Си: история и особенности языка программирования

C++

Краткое содержание учебника по программированию на C

C — язык программирования общего назначения, чрезвычайно популярный, простой и гибкий. Это машинно-независимый структурированный язык программирования, который широко используется в различных приложениях. Это руководство по языку C для начинающих научит вас основам программирования на C и продвинутому уровню, чтобы вы могли стать профессионалом в языке C.

Это онлайн-руководство по C предназначено для начинающих, желающих бесплатно изучить программирование на C онлайн. В этом руководстве по программированию на C для начинающих вы изучите основы программирования на C, например, что такое C, переменные, циклы, строки, классы, функции, указатели и т. д. Это руководство по языку программирования C поможет вам изучить все основы программирования C.

Программирование на С для начинающих. Майк МакГрат

Благодаря примерам и картинкам книга показывает результаты работы кода, описывает все основные моменты языка C. В ней даже даются сведения, как устанавливать бесплатный компилятор для языка и как с ним работать.

Книга хорошо подойдет программистам, которые переключаются между изучением разных языков, для студентов старших курсов, и для начинающих программистов.

Достоинства:

  • четкая структура и лаконичность изложения;
  • можно использовать как справочник, так как там есть все разделы для этого.

Недостатки:

  • как учебник книгу не стоит использовать, так как есть небрежность в описании понятий;
  • есть ошибки в коде.

Общие сведения о языке C (Си)

В настоящие дни C (Си) является многофункциональным языком программирования высокого уровня, подобным таким языкам как Pascal или Python, но в отличие от них он имеет возможность работы с командами низкого уровня, подобно языку ассемблера. Программу на языке С можно скомпилировать в машинный код практически для любого известного микропроцессора. Не исключением стали и микроконтроллеры – сейчас по популярности использования (особенно для начинающих) язык Си обогнал в них доминировавший до этого язык ассемблера. Программирование на языке С поддерживает и самая популярная в настоящее время программная платформа Atmel Studio (!!!!!!) для микроконтроллеров семейства AVR.

Сейчас уже можно с уверенностью сказать, что язык С стал своеобразным фундаментом, на котором строится все современное программирование – чего стоят хотя бы «Visual C» и «C Sharp». Основанные на нем языки программирования сейчас занимают доминирующее положение в мире программирования. А все началось с удачной структуры языка, разработанной в 1972 г. Деннисом Ритчи.

Файлы программ на языке Си имеют расширение .C, а простейшая структура программы выглядит следующим образом.

#include <avr/io.h> /* заголовок */

int main(void) /* главная функция: начало программы */

{ /* открывающая скобка в начале программы */

оператор программы;оператор программы;…оператор программы;

} /* закрывающая скобка в конце программы */

Комментарии являются необязательным элементом программы, но они крайне желательны для лучшего понимания ее сути.

История создания языка C (Си)

Язык программирования C (Си) появился «стихийно» – ни одна компания не заказывала создания подобного языка. Его первая версия появилась на свет в 1972 г. в фирме Bell Laboratories, написал ее теперь уже всемирно известный программист Деннис Ритчи (Dennis MacAlistair Ritchie).

Ритчи рассчитывал, что созданный им язык программирования будет востребован в операционной системе UNIX, которая тогда была еще новинкой. Конечно, создавать новый язык Ритчи помогали и другие его коллеги программисты, но именно он внес наибольший вклад в становление этого языка. К новому языку первоначально не выдвигалось никаких требований, перед ним не ставилось никаких задач, фактически он возник как результат дружеского соревнования между небольшим кругом программистов.

Название C (Си) появилось так же стихийно, как и сам язык. Фактически, он стал преемником ранее созданного языка В (Би), разработанного автором операционной системы UNIX Кеном Томпсоном. В свою очередь, язык Би во многом был похож на языке BCPL, разработанный в Кембриджском университете. А язык BCPL основывался на идеях «старого как мир» Алгола-60.

