Определяющее руководство по изучению языка C

Добро пожаловать в это окончательное руководство, в котором мы расскажем вам о языке программирования Си, а также поможем вам начать изучать код на этом языке!

Язык C постоянно занимает первое или второе место среди языков программирования, поэтому вы можете быть уверены, что эта информация поможет вам добиться успеха в ваших увлечениях или карьере с помощью новых, хорошо оцененных навыков.

Если вы готовы открыть для себя мир программирования на языке Си, давайте начнем!

(Хотите сразу перейти к обучению? Воспользуйтесь нашим оглавлением, чтобы сразу перейти к разделу “Ресурсы для изучения языка Си”).

Оглавление

Что такое Си? Обзор и история

О языках компьютерного программирования в целом

Прежде чем перейти к рассмотрению вопроса о том, что такое C, давайте сделаем шаг назад и поймем, что такое язык программирования в целом.

Не вдаваясь в подробности, о которых вы можете прочитать в другом месте, все компьютеры работают на основе электрических сигналов – в первую очередь на основе того, включен сигнал или выключен. Если мы присвоим этим электрическим сигналам значение 0 или 1 и придадим последовательности этих сигналов смысл, мы получим то, что известно как двоичный код. Двоичный код составляет основную часть того, что называется машинным кодом.

Но для человека машинный код – не лучший способ программирования. Вместо этого мы разработали языки компьютерного программирования – языки, которые, будучи более понятными для человека, способны переводиться в машинный код. Таким образом, благодаря этому промежуточному шагу мы можем говорить с компьютером на одном языке.

О языке программирования Си

C – это процедурный язык программирования общего назначения, который был создан как преемник языка программирования B. Разработанный Деннисом Ритчи и Bell Labratoriess в 1972 году (да, это было так давно), основной целью языка была возможность разработки функций для первой итерации операционной системы UNIX, которая была разработана Кеном Томсоном, первоначальным создателем языка программирования B.

С момента своего рождения C стал основой индустрии – и фактически котируется как наиболее широко используемый язык программирования во всех технологиях.

Для чего используется язык C?

Учитывая его возраст, вы можете задаться вопросом, для чего вообще используется язык C, особенно в нашем современном пространстве.

Си считается одним из языков самого низкого уровня – это означает, что он был создан для того, чтобы быть очень близким к машинному коду. Следовательно, язык Си способен очень быстро переводить то, что на самом деле нужно компьютеру для работы (другими словами, он очень машиночитаем).

Благодаря своей низкоуровневой природе, язык Си стал одной из основных основ для ключевых технологий, обеспечивающих работу компьютера, включая операционные системы, компиляторы (которые необходимы для работы многих других языков программирования) и даже крупномасштабные базы данных. Без этих элементов технология не была бы такой, какой она является в настоящее время.

Для среднестатистического начинающего программиста доступ к памяти – это абстрактная концепция, которая для многих проектов никогда не будет иметь значения.

Однако для тех, кто занимается разработкой программного обеспечения и т.п., наличие такой возможности имеет огромное значение. Язык C поставляется с указателями, которые, по сути, позволяют программам напрямую обращаться к памяти и изменять ее по мере использования программы.

Что это значит? В общей схеме это означает, что у программистов есть более прямой метод взаимодействия с аппаратным обеспечением. Это еще больше приближает C к машинному коду, если все сделано правильно, и, следовательно, может дать большой прирост производительности.

Си почти настолько эффективен, насколько это возможно

В сочетании с вышесказанным, язык Си является очень эффективным языком программирования, поскольку он является низкоуровневым.

Однако что это означает на самом деле? Если вы не собираетесь буквально писать в машинном коде, ваша программа должна пройти через дополнительные шаги “перевода”, чтобы стать пригодной для использования. Чем ближе язык к машинному коду, тем лучше и быстрее этот “перевод”, в результате чего компьютер выполняет код намного быстрее.

Си – не просто низкоуровневый язык, а один из языков, наиболее близких к машинному коду. Именно поэтому он используется не только в операционных системах, где важна скорость, но и во многих языках, прежде чем перейти к машинному коду, необходимо пройти дополнительный этап перевода на язык Си. Стоит также отметить, что Си – это прежде всего компилируемый язык, поэтому он также имеет дополнительные преимущества. В любом случае, если посмотреть на обзор всех языков, C – это мощный инструмент производительности.

