大一C语言挣扎之路1（电子计算机概述和Visual Studio ）

  • C语言
    • 一 电子计算机概述
      • 1. 计算机的诞生
      • 2. 冯·诺依曼结构
        • 功能
        • 组成部件
        • 计算机工作流程
      • 3. 计算机的发展历史
      • 4. 存储容量的换算
      • 5. 进制转换
    • 二 计算机程序
      • 1. 程序设计
      • 2. 代码编写过程
    • 三 C语言简介
      • 1. C语言的起源
      • 2. C语言的优势
      • 3. C程序的开发过程
    • 四（另附）Visual Studio 下载安装及部分快捷键
    • 安装
      • 快捷键（2022）

C语言

一 电子计算机概述

1. 计算机的诞生

  1. 计算机，俗称“电脑”，本质上是一种电子设备，因此常被称为“电子计算机”
  2. 英国数学家查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage)于1834年发明了分析机（也就是现代电子计算机的前身），并设想了现代计算机所具有的大多数其他特性，被称为计算机原型机之父
  3. 英国数学家阿兰·图灵（Alan Turing)（如图1.1所示）提出了“图灵机”和“图灵测试”等重要概念，是计算机逻辑的奠基者，被称为计算机科学之父、人工智能之父。
  4. 美国的约翰·阿塔纳索夫(John Atanasoff）和他的学生克利福特·贝瑞（Clifford Berry)于1939年造出了第一台真实的电子计算机阿塔纳索夫-贝瑞计算机（Atanasoff-Berry Computer，简称为ABC）不可以编程，仅设计用于求解线性方程组。
  5. 1946年2月14日，“电子数字积分计算机”(Electronic Numerical And Calculator,ENIAC)在美国宾夕法尼亚大学问世了。**ENIAC是世界上第一台通用计算机（即为“图灵完备”的),也是继 ABC 后的第二台电子计算机。（没有真正的存储器）
  6. 美籍匈牙利数学家约翰·冯·诺依曼(John Von Neumann）和他的研制小组发表了一个全新的“存储程序通用电子计算机方案”-EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)，即程序存储(Stored Program)的思想，另一个重大贡献是建议在电子计算机中采用二进制(Binary）：根据电子元件双稳工作的特点，二进制的采用将大大简化机器的逻辑线路。被称为“现代计算机之父”。

2. 冯·诺依曼结构

功能

一般来说，基于冯·诺依曼体系结构的计算机（简称为冯·诺依曼机）具有以下功能

（1）能够把程序和数据送至计算机中；
（2）必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力；
（3）能够完成各种算术、逻辑运算以及处理和传送数据的能力；
（4）能够控制程序走向，并根据指令控制机器的各部件协调操作；
（5）能够按照要求将处理结果输出给用户；

组成部件

因此，冯·诺依曼机应具备五大基本组成部件，包括：

（1）输入设备：输入数据和程序；
（2）存储器：存放程序指令和数据；
（3）运算器：完成加工处理数据；
（4）控制器：控制程序执行；
（5）输出设备：输出处理结果；
其中
运算器和控制器合称为中央处理器（Central Processing Unit,CPU），是计算机最核心的组成部分。

存储器（Memory）是计算机中存储信息的部件。存储器可分为主存储器（即内存储器，简称内存）和辅助存储器（即外存储器，简称外存）。
硬盘、光盘等都属于外存。通常，我们把要永久保存的、大量的数据存储在外存上，而把暂时存储的、少量的数据和程序放在内存上。
内存是计算机中重要的部件之一，用于存放计算机当前执行的程序代码和需要使用的数据，

计算机工作流程

冯·诺依曼机的五大部件之间通过控制总线、地址总线、数据总线这三大总线相联结，有数据流、指令流、控制流通过总线联系各部件。运算时，指令由存储器送入控制器，由控制器产生控制流来控制数据流的流向以及各部件的工作；数据在控制流的作用下从存储器读入运算器进行运算，运算的中间及最后结果又存回存储器；存储器中的运算结果经输出设备输出。