Первым неформальным стандартом языка Си стало издание в 1978 г. книги Брайана Кернигана и Денниса Ритчи с названием «The ‘C’ Programming Language». Первоначально книга была издана в США, но потом была переведена и многократно переиздавалась во многих других странах мира. В 1989 г. язык Си был стандартизован ANSI (American National Standards Institute – американский национальный институт стандартов) и ISO (International Standard Organization — международная организация по стандартизации).

Но время шло и у пользователей языка Си появилась потребность в реализации новых функций, не поддерживавшихся языком. Учитывая все это, Бьерн Страуструп в начале 80-х (работавший все в той же самой Bell Laboratories) принял решение о расширении возможностей языка Си, который первоначально назвали как «Си с классами». Но в дальнейшем за его модификацией языка закрепилось другое название — Си++. Это название сохранилось за ним вплоть до настоящего времени.

Head First C: полезное для мозга руководство

Слышали ли вы о серии книг «Head First»? Ну, есть и C, и если вы когда-либо читали их серию раньше, вы знаете, что их стиль немного другой. Книга Head First C, созданная Дэвидом Гриффитсом и Доном Гриффитс, представляет собой комплексное учебное пособие, которое покажет вам, как создавать программы на языке C.

Как упоминалось выше, эта книга поможет вам изучить язык C с помощью уникального метода, который выходит за рамки синтаксиса и практических руководств и поможет вам понять, как стать отличным программистом. Таким образом, вы изучите ключевые области, такие как основы языка, указатели, арифметику командных указателей и динамическое управление памятью, а вместе с более продвинутыми темами, такими как многопоточность и сетевое программирование, Head First C можно использовать в качестве доступного учебника для курса на уровне колледжа.

Кроме того, как и в курсе колледжа, в книге представлены лабораторные работы: проекты, призванные расширить ваши способности, проверить новые навыки и укрепить уверенность в себе. Вы выйдете за рамки основ языка и научитесь использовать компилятор, инструмент make и архиватор для решения реальных проблем.

Как говорят авторы, они считают, что ваше время слишком ценно, чтобы тратить его на борьбу с новыми концепциями. Используя новейшие исследования в области когнитивной науки и теории обучения для создания мультисенсорного опыта обучения, Head First C использует визуально богатый формат, разработанный с учетом того, как работает ваш мозг, а не текстовый подход, который усыпляет вас.

Команды Linux

Теперь перейдём на вкладку Explorer IDE и посмотрим, как устроен наш программный проект. Как видно на скриншоте, там у нас лежат два файла: hello и hello.c.


Командная строка в VS CodeКадр: CS50 / YouTube

А теперь представьте, что нам надо как-то организовать свой код — например, для занятий студентов разных групп или с разными учебными программами на C. В принципе, в графическом интерфейсе мы можем сделать всё, что нам нужно, используя знакомые и привычные иконки macOS, Windows или Linux. С их помощью можно нажать на иконку добавления каталога и назвать новый каталог так, как нам надо.

Подробная справка по командной строке Linux — в нашей статье.

Однако то же самое можно сделать с помощью командной строки. Например, введя в командном интерфейсе ls, я могу просмотреть содержимое проекта (названия со слешем на конце — это как раз папки, а не обычные файлы). С помощью команды mkdir (MaKe DIRectory) можно создать и назвать новую директорию.


Использование командной строки в VS Code Кадр: CS50 / YouTube

clean в командном режиме позволяет стереть историю — то есть все команды, которые вы набирали в командной строке ранее. На практике это делается редко, и в рамках курса я ввожу clean, чтобы держать в фокусе только свои последние набранные команды.

mkdir создаст новую директорию. После этой команды надо написать название новой директории. Например, mkdir pset1 создаст каталог для кода первой недели, а mkdir pset2 — для второй.

Теперь я хочу перейти в одну из вновь созданных директорий. Для этого в командной строке я введу команду cd pset1. cd означает Change Directory. После ввода этой команды я нажимаю клавишу Enter и тут же происходят две примечательные вещи: строка приглашения к набору команд меняется на имя той директории, в которую я только что перешёл — всегда напоминая мне, где я в данный момент работаю.

После этого я могу просмотреть содержимое каталога с помощью команды ls. Если ввести её в текущем каталоге, она выведет список файлов (в нашем случае ничего — потому что в папке пока пусто).