Другие языки программирования основаны на C

Си – это, более или менее, один из дедушек программирования. Его создание имело обширные последствия для всей индустрии, и вы не ошибетесь, если скажете, что он сформировал индустрию в целом таким образом, что мы до сих пор ощущаем его влияние.

Поэтому не стоит удивляться, узнав, что язык C послужил источником вдохновения для многих современных языков программирования, с которыми вы, возможно, знакомы.

Иногда это влияние очень прямое. Например, C++ и C#, оба чрезвычайно популярных языка, были более или менее непосредственно основаны на C. Хотя, конечно, они не одинаковы, поскольку в них было внесено много изменений – например, добавлены принципы объектно-ориентированного программирования – сходство между ними очень очевидно в их синтаксисе!

Другие языки, однако, имеют более косвенное влияние. Например, Java, JavaScript и PHP взяли многие элементы языка C, включая некоторые элементы синтаксиса, и использовали их при разработке своих языков.

Хотя это не означает, что вам не следует изучать другие языки программирования, поскольку все языки имеют свои плюсы и минусы, знание того, что язык Си помог в их создании, является ценным знанием. Это также означает, что язык C не так уж незнаком, как может показаться – особенно если вы уже знаете такой язык, как C++.

Зачем изучать язык C?

Надеюсь, вы поняли, чем C отличается от других языков программирования и почему его эффективность является ключевым преимуществом. Однако почему его стоит изучать? Что ж, давайте поговорим об этом.

Си – очень популярный язык и является отличным набором навыков.

Мы уже несколько раз упоминали об этом, но это всегда стоит повторить. Си – один из самых распространенных языков, и обычно он занимает первое место в любом списке языков программирования.

Например, индекс TIOBE, о котором мы упоминали ранее, исторически каждый месяц и год ставит его на первое или второе место среди языков (чаще всего конкурируя с Java). Между тем, индекс PYPL, конкурент TIOBE, ставит C (в связке с C++) в число 5 лучших языков программирования.

Почему эта популярность имеет значение? В целом, это хороший показатель того, какие навыки люди ищут в отрасли. Хотя для любителей это, возможно, не так важно, люди, нацеленные на карьеру, могут обратить на это внимание.

Даже если в своей карьере вы не собираетесь специализироваться на языке C, наличие его в резюме все равно будет плюсом. Это покажет любой компании, что вы не только обладаете хорошо развитым набором навыков, но и хорошо знакомы с языковыми навыками, которые однажды могут им понадобиться. Таким образом, спрос на этот навык более чем достаточен, чтобы показать, насколько он важен.

Язык C обычно требуется для карьеры инженера-программиста более высокого уровня

Программная инженерия – это обширная область, которая может включать в себя довольно много направлений. Конечно, сюда может входить программное обеспечение, но многие старшие инженеры-программисты будут отвечать за программирование систем и программного обеспечения, поддерживающего взаимодействие с компьютерным оборудованием.

Как мы уже выяснили, разработка систем – это специализация C, и обычно компании выбирают именно этот вид программирования. Таким образом, не стоит удивляться тому, что старшие инженеры-программисты, как правило, являются людьми, знающими язык C.

Конечно, всегда есть исключения из правил – и вы обязательно найдете ситуации, когда компания не требует знания языка C для своих должностей инженеров-программистов. Однако чаще всего знание языка Си является обязательным требованием или, по крайней мере, негласным бонусом, благодаря которому вас предпочтут другим кандидатам на работу.

Если вы хотите добиться высоких результатов в разработке программного обеспечения, знание языка C является практически обязательным.

Время, потраченное на изучение языка C, окупается (буквально через зарплату)

Несмотря на популярность языка C практически во всем, он все еще не является языком, который втайне знает каждый разработчик. Знание C++, Java и Python легко найти в кандидатах на работу, но C часто остается на обочине – особенно для тех, кто учится впервые.

В связи с этим, а также с тем, что для работы с Си требуется обучение, зарплаты людей, знающих Си, довольно высоки.

Например, на следующих сайтах указаны средние зарплаты программистов на языке Си в США (в других странах они могут отличаться):

: $89,736 : $82,007 : $96,682 : $92,000

Однако это не потолок – только средний показатель. Например, старший инженер-программист в среднем зарабатывает $116 тыс. по данным Payscale – и, как уже было сказано, эти должности обычно требуют знания языка C.