3. 计算机的发展历史

时代 名称 起讫年 硬件 软件及应用领域 特点
第1代 电子管时代 1946~1958 逻辑元件采用真空电子管；主存储器采用汞延迟线、磁鼓、磁芯；外存储器采用磁带 采用机器语言、汇编语言编程；应用领域以军事和科学计算为主 体积大、功耗高、可靠性差、速度慢（每秒几千至几万次）、价格昂贵
第2代 晶体管时代 1958~1964 逻辑元件采用晶体管；主存储器采用磁芯 操作系统，采用高级语言及其编译程序编程；应用领域有科学计算、事务处理和工业控制 体积缩小、能耗降低、可靠性提高、速度提高（每秒几十万次）
第3代 集成电路时代 1964~1970 逻辑元件采用中、小规模集成电路；主存储器采用磁芯 分时操作系统以及结构化、模块化程序设计方法；应用领域进入文字处理和图形图像处理 速度更快（每秒几十万到几百万次）、可靠性更高、价格下降，通用化、标准化
第4代 大规模集成电路时代 1970至今 逻辑元件采用大规模和超大规模集成电路 数据库和网络管理系统以及面向对象语言；应用领域除了科学计算、工业控制等，逐步走向家庭 集成度高、体积小，速度极快（每秒百万至数亿次）、微处理器诞生（1971）

4. 存储容量的换算

  1. 计算机中的数据以二进制的形式存放于内存中。所谓二进制数、就是采用0和1作为数符，每个0或1就是一个位(bit），是数据存储的最小单位。
  2. 内存的存储单元是连续8个位组成的一个字节（Byte，简写为B）
  3. 由于现代计算机存储容量的不断增大，如果只用B作为单元，那么数字过于庞大。于是有了KB、MB、GB、TB、PB、EB、ZB、YB等级别更高的度量单位

1B=8 bits1KB=1024B=210B
1MB=210KB=220B
1GB=210MB=220KB=230B
1TB=210GB=220MB=230KB=240B
1PB=210TB=220GB=230MB=240KB=250B
1EB=210PB=220TB=230GB=240MB=250KB=260B
1ZB=210EB=220PB=230TB=240GB=250MB=260KB=270B
1YB=210ZB=220EB=230PB=240TB=250GB=260MB=270KB=280B
1BB =10YB=220ZB=230EB=240PB=250TB=260GB=270MB=280KB=290B
1NB=10BB=20YB=230ZB=240EB=250PB=260TB=270GB=280MB=290KB=2100B
1DB=10NB=20BB=30YB=240ZB=250EB=260PB=270TB=280GB=20MB=2100KB=2110B

  1. 内存容量的最大容量，取决于地址总线（Address Bus）的数量。如果地址总线有n根，则内存容量的上限为2”B。这是因为，每根地址总线上可以有0和1两种数符，所以只能对2”个存储单元进行“编址”
  2. 因此32位系统内存最大为4GB

5. 进制转换

各进制的数之间可以相互转换

  1. N进制数转成十进制数：将各位数符所代表的值乘以对应位的位权再累加求和，则得到对应的十进制数结果，该方法简称为“按权求和”。
  2. 十进制数转成N进制数：除以N取余至商为零再逆序输出所有余数，简称为“除N取
    余法”
  3. 二进制数与八进制数的相互转换：二到八，3合1；八到二,1分3。
  4. 八进制数与十六进制数的相互转换：通过二进制数作为中间数进行转换。

二 计算机程序

1. 程序设计

  1. 软件是程序的有机集合体。程序始终是软件的核心，任何软件都至少有一个可运行的程序。除了程序之外，软件一般还配有相关的文档。编程是编写程序的简称，术语称为“程序设计（Programming）”。
  2. 程序设计一般步骤：