Лучшие сервисы-компиляторы

Компилировать код можно не на жестком диске своего ПК, а онлайн, используя специализированные сервисы. Компилятор находится на сервере разработчика и выполняет все необходимые функции за вас. Правда, функциональность таких сервисов обычно заметно ограничена. Рассчитывать на полную поддержку всех используемых библиотек не стоит, но для быстрого тестирования кода и изучения языка такие компиляторы подходят идеально.

Codepad

Тип: Компилятор

Стоимость: Бесплатно

Поддерживаемые платформы: Любой браузер

Онлайн-сервис для компиляции и интерпретации C++ через браузер, разработанный независимым разработчиком Стивеном Хэйзелом, одним из основателей компании Sauce Labs.

Одним из преимуществ Codepad является функция коллаборации. Можно создавать проекты с собственными субдоменами для приватной совместной работы с коллегами. 

Принцип работы Codepad простой: в текстовое поле сайта нужно вставить сгенерированный ранее код и нажать на кнопку Submit. Утилита в ответ отправит вывод (результат работы) команды. Потом можно оставить комментарий под написанным кодом и сгенерировать постоянную ссылку для взаимодействия с другими программистами.

Также Codepad поддерживает C, Haskell, Lua, Python и другие языки, над которыми можно работать в команде прямо из браузера. 

CPP.sh

Тип: Компилятор

Стоимость: Бесплатно

Поддерживаемые платформы: Любой браузер

Еще одна онлайн-альтернатива для тех, кто хочет разрабатывать ПО на языке C++ и кому нужен простой и быстрый компилятор.

Интерфейс CPP.sh состоит из двух ключевых фрагментов: текстовое поле, куда можно прописать код, и панель с настройками. Текстовый редактор сервиса поддерживает подсветку синтаксиса и возможность протестировать практически любой код прямо в браузере, не используя дополнительное ПО. 

В настройках можно выбрать стандарт языка (С++98, С++11, С++14), тип уведомлений об ошибках (Wall, Wextra, Wpedantic), уровень оптимизации кода, а также прописать параметры инициализации кода и вывода данных. Также в CPP.sh есть две консоли с информацией о компиляции и запуске кода. 

Jdoodle

Тип: Компилятор

Стоимость: Бесплатно 

Поддерживаемые платформы: Браузер, iOS и Android

Еще один компилятор С++, работающий в браузере и не требующий установки дополнительного ПО. 

В Jdoodle можно инициализировать код в одном из пяти доступных режимов: GCC 5.3.0, Zapcc 5.0.0, GCC 7.2.0, GCC 8.1.0, GCC 9.1.0. Можно вписать свои аргументы для командной строки и ввести параметры Stdin Inputs. 

Jdoodle работает в двух режимах: первый – статичный (сначала пишете код, а потом его запускаете), второй – интерактивный (результат любого действия разработчика тут же отображается в консоли).

При необходимости можно не писать код на сайте, а загрузить файл уже с готовым скриптом. Также в Jdoodle можно включить темную тему, выбрать размер шрифта, сохранить проект в отдельном файле и пригласить коллег для совместной работы. А еще у Jdoodle есть мобильная версия для компиляции на смартфонах и планшетах.

C++ Tutor

Тип: Компилятор

Стоимость: Бесплатно

Поддерживаемые платформы: Любой браузер

Последняя в подборке система визуализации кода, часто использующаяся начинающими разработчиками на ранних этапах изучения С++. В отличие от вышеперечисленных компиляторов, здесь все предельно просто: вводите код, затем нажимаете на кнопку «Visualize Execution» и смотрите на результат. Никаких настроек, опций и дополнительных функций тут нет. Максимально примитивный, но все еще эффективный инструмент. 

Как скомпилировать С++

Для этого нужна специальная программа. Она считывает код и начинает его трансформировать (переводить с одного языка на другой). Некоторые из них включают в себя текстовый редактор, куда можно вставить код, а некоторые работают в командной строке и взаимодействуют с готовыми скриптами. 