В общем, знание языка C может принести вам реальную пользу в плане того, с кем вы можете вести переговоры!

Несмотря ни на что, язык C по-прежнему легко выучить

Со всеми этими разговорами о низкоуровневости и близости к машинному коду у вас может сложиться впечатление, что язык Си – это сложный язык для изучения, равносильный изучению какого-то языка с другой планеты.

К счастью, это не так. W

Хотя, по общему признанию, язык C не так прост, как языки программирования высокого уровня, такие как Python, он действительно не сложнее, чем изучение C++. К тому же, учитывая популярность языка, существует масса ресурсов (которые вы можете найти ниже), чтобы погрузиться в изучение C.

Если вы выучите C, вы сможете выучить тонну других языков.

Вкратце, помните, мы говорили, что язык Си является более или менее основой для многих других современных языков? Если вы выучите Си, то сможете выучить любой другой язык, какой только пожелаете.

Это на самом деле более важно, чем то, о чем мы говорили раньше. Если вы нацелились на карьеру программиста, знания одного языка обычно недостаточно. На самом деле, большинство компаний ожидают, что вы будете знать несколько языков. Поэтому знание языка, с которого можно переходить на другие языки, в долгосрочной перспективе принесет вам только пользу.

Ресурсы для изучения языка C

Теперь мы переходим к той части, которую вы так долго ждали: как выучить язык C? Сначала мы рассмотрим некоторые из самых основных принципов, которые можно найти в любом языке – хотя и вкратце, чтобы вы почувствовали вкус. Затем мы составим список, из которого вы сможете выбрать лучший ресурс для изучения языка C, где каждая тема будет рассмотрена более подробно и намного, намного больше!

Примеры кодирования на языке Си

Давайте рассмотрим, как можно выполнить некоторые из самых основных функций программирования на языке C. Хотя эти основы можно изучить гораздо лучше, чем мы рассмотрим здесь, это, надеюсь, подготовит вас к более глубокому погружению в эти темы!

Hello World

“Hello World” – это то, с чего должен начинать каждый программист при изучении языка. По сути, эта первая “программа” должна помочь вам намочить ноги и показать, как на самом деле выводить код в нечто осмысленное. Чтобы сделать это на языке C, нам нужно выполнить следующие действия:

Вот и все, ваша первая программа уже готова. Конечно, это не эпическая игра и не полезное программное обеспечение, поэтому давайте изучим еще несколько понятий.

Переменные

Всякий раз, когда вы хотите сохранить данные в программе – будь то имя, число или что-то еще, вам нужно использовать так называемую переменную. Однако для того, чтобы использовать переменные, их нужно сначала объявить. В языке C это делается в простом формате, показанном ниже:

С помощью переменной можно хранить практически все, что угодно, однако в языке Си есть несколько моментов, о которых следует помнить при использовании переменных.

Переменные в языке C сильно типизированы. Это означает, что после объявления типа данных (integer, float и т.д.) вы не можете его изменить.

Имена переменных языка Си могут состоять только из цифр, букв и знаков подчеркивания. Кроме того, ваши переменные всегда должны начинаться с буквы или знака подчеркивания, а не с цифры.

Хотя вы не можете изменить тип данных, вы можете легко присвоить другое значение.

Кроме того, в языке Си есть возможность использовать константы. Это означает, что вы можете создавать переменные, которые могут хранить данные, но значения которых вы никогда не сможете изменить, что защищает их от нежелательного переназначения. Для этого достаточно добавить ключевое слово “const” перед объявлением переменной.

• Операторы
• Ваши данные сохранены, но как мы можем манипулировать ими в самой простой форме? Здесь нам на помощь приходят операторы. Эти символы позволяют нам выполнять некоторые стандартные “операции”, характерные для всех языков программирования. По сути, компьютеры хорошо умеют считать и оценивать математику, так почему бы не использовать это?

Операторы бывают разных видов. Самый стандартный, с которым знакомо большинство людей, – это стандартные арифметические операторы, которые позволяют выполнять обычные математические вычисления, такие как сложение, вычитание и так далее.