(1).第一步：需求分析
(2)第二步：算法设计
(3)第三步：代码编写
(4)第四步：代码调试    这一步需用到编译器（Compiler）和调试器（Debugger）

  1. **程序设计语言(Programming Language）**是人与计算机交流所使用的“语言”，具有一套固定的符号和语法规则，大致可以分为四代：
时代 名称 构成 特点 现状
第1代 机器语言 由二进制指令构成，不同的CPU具有不同的指令系统 难编写、难修改、难维护，需要用户直接分配存储空间，编程效率极低 很少直接用于编程
第2代 汇编语言 机器指令的符号化，与机器指令存在着直接的对应关系 难学难用、容易出错、维护困难；但可直接访问系统接口，汇编程序翻译成的机器语言程序效率高 只有在高级语言不能满足设计要求时才使用
第3代 高级语言 面向用户，基本上独立于计算机的类型和结构 易学易用，接近于算术语言和自然语言，其一条命令可以代替几条、几十条甚至几百条汇编语言的指令 通用性强，应用广泛
第4代 非过程化语言 面向应用，为最终用户设计。编码时只需说明“做什么”，不需描述算法细节 缩短开发过程、降低维护代价、最大限度地减少调试过程中出现的问题以及对用户友好等 数据库查询和应用程序生成器是该语言的两个典型应用

其中，机器语言和汇编语言编写的程序依赖于计算机硬件，所以又称为低级语言。高级语言是一种接近自然语言和数学语言的程序设计语言，不依赖于具体的机器，程序员编程时无须关心硬件的细节，从而大大提高了编程效率。

2. 代码编写过程

  1. 一般来说，用程序设计语言编写出来的程序叫作源程序或源代码（Source Code)，不同语言写的源程序的文件扩展名也不同，例如以C语言写的源程序，对应文件的扩展名为.c。
  2. 由于冯·诺依曼机只能识别二进制代码，不能直接执行使用高级语言编写的程序，因此，任何用非机器语言编写的源程序都要经过专门的翻译程序（汇编程序或编译程序）翻译之后，才能得到计算机可直一接识别和运行的目标程序或目标代码（Object Code）。目标程序是完全由0、1序列组成的二进制文件，对应文件的扩展名为.obj。
  3. 根据源程序类型的不同，翻译的方式也不尽相同，主要有以下3种。
    (1)汇编：通过汇编程序将用汇编语言所编写的源程序翻译为目标程序。
    (2)编译：通过编译程序将用特定高级语言所编写的源程序翻译为目标程序，产生目标代码。不同的高级语言有不同的编译程序。其中，Pascal、C语言是可以写编译程序的高级语言。
    (3)解释：通过解释程序直接执行源程序。一般是读一句，翻译一句，执行一句，不产生目标程序，如 Basic 解释程序。
  4. 目前，高级程序设计语言的种类繁多，应用广泛，大致可分为以下4类。
    (1)命令式语言(过程式语言) ：Pascal(第一个结构化程序设计语言)、C
    (2)函数式语言
    (3)逻辑式语言
    (4)面向对象语言：java、c++

三 C语言简介

1. C语言的起源

  1. C程序设计语言诞生于著名的贝尔实验室，肯·汤普森（Ken Thompson）和丹尼斯·里奇（Dennis M. Ritchie）用汇编语言为PDP-7编写操作系统，这就是著名的UNIX操作系统。
  2. 由于汇编语言编写的程序依赖于机器的型号，可移植性差，两人决定改用高级语言编写UNIX操作系统
  3. 1972年，汤普森继续完善UNIX操作系统，里奇设计新语言。由于该语言以汤普森之前设计的“B语言”为基础，因此命名为“C语言”。1973年，里奇完成了第一版C语言核心，并用C语言重写了 UNIX操作系统。