Обычно процесс компиляции заключается в введении команды для запуска компилятора и передачи пути до файла-скрипта. Иногда компиляцию удается запустить через графический интерфейс. Все зависит от используемого ПО.

После запуска интерпретатор кода считывает содержимое файла, находит там директивы и флаги, подключает внешние необходимые библиотеки, а потом передает необходимые данные процессору. Ну а тот уже делает то, что нам вздумалось: пролистает страницу на сайте или запустит игру. 

How C Programming Language Works?

C is a compiled programming language. This mean that we’ll have to convert our source files (human-readable text files) into object files (machine-readable text files for microcontrollers, computers, and laptops).

Editing

Writing/editing source code is the initial stage in constructing an application in C. The source code is a text file that contains all of the instructions that must be executed by the machine (understandable by humans).

We can use either a plain text editor (like Notepad) or the IDE’s built-in editor. The source code must follow the syntax of the C programming language. After the source file is complete, save it as a *.c file.

We’ll need a compiler to compile our source code. We’ll need to install a C compiler on our PC and run it manually from the command prompt if we utilize a simple text editor for our source code. An easier method is to utilize an IDE (which should have a compiler) and simply press a menu button to start it.

A preliminary processing phase of the source file is included in the compilation task. A preprocessor is called by the compiler to perform the preprocessing. The preprocessor searches the source code for lines that begin with the # (hash) character. 

Including functions declared externally from our source code is one of the compiler’s directives. The preprocessor removes all compiler directives from the original code, but it keeps track of which extra files are required later in the process. A temporary file will be created at the end of the preprocessing, which will be hidden from the user.

The compiler starts after the preparation is finished. Our source file is converted into an object file by the compiler. The object file, also known as machine code, can be interpreted by the computer’s or microcontroller’s Central Processing Unit.

The object file is complete, however, some undefined references are missing. These undefined references are code fragments that must be fetched from a separate location. The printf() function is the undefined reference in our scenario. We know where to acquire the code for this function because the compiler directive (#includestdio.h>) mentioned it.

stdio.h is a header file (extension *.h) that contains the declaration of our printf() function, among other things. We describe where to get the definition of the printf() function by including the header file.

Linking

At this point, we must gather all of the files required by our application. For the external functions, we’ll need the object files as well as the static library files. The external functions utilized in our source file are defined in the static library files (*.lib). The machine code for the printf() function will be stored in the static library file in our scenario.

A linker is the one who does the linking. It will examine all of the object files for undefined references and replace them with the machine code from the library files. We’ll have an executable file (*.exe for Windows applications, *.hex for microcontrollers) at the end of the linking procedure.

The programme file must then be loaded into the computer’s memory before it can be executed. A loader is in charge of this. The loader is usually included in the executable file by the linker. When we launch the executable, it activates the loader, which loads the programme into memory and starts the operation.

Подходит ли C++ для начинающих

Есть еще один не менее распространенный миф о С++. Говорят, что это сложный язык, который не подходит для старта в профессии.

Легко понять, почему его называют непростым. Вот пример классической программы «Hello, World!» на С++:

А это пример кода на Python:

Вот что говорит о сложности языка создатель языка Страуструп:

«C++ действительно непрост, и чтобы научиться его использовать, необходимо приложить определенные усилия. Но людям вообще хочется невозможного: еще более простого языка, с еще большим количеством фич и сохранением работоспособности существующего кода».

С++ может стать отличным стартом в IT, но только если вы готовы приложить усилия. В отличие от многих высокоуровневых языков — Python, Java — он не такой «удобный». Код не читается интуитивно, приходится самому работать с памятью: следить, чтобы не было утечки данных и освобождать место для работы программы. Для этого сначала нужно разобраться с основами устройства компьютера.

Но усилия многократно окупаются ростом уровня подготовки. С С++ можно начинать, если вы настроены серьезно и готовы копать глубоко. Этот язык даст отличную базу, которая поможет уверенно двигаться вперед и решать проблемы не только на уровне кода.

Why Learn C Language?

