C編程語言已經(jīng)存在很長時間了—它的權(quán)威參考資料是其創(chuàng)建者Kernighan和Ritchie寫的一本書[1978]。從那時起，C語言就開始被大量應(yīng)用。用C語言編寫的程序和系統(tǒng)無處不在：個人計算機、電話、照相機、機頂盒、冰箱、汽車、大型機、衛(wèi)星……基本上在任何有可編程接口的現(xiàn)代設(shè)備中都能找到。

與C程序和系統(tǒng)的普遍存在相比，人們對C語言的認知和了解要少得多。即便是經(jīng)驗豐富的C程序員，也會對C語言的現(xiàn)代演變表現(xiàn)出一定程度的知識缺乏。一個可能的原因是，C語言被看作一種“容易學(xué)習(xí)”的語言，它允許缺乏經(jīng)驗的程序員快速地編寫或復(fù)制代碼段，這些代碼段至少看起來是在做它應(yīng)該做的事情。在某種程度上，C語言并沒有激發(fā)用戶學(xué)習(xí)更高層次知識的積極性。

本書的目的是改變這種普遍的態(tài)度，所以它的內(nèi)容分為4級，以反映對C語言和編程的熟悉程度。這種結(jié)構(gòu)可能與讀者的一些習(xí)慣相違背，特別是，它將一些困難的主題（如指針）分成不同的層次，以避免過早地向讀者提供錯誤的信息。我們稍后將更詳細地解釋本書的組織結(jié)構(gòu)。

一般來說，盡管本書會提出許多普遍適用的思想（也適用于其他編程語言如Java、Python、Ruby、C#或C++），但本書主要討論C語言中特有的或者在用C語言編程時具有特殊價值的概念和實踐。

C語言的版本

正如本書的書名所提示的那樣，今天的C語言與它的創(chuàng)建者Kernighan和Ritchie最初設(shè)計的C語言（通常稱為K&R C）不同。特別是，它經(jīng)歷了一個重要的標準化和擴展過程，現(xiàn)在由ISO（國際標準化組織）進行推動。這導(dǎo)致了在1989年、1999年、2011年和2018年一系列C標準的發(fā)布，它們通常被稱為C89、C99、C11和C17。C標準委員會做了大量工作來保證向后兼容，比如用早期版本（如C89）編寫的代碼應(yīng)該使用新版本的編譯器編譯成語義上等價的可執(zhí)行文件。不幸的是，這種向后兼容產(chǎn)生了我們不希望看到的副作用，即那些原本可以從新特性中獲益的項目沒有動力來更新自己的代碼庫。

在本書中，我們將主要參考JTC1/SC22/WG14[2018]中定義的C17，但是在撰寫本書時，一些編譯器并沒有完全實現(xiàn)這個標準。如果你想編譯本書中的示例，至少需要一個可以實現(xiàn)C99大部分功能的編譯器。對于將C11添加到C99所要做的修改，使用一個仿真層（比如我的宏包P99）就足夠了，該軟件包可在 http://p99.gforge.inria.fr上找到。

C和C++

編程已經(jīng)成為一種非常重要的文化和經(jīng)濟活動，C語言仍然是編程界的一個重要元素。與所有人類活動一樣，C語言的進步是由許多因素驅(qū)動的：企業(yè)或個人的利益、政治、美、邏輯、運氣、無知、自私、自我（這里加上你的主要動機）。因此，C語言的發(fā)展不是也不可能是理想的。它存在缺陷和人為雕琢的成分，只能通過其歷史和社會背景來理解。

C語言開發(fā)背景的一個重要部分是它的姊妹語言C++的早期出現(xiàn)。一個常見的誤解是，C++是通過添加自己的特性而從C演化而來的。盡管這在歷史上是正確的（C++是從非常早期的C語言發(fā)展而來的），但它們在今天并不是特別相關(guān)。事實上，C和C++在30多年前就已經(jīng)從一個共同的祖先中分離出來，并且從那以后一直在獨立地發(fā)展。但是這兩種語言的演變并不是孤立發(fā)生的，多年來，它們一直在交流和采納彼此的理念。一些新的特性，比如最近添加的原子性和線程，是在C和C++標準委員會的密切協(xié)作下設(shè)計的。

盡管如此，C和C++仍然有許多不同之處，而且本書中所講的全部內(nèi)容都是關(guān)于C的，而不是C++。書中所給出的許多代碼示例甚至不能用C++編譯器編譯。因此我們不應(yīng)該把這兩種語言的起源混為一談。

要點A　C和C++是不同的：不要將它們混淆。

注意，當你閱讀本書的時候，你會遇到很多如上所示的要點。這些要點總結(jié)了特性、規(guī)則、建議等。在本書的末尾有一個包含了這些要點的列表，你可以把它作為一個備忘單。

要求

為了能夠從本書中獲益，你需要滿足一些基本要求。如果你對其中任何一個不確定，請先獲取或?qū)W習(xí)它們；否則，你可能會浪費很多時間。

首先，如果不練習(xí)，你就無法學(xué)習(xí)一門編程語言，所以你必須有一個適當?shù)木幊汰h(huán)境（通常是在PC或筆記本電腦上），你必須在一定程度上掌握它。這個環(huán)境可以是集成的（一個IDE）或者是一組獨立的實用程序。平臺提供的內(nèi)容千差萬別，因此很難給出具體建議。在類似于UNIX的環(huán)境（如Linux和蘋果的macOS）中，你可以找到諸如emacs和vim之類的編輯器，以及諸如c99、gcc和clang之類的編譯器。

