C语言

C语言

C语言是一种通用的、过程式的计算机编程语言，由Dennis Ritchie于1972年在贝尔实验室开发。它兼具高级语言的易用性和低级语言的效率，广泛应用于系统编程、嵌入式系统开发等领域。51单片机等嵌入式设备常使用C语言进行开发，因其能够直接操作硬件且执行效率高。

历史发展

C语言的前身是B语言（由Ken Thompson开发）。Ritchie在开发UNIX操作系统时创造了C语言，其设计目标包括：

• 提供底层内存访问
• 生成少量机器码
• 不需要运行时支持
• 实现跨平台编程

1978年出版的《The C Programming Language》（K&R C）成为事实标准。1989年ANSI制定了ANSI C标准（C89），后续发展为C99、C11等标准。

语言特性

基本语法结构

C程序由函数组成，必须包含main()函数作为程序入口。典型结构如下：

#include <stdio.h>  // 预处理指令

int main() {        // 主函数
    printf("Hello, World!");  // 语句
    return 0;       // 返回值
}

核心特征

• 静态类型系统：变量需先声明后使用
• 指针运算：直接操作内存地址
• 结构化编程：支持if-else、while、for等控制结构
• 函数式特性：支持递归调用
• 预处理指令：如#include、#define

在嵌入式开发中的应用

C语言是51单片机等嵌入式系统的主流开发语言，因其具有：

• 直接硬件操作能力（通过SFR）
• 高效的代码生成
• 可预测的执行时间

典型嵌入式代码示例（控制51单片机P1口LED）：

#include <reg51.h>  // 包含51单片机寄存器定义

void delay(unsigned int t) {  // 延时函数
    while(t--);
}

void main() {
    while(1) {
        P1 = 0x00;  // LED全亮
        delay(60000);
        P1 = 0xFF;  // LED全灭
        delay(60000);
    }
}

flowchart TD A[程序开始] --> B[初始化硬件] B --> C{主循环} C --> D[LED亮] D --> E[延时] E --> F[LED灭] F --> G[延时] G --> C

标准库

C语言提供丰富的标准库函数，主要包括：

• stdio.h：标准输入输出
• stdlib.h：内存管理、随机数等
• string.h：字符串处理
• math.h：数学运算

与其他语言的比较

编程语言特性对比

特性	C语言	Java	Python
执行方式	编译型	字节码解释	解释型
内存管理	手动	自动垃圾回收	自动垃圾回收
指针支持	完全支持	不支持	有限支持
典型应用领域	系统编程	企业应用	脚本开发

学习资源

• 《C程序设计语言》（K&R）
• 《C Primer Plus》
• GCC编译器文档
• C标准库参考手册