У нас также есть операторы присваивания – которые вы уже видели выше, когда мы присваивали переменной другое значение с помощью знака “=”. Однако мы можем комбинировать их с нашими арифметическими операторами для выполнения операции и одновременного присвоения результата переменной. Обратите внимание, что в приведенном ниже примере результат firstNumber основан на каждой строке в отдельности, а не на всем наборе кода.

Помимо выполнения стандартных математических операций, вы также можете использовать реляционные операторы для оценки определенного утверждения на истинность (1) или ложность (0) – очень полезная вещь, которую мы рассмотрим позже.

Существуют также логические операторы, которые можно использовать для проверки нескольких переменных или даже для проверки противоположного условия.

Массивы

Что происходит, когда вы хотите хранить несколько значений в одной переменной? Вот тут-то мы и приходим к массивам. Массивы просты, как кажется: переменные, в которых хранится несколько частей данных. При этом следует помнить следующее:

Как и обычные переменные, вы не можете изменить тип данных. Например, если у вас есть массив целых чисел (int), вы не можете просто добавить в него символы.

После объявления размер массива не может быть изменен.

Вы можете либо объявить массив с начальными значениями, либо добавить их позже.

Итак, как же объявить массив? Давайте посмотрим!

• Допустим, вы создали массив, но теперь хотите получить доступ к определенному элементу. Вы можете получить доступ к элементам массива по так называемому индексу. Индексы – это просто числовые значения, которые соответствуют положению элемента в массиве. При работе с массивами в C важно помнить, что индексы начинаются с 0. Таким образом, первый элемент (в нашем примере 1) имеет индекс 0, а не индекс 1.
• Ниже показан формат использования этой концепции.
• Обратите внимание, что при обращении к элементам массива использование индекса, выходящего за границы массива, приведет к ошибке выхода за границы.

Условия и управляющие утверждения

Далее мы обсудим условия (или иногда их называют управляющими операторами) – первый шаг к созданию логики программы. Как следует из названия, условные выражения – это выражения (т.е. условия), которые оцениваются и определяются как истинные или ложные. Если условие выполнено (истинно), то программа проходит по определенной логической цепочке. Если условие не выполняется (ложно), то программа делает что-то другое в зависимости от того, как задано условие.

При создании этих выражений/условий они совместимы с большинством операторов, о которых мы говорили ранее, поэтому вы можете использовать различные способы создания этих условий. Хотя существует несколько стилей условных выражений, в этих примерах мы будем говорить о самом основном: выражении if…else.

Указывая if в логике программирования, мы можем сказать нашей программе выполнить определенное действие, только если это условие выполнено. Если условие не выполняется, программа просто продолжает движение по цепочке в логике программирования.

Однако что, если есть что-то еще, что мы хотим выполнить только в том случае, если первое условие ложно? Для этого мы можем использовать оператор else if для проверки чего-то другого.

Мы также можем использовать оператор else, который является промежуточным и выполняется, если все предыдущие операторы if и else if (если они присутствуют) дают ложный результат. Хотя это и не обязательно, но полезно в ситуациях, когда необходимо убедиться, что выполняются определенные действия (в нашем примере, возможно, для myNumber необходимо значение, чтобы не возникла ошибка).

Циклы

Следующий шаг в “логике программы” – циклы. Циклы тесно связаны с условиями и используются всякий раз, когда вам может понадобиться выполнить некоторый блок кода несколько раз. По сути, в цикле мы проверяем условие, и если оно истинно, мы выполняем часть кода. Затем, как следует из названия, условие проверяется снова. Если условие истинно, код выполняется снова. Если условие ложно, цикл завершается. Циклы могут выполняться столько раз, сколько вам нужно, поэтому при правильном использовании они являются невероятно мощным инструментом.

В языке Си существует несколько различных типов циклов. Первый тип, цикл for, отлично подходит, когда вы хотите выполнить цикл определенное количество раз. Условие цикла for состоит из трех основных частей (в общем случае): необязательная начальная переменная для контроля количества итераций, условие и значение приращения (это значение очень важно, поскольку оно необходимо для того, чтобы цикл не выполнялся бесконечно).

Другие типы, которые мы сгруппируем вместе, – это циклы while и do… while. В некоторых случаях вы можете не иметь представления о том, сколько раз вам нужно выполнить цикл в том или ином фрагменте кода. Именно здесь на помощь приходят эти два типа циклов, поскольку они позволяют нам просто оценить условие, и пока это условие истинно, код будет выполняться.