2. C语言的优势

  1. 功能强大
    (1)运算符丰富。共有34种运算符。
    (2)数据类型多样。包含整型、实型、字符型、数组类型、指针类型、结构体类型和共用体类型等。
    (3）代码结构化。C语言具有多种循环、条件语句来控制程序的流向，此外，C语言采用函数形式作为程序的模块。
    (4)可访问物理地址。C语言既具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多功能。
    因此可用来编写系统软件。例如Windows 系统大部分是由C语言编写的。
  2. 运行效率高
  3. 通用性强
  4. 可移植性强

3. C程序的开发过程

采用C语言编写的程序简称为C程序，C程序的开发过程从编写程序开始到运行程序出结果为止，一般需要6个步骤：编辑(Edit)、预处理(Preprocess)、编译(Compile）、链接(Link）、装载(Load）和执行(Execule)。其中，预处理和装载两个步骤有时可以省略。

  1. 编辑
    编辑是通过输人设备将C语言源程序录入到计算机中，生成扩展名为“.c”的源文件。
    编辑源程序的方法有两种：一种是直接在C集成开发环境中的编辑器中进行编辑，这是最常用且便捷的方法；另一种是使用其他文本编辑器，如写字板、记事本等。

  2. 预处理
    预处理是指通过预处理器对程序中的预处理指令（它们是为优化代码而设计的)进行转译。每条预处理指令以符号“#”开头。预处理又称转译单元（Translation Unit)，将程序转译为扩展名为“.i”的中间文件。

  3. 编译
    编译是将C语言源文件和预处理生成的中间文件转换为机器可识别的目标代码（即二进制代码），生成相应的“.obj”文件。编译主要进行词法的分析和语法的检查，发现问题后及时以error或 warning 信息提示给用户，用户必须对源程序文件进行修改直至编译通过才能继续下面的步骤

  4. 链接
    链接是对目标代码中的符号引用和定义转换，把编译得到的多个二进制代码片段（例如程序中使用的库函数，它们也被编译成二进制码片段）连接成完整的可执行文件，扩展名为“.exe"。链接可分为静态链接和动态链接，静态链接是将所使用的库函数的目标代码静态添加到可执行文件中，动态链接是在程序执行过程中通过路径和函数名动态加载目标代码。

  5. 装载
    装载器将可执行文件装入内存储器中等待执行。

  6. 执行
    在中央处理器（CPU）的控制下，对装入内存的可执行文件的指令逐条执行，运行结果在显示器上显示或者保存至文件中。

常用的C集成环境有 Turbo C++、Microsoft Visual C++、Borland C++、Magic C++、GCC、LCC、Visual Studio .NET、CodeBlocks、Dev C++等

四（另附）Visual Studio 下载安装及部分快捷键

安装

（1）VS2010下载地址
需要注意的是，VS2010 可以在 XP、Win7 和 Win8 下完美运行，但在 Win10 下可能会有兼容性问题，使用 Win10 的读者建议安装 VS2015 或者 VS2017。
• 迅雷下载ed2k://|file|cn_visual_studio_2010_ultimate_x86_dvd_532347.iso|2685982720|4AE6228933DDE49D9BFA4C3467C831C2|/
• 百度网盘 提取密码：f9xr
（2）Visual Studio官网地址（2022）

快捷键（2022）

  1. ctrl+D 向下复制一行
  2. shift+ctrl+A 创建新文件
  3. shift+ctrl+N 创建新项目
  4. alt+方向键 移动所在行
  5. Ctrl+tab 切换页面
  6. Ctrl+/ 行注释掉/取消行注释
  7. Ctrl+shift+/ 块注释/取消块注释
  8. Shift+Tab 回退一个制表符
  9. Ctrl+enter 当前行之前开辟一行
  10. Shift+Left/Right 向左/向右选中字符
  11. Ctrl+Left/Right 以一个单词为粒度向左/向右移动光标
  12. Ctrl+F 快速查找
  13. Ctrl+Shift+F 在文件中查找
  14. Ctrl+H 快速替换
  15. Home 回到行首
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