There are a plethora of programming languages to choose from, ranging from the incredibly high level (such as Visual Basic) to the low level power of assembly, and a wide range of specialized possibilities in between (Perl, Ruby, and Python are good choices for many tasks). Java has also become a popular programming language for certain tasks, in part due to its extensive API and in part due to the virtual machine’s security features.

Nonetheless, there are some compelling reasons to master C programming. First, it’s been used by programmers for 30 years, and there is a wealth of source code. This means there’s a lot to learn and a lot to put into practice. Furthermore, many of the language’s problems have been clarified and it’s well-understood among programmers, and there are numerous tutorials accessible.

C has become something of a programming universal language as a result of its antiquity and employment as the language of system programming for Unix. C is a fantastic language for describing common programming concepts in a form that most people can understand. Furthermore, many of the principles used in C, such as argc and argv for command line parameters, loop constructions, and variable types, will appear in many other languages we learn, allowing us to communicate with others even if they don’t know C in a way that is understandable to both of us.

To add on to that, C is in close proximity to the machine. When you’re dealing with pointers, bytes, and individual bits, optimization techniques become a lot more intuitive. Understanding exactly how things work below the hood is also useful; it helps a lot when something you’re attempting to perform in a higher-level language seems to take a long time or doesn’t function at all. You also have a better understanding of advanced issues, such as how connectivity works. It will be a little bit easier with a higher-level programming language, but it will be more difficult to comprehend what’s going on, and when things stop working, it’s much preferable to know exactly what’s going on so you can repair it.

C has 32 keywords, a variety of data types, and a set of system utilizing functions that make programming simple.

Another property of ‘C’ programming is its ability to self-extend. Various functions from a library are included in a ‘C’ programme. We have the option of adding our own features and functions to the library. In our application, we can access and use these functions whenever we want. This capability makes working with sophisticated code much easier.

Use of C and Key Applications

C is one of the oldest and most fundamental programming languages, and it is extensively used all over the world. C is a fast, portable language with a large library. It is a middle-level language with the advantages of both low-level and high-level languages. And it’s disheartening to learn that C programming is becoming less popular by the day. C has left an indelible mark on practically every field and is widely used for application development and system development.

Some applications of the C programming language include:

Operating System

The C programming language was created with the intention of writing UNIX operating systems. Furthermore, the execution time of programmes written in C is comparable to that of assembly language, making C the most important component in the development of multiple operating systems. It was used to write the Unix kernel, Microsoft Windows utilities and operating system apps, and a large portion of the Android operating system.

3D Movies

Applications written in C and C++ are commonly used to make 3D videos, because they handle a large quantity of data and do many computations per second, these apps must be extremely efficient and quick. The less time it takes for designers and animators to create movie shots, the more money the corporation saves.

Intermediate Language

C is occasionally used by implementations of other languages as an intermediate language. This method can be used for portability or convenience, as it eliminates the need for machine-specific code generators by using C as an intermediate language. C includes certain characteristics that aid compilation of generated code, such as line-number preprocessor directives and optional unnecessary commas at the end of initializer lists. However, some of C’s flaws have encouraged the creation of additional C-based languages, such as, that are expressly designed for usage as intermediate languages.

Play Important Role in Development of New Programming Language

The program written in C is easy and quick to execute. As a consequence, the C programming language has resulted in the creation of many other languages. C++ (also known as C with classes), C#, Python, Java, JavaScript, Perl, PHP, Verilog, D, Limbo, and the Unix C shell are examples of these languages. Every language employs the C programming language to varying degrees. Python, for example, uses C to provide standard libraries, whereas C++, PHP, and Perl need C for their syntaxes and control architectures.

Зачем C++ химикам и диджеям

C++ похож на конструктов Lego. На нём можно создавать всё, что угодно. Поэтому им пользуются не только программисты, но и другие специалисты.

Математики решают алгебраические уравнения с помощью численных методов, которые созданы на C++. А физики и химики моделируют на нём среды и физические процессы.

Художники научились писать алгоритмы на C++ для генерации картин и скульптур.