你必須能夠執(zhí)行以下操作：

1. 瀏覽文件系統(tǒng)。計算機上的文件系統(tǒng)通常按層次結(jié)構(gòu)組織在目錄中。你必須能夠瀏覽它們來查找和操作文件。

2. 編輯程序文本。這與在字處理環(huán)境中編輯字母不同。你的環(huán)境、編輯器或它所調(diào)用的任何東西都應(yīng)該對編程語言C有基本的理解能力。你會看到，如果你打開一個C文件（擴展名通常為.C），它可能會突出顯示一些關(guān)鍵字，或者幫助你根據(jù){}的嵌套來縮進代碼。

3. 執(zhí)行程序。你在這里看到的程序一開始是非�；�礎(chǔ)的，不會提供任何圖形功能。它們需要在命令行中啟動。編譯器就是這樣一個例子。在像UNIX這樣的環(huán)境中，命令行通常被稱為shell，其在控制臺或終端上啟動。

4. 編譯程序文本。有些環(huán)境提供用于編譯的菜單按鈕或鍵盤快捷鍵。另一種方法是在終端的命令行中啟動編譯器。這個編譯器必須遵照最新的標準，不要把時間浪費在不適宜的編譯器上。

如果你以前從未編寫過程序，本書學(xué)起來會很難。了解以下內(nèi)容會有所幫助：Basic、C（歷史版本）、C++、Fortran、R、bash、JavaScript、Java、MATLAB、Perl、Python、Scilab等。但是，你可能有一些其他的編程經(jīng)驗， 甚至可能沒有注意到。許多技術(shù)規(guī)范實際上是用某種專用的語言編寫的，可以作為一種類比，例如，用于Web頁面的HTML和用于文檔格式化的LaTeX。

你應(yīng)該知道以下概念，盡管它們在C語言中的確切含義可能與你所學(xué)環(huán)境中的有所不同：

1. 變量—保存值的命名實體。

2. 條件句—在一個精確的條件下做某事（或不做某事）。

3. 循環(huán)—按一定的次數(shù)（或者直到滿足某個條件為止）重復(fù)做某事。

練習(xí)和挑戰(zhàn)

在本書中，你將看到一些練習(xí)，這些練習(xí)是為了讓你思考所討論的概念。最好在閱讀本書時完成練習(xí)。還有一類叫作“挑戰(zhàn)”。這些通常要求更高。你需要做一些研究，甚至要了解它們是什么，解決方案不會自己出現(xiàn)：這需要努力。完成挑戰(zhàn)要花很多的時間，有時要幾個小時甚至幾天，這取決于你對工作的滿意程度。這些挑戰(zhàn)所涉及的主題來自我個人對“有趣問題”的偏好，這些問題來自我個人的經(jīng)歷。如果在學(xué)習(xí)或工作中有其他問題或涉及相同領(lǐng)域的項目，你應(yīng)該也可以把它們做得同樣好。最重要的是要訓(xùn)練自己，首先從其他地方尋求幫助和想法，然后親自動手把事情做好。你只有跳進水里才能學(xué)會游泳。

本書結(jié)構(gòu)

本書按級別組織，編號從0到3。

第0級“邂逅”總結(jié)使用C語言進行編程的基礎(chǔ)知識。它的主要作用是提醒你我們所提到的主要概念，并使你熟悉C應(yīng)用的特殊詞匯和觀點。最后，即使你在C語言編程方面沒有太多的經(jīng)驗，你應(yīng)該也能夠理解簡單的C語言程序的結(jié)構(gòu)，并可以開始編寫自己的程序。

第1級“相識”詳細描述大多數(shù)主要概念和特性，如控制結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類型、操作符和函數(shù)。它應(yīng)該能讓你更深入地了解運行程序時所發(fā)生的事情。這些知識對于算法入門課程和該級別的其他工作來說應(yīng)該足夠了，但值得注意的是指針還沒有完全引入。

第2級“相知”深入C語言的核心。它完全解釋了指針，幫助你熟悉C語言的內(nèi)存模型，并使你能夠理解C語言的大部分庫函數(shù)接口。完成這一級別應(yīng)該使你能夠?qū)�業(yè)地編寫C代碼。因此，本級別首先對C程序的編寫和組織進行了必要的討論。我個人認為，任何從工程學(xué)院畢業(yè)、主修計算機科學(xué)或C語言編程的人都能達到這個水平。不要滿足于比這更低的水平。

第3級“深入”詳細介紹特定主題，如性能、可重入性、原子性、線程和泛類型編程。當你在現(xiàn)實世界中遇到這些問題的時候，你可能會發(fā)現(xiàn)這里的內(nèi)容是最好的。作為一個整體，它們對于結(jié)束討論并向你提供C語言方面的全部專業(yè)知識是必要的。任何在C語言方面具有多年專業(yè)編程經(jīng)驗的人，或者使用C語言作為主要編程語言的軟件項目負責人，都應(yīng)該達到這個水平。