Хотя эти два цикла в основном функционально одинаковы, есть два ключевых различия. Во-первых, оба цикла имеют немного разное форматирование, что мы рассмотрим через минуту. Во-вторых, что более важно, цикл while выполняется только в том случае, если утверждение истинно, поэтому возможно, что он выполнится 0 раз. Цикл do… while, напротив, всегда выполняется хотя бы один раз, поскольку он проверяет условие после выполнения первой итерации оператора, а не до.

С этим покончено, давайте рассмотрим небольшой пример цикла while.

Довольно просто, верно? Ну, к счастью, нет… циклы while едва ли менее сложны.

Функции

Последний пример, который мы собираемся привести, является сердцем логики программы. Функции – это блоки кода, которые мы можем вызвать в любое время в нашей программе для выполнения определенной задачи. И мы имеем в виду практически любую задачу.

На самом деле, вы уже видели две функции в действии: int main() и printf(). Как упоминалось ранее, int main является точкой входа для всех функций, а printf() – это встроенная функция, которая поставляется с библиотекой stdio.h и объясняет, как вывести вывод на консоль.

Однако вы можете объявить в программе свои собственные функции. Это довольно просто, если вы помните следующее:

Каждая функция должна иметь возвращаемый тип, т.е. что ожидается на выходе? Если вы укажете, например, int, то функция будет ожидать возврата значения int. С другой стороны, вы также можете использовать void, что указывает на отсутствие ожидаемого возврата.

Многие функции могут принимать параметры (как правило, переменные данные), хотя это необязательно. Эти параметры могут передавать данные для использования функцией.

После определения функции вы можете использовать ее имя для вызова в любой момент.

Давайте сначала рассмотрим создание простой функции без возвратов и параметров.

• Хотя в приведенном выше примере мы вызвали функцию только один раз, вы можете вызывать ее несколько раз. При включении параметров это делает их особенно мощными.
• Конечно, вы можете еще больше упростить ситуацию, используя типы возврата для передачи данных туда и обратно между различными частями вашей программы.
• Учебные материалы по языку Си

Мы рассмотрели самые фундаментальные основы, но вам предстоит узнать еще много нового – например, как работать со структурами данных для более сложных программ на языке C, как использовать указатели, как работать с пользовательским вводом, как использовать функции управления памятью, как создавать пользовательские типы данных и так далее. Однако, ознакомившись с вышеперечисленными основами, вы должны быть более чем готовы к дальнейшему погружению в язык C и изучению как основ кодирования, так и синтаксиса языка!

by Nexo Academy by Caleb Curry by ProgrammingKnowledge by Intellipaat by Telusko by Mike Dane

Бонус: изучите C++ тоже

C++ тесно связан с C, и его часто считают стандартным языком, который необходимо знать в качестве компаньона. В качестве бонуса мы также хотели включить некоторые учебные ресурсы по C++, чтобы вы могли закрепить знания по программированию на будущее.

by Zenva by Derek Banas by CodeBeauty by Extern Code by Caleb Curry

Заключительные слова

В целом, C – это фантастический язык программирования. Он эффективен, может помочь вам в изучении других языков программирования и может оказать прекрасное влияние на ваши карьерные цели. Несмотря на то, что в компьютерной сфере он существует уже почти вечность, он продолжает доказывать свою ценность и в наши дни.

Однако на этом обучение не заканчивается, и вам предстоит освоить еще больше навыков программирования на C. Мы рекомендуем сначала создать свою собственную простую программу на языке C, что всегда является одним из лучших способов изучения любого языка программирования. Мы также рекомендуем вам больше узнать о компьютерной науке, чтобы понять, почему язык C стал важной вехой для разработки таких вещей, как операционные системы.

Независимо от того, интересовались ли вы им мимолетно или вам необходимо выучить его, чтобы повысить свою квалификацию на работе за счет новых навыков программирования, мы надеемся, что вы получили большой опыт изучения этого языка и теперь знаете, куда вам следует обратиться, чтобы начать его изучение. Желаем вам удачи в ваших приключениях в программировании!

Компьютер 1970-х годов

Векторная иллюстрация монитора с операционной системой

Различные книги по программированию на полке

Мужчина стоит у белой доски, в то время как другой мужчина делает заметки на ноутбуке