Музыканты используют этот язык для изучения акустических эффектов и даже пишут треки. Диджеи-программисты вживую на сцене создают алгоритмы, которые генерируют музыку. Такие вечеринки называются algorave.

www.artrabbit.com

Всем кодить! Зачем вашему ребёнку курсы программирования

Читать подробнее

Зачем учить язык C

Си начал приобретать популярность практически сразу после своего релиза. С тех пор язык не теряет позиции и держится в пятерке лидеров. В 2023 году Си стал вторым в рейтинге популярности языков TIOBE, и за все время он не опускался ниже второй строчки.

Рейтинг TIOBE. Июль 2023. Источник

Почему C популярен?

  • Си повсеместно используется в разработке быстрых и железозависимых инструментов. Ядро популярной операционной системы Linux написано на языке C из-за его высокой скорости работы и производительности. Главное его преимущество в том, что инструкции прямо транслируются в машинный код, а в результате разработчик видит на экране ровно то, что задумывал. Также Си бережно относится к ресурсам машины, на которой он работает.
  • На Си основаны другие популярные языки программирования. К примеру, C++ и Objective-C можно считать прямым продолжением развития языка. Также C# и Java обладают классическим Си-подобным синтаксисом. Поэтому знание Си может заложить базу и помочь в изучении более современных языков программирования. Популярные динамические языки программирования, такие как Python и PHP, написаны на Си. Его знание поможет лучше понять внутренние механизмы работы языка. Также это позволит разрабатывать высокоэффективные библиотеки и модули.
  • Си обычно используют для реализации сложных и специфических задач. К примеру, мобильное приложение можно разработать с помощью удобных фреймворков, которые не берегут ресурсы устройства, но позволяют получать быстрый результат. Драйвер для видеокарты уже придется разрабатывать с использованием более производительного языка — Си. 

Важно отметить, что Си придерживается процедурной парадигмы, поэтому в языке нет поддержки объектно-ориентированного программирования, классов и наследования. Разработчикам доступны функции и структуры данных, а также широкие возможности работы с памятью

Что еще пишут на C:

ядра операционных систем и модули для них в большинстве случаев разрабатываются на Си из-за его возможности получать доступ к железу;

аппаратным драйверам также важно получать доступ к железу и быстро работать, сложно обойтись без Си;

компиляторы для других языков программирования;

утилиты и прикладные программы;

игровые движки;

ПО для банкоматов, платежных терминалов, станков, телекоммуникационного оборудования и других систем.

Разработчик игр на Unity – однаиз самых творческих профессий в IT. Создайте виртуальные миры уже через полгода обучения

Подробнее

Компилирование программы

Моя программа находится в файле под названием hello.c. Теперь мне нужно преобразовать исходный код — то есть текст программы на языке программирования, как его принято называть, в нули и единицы, которые мы будем называть машинным кодом. Его как раз и выполняет компьютер.

Конечно, я не буду делать это вручную. Есть алгоритм, реализованный специальной программой, которая делает такое преобразование — эта программа называется компилятором. Не все языки его используют, но C — язык, использующий компилятор.

Итак, в верхней части экрана находится мой текстовый редактор, в котором я могу запросто создавать файлы и писать код. Посмотрите на нижнюю часть экрана — там есть область, которая называется окном терминала. Там я могу вводить и запускать команды, например скомпилировать свой исходный код в машинный код.

Итак, как же мне превратить свой файл hello.c в программу? Для этого я ввожу в командной строке терминала команду make hello и нажимаю Enter, а затем ввожу ./hello и опять нажимаю Enter.


Сборка и выполнение программы на CКадр: CS50 / YouTube

make hello осуществляет сборку и компиляцию программы, а ./hello означает запуск программы под названием hello в текущей папке.

Теперь я открою боковую панель IDE.


«Проводник» в VS CodeКадр: CS50 / YouTube

То, что я открыл, называется Explorer. Здесь можно увидеть все файлы своей учётной записи. Один из них называется hello.c — он выделен, потому что открыт прямо здесь, в нашей IDE. Другой называется hello — это новый файл, созданный при компиляции. Файл hello — исполняемый, то есть его можно запускать.

Оцените статью