí)行的”）。
為什么選擇學(xué)習(xí) C語言
之前說過，高級(jí)語言有很多種。我們應(yīng)該在它們之中特別選擇一門來作為入門編程的語言么？
這是大問題。
我們有如下選擇：
很高級(jí)的語言：非常容易使用，可以說適合普羅大眾。其中，有 Python，Ruby，等。通常來說，用這些語言寫程序會(huì)比較快捷。然而它們常需要一些額外的文件（比如解釋器）才能執(zhí)行。
沒有那么高級(jí)的語言：這類的高級(jí)語言（C語言是一種），誠然不容易編寫。但是學(xué)習(xí)這樣的語言可以幫助更深刻地理解編程的原理和電腦運(yùn)作的原理。之后你再要學(xué)一門新語言會(huì)很容易，你完全可以自學(xué)。
此外，C語言非常流行。大量我們?nèi)粘Ｊ褂玫能浖际怯?C語言編寫的。計(jì)算機(jī)學(xué)科也經(jīng)常用 C語言作為教授編程的語言。
你可能會(huì)問，有一個(gè)問題我不明白：“C語言和 C++語言有什么區(qū)別呢？”
可以說，C語言和 C++ 比較類似，都是使用非常廣的語言。為了更好地說明它們分別是如何誕生的，我們來說點(diǎn)歷史好了：
在電腦重達(dá)幾噸，大小像一大間屋子那樣的時(shí)代，計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的前輩們開始發(fā)明一門編程語言：Algol。
技術(shù)不斷進(jìn)步，他們又發(fā)明了一門新的語言：CPL，之后發(fā)展成為 BCPL，后來被稱為 B語言。
后來，終于發(fā)展成了 C語言。
又過了一段時(shí)間，人們想要在 C語言上加一些東西（一些改進(jìn)，如果你非要這么說的話）。這門新語言誕生了，就是 C++，是基于 C語言發(fā)明的。C++ 在 C語言的基礎(chǔ)上加了不少新的東西，使我們可以用不同的方式編程。
注意：這并不是說 C++ 比 C 更優(yōu)秀，只是可以讓我們用不同的方式編程。也不是說 C語言相比就是一門老舊的語言，不，C語言今天仍然很常用，它是我們所用的 Windows，macOS，Linux，Unix 等操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而且在嵌入式領(lǐng)域也是主要的編程語言。
編程艱辛么？
這個(gè)問題可能困擾很多人。是否需要成為有幾年研究經(jīng)驗(yàn)的數(shù)學(xué)家才能學(xué)編程呢？
答案是：絕不。學(xué)編程并不需要在數(shù)學(xué)方面有多大造詣，當(dāng)然數(shù)學(xué)好對(duì)學(xué)編程也是大有裨益的（比如編寫 3D 游戲，就需要有一些空間幾何知識(shí)）。其實(shí)最常用的也就是四則運(yùn)算了：加、減、乘、除。
那編程有什么難的呢？
誠然，不是那么可怕。但是可能需要知道電腦工作的機(jī)制，為了更好的理解我們用 C語言做的事。
一個(gè)程序員一般有以下特質(zhì)：
耐心：很多時(shí)候，你的程序不是第一次就能順利運(yùn)行的，要堅(jiān)持不懈。
邏輯意識(shí)：不需要有很多數(shù)學(xué)知識(shí)，但是要會(huì)思考。對(duì)于認(rèn)為編程輕而易舉的人，對(duì)不起了。
冷靜：急躁起來也不能拿榔頭敲電腦啊。要讓程序運(yùn)行，可不能這樣做。
簡單說來，學(xué)習(xí)編程沒有特別需要的技能。一個(gè)對(duì)數(shù)學(xué)一竅不通的人也可以成為很好的程序員，關(guān)鍵是要有耐心思考問題。很多人后來都發(fā)現(xiàn)自己愛上編程了，變得喜愛思考。
3. 總結(jié)
為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)程序，我們需要用電腦懂得的語言來編寫程序。
有很多種編程語言，我們可以按等級(jí)來分。一般越高級(jí)的語言，越容易掌握，但是在最終的程序效能上可能會(huì)差一些。
我們要一起來學(xué)習(xí)的 C語言被認(rèn)為是高級(jí)語言里偏低級(jí)的。它是全世界最著名和最常用的語言。
源代碼是一系列指令，用編程語言編寫。
編譯器是一個(gè)把我們的源代碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼（0 和 1）的程序，轉(zhuǎn)換之后的二進(jìn)制程序可以被我們的電腦執(zhí)行。我們?cè)?Windows 操作系統(tǒng)里經(jīng)常遇到的 .exe 文件就是二進(jìn)制文件，里面可沒有源代碼。
編程并不需要很高深的數(shù)學(xué)知識(shí)，除非你的程序要調(diào)用一些數(shù)學(xué)公式，比如加密程序。但是，編程需要你有邏輯意識(shí)，并且有條不紊。
4. 第一部分第二課預(yù)告
今天的課就到這里，一起加油吧！
下一課：C語言探索之旅 | 第一部分第二課：工欲善其事，必先利其器
我是 謝恩銘，公眾號(hào)「程序員聯(lián)盟」（微信號(hào)：coderhub）運(yùn)營者，慕課網(wǎng)精英講師 Oscar 老師，終生學(xué)習(xí)者。
熱愛生活，喜歡游泳，略懂烹飪。
人生格言：「向著標(biāo)桿直跑」
