C語言學(xué)習(xí)路線講解

C語言學(xué)習(xí)4大段位，青銅，白銀，黃金，王者，測測你在哪一級?第四季Back2School的第五節(jié)課，陳強老師講解C語言學(xué)習(xí)路線，助力大家早日成為C語言大拿。

1?常見編程語言

圖上列舉了幾種目前我們常用的軟件編程語言。從左邊的機器語言、匯編語言開始，從一個計算機的角度來看，越底層的語言越不利于人類理解，也就不容易編寫。

一般C++語言以后我們才稱為高級語言，因為出現(xiàn)了類和對象的概念，更符合我們?nèi)祟惖乃季S方式。

C語言它沒有類，但是它有結(jié)構(gòu)體、聯(lián)合的概念，也算比較高級，所以C語言一般都是學(xué)習(xí)其他語言的基礎(chǔ)。C語言比匯編語言要高級一點，已經(jīng)非常容易理解和編寫，限制少，通用性很強，小到幾M頻率的單片機，大到服務(wù)器，C程序都可以運行，移植容易。但是它還是非常底層，因為它和硬件的關(guān)系非常鐵，所以它的執(zhí)行效率很高，現(xiàn)在的操作系統(tǒng)和追求效率的大型軟件還是使用C/C++父子倆來編寫的。

2?C語言學(xué)習(xí)路線

學(xué)習(xí)C語言軟件編程需要掌握哪些知識呢?上圖將軟件編程需要的技能列舉了幾個部分，編程語言跟學(xué)習(xí)外語的路線類似：

1)最基本的語法，然后組織語言，將想法表達(dá)出來，具體使用哪種方式表達(dá)，也就是算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這才是軟件編程的精髓和靈魂。剛才講到，C語言和硬件關(guān)系密切，所以學(xué)C語言編程最好了解一下計算機的結(jié)構(gòu)組成包括嵌入式硬件結(jié)構(gòu)，以及計算機外設(shè)資源，尤其是對于單片機開發(fā)來說不懂硬件就沒法編程。

2)高級用法，操作系統(tǒng)是躲不過去的坎，了解操作系統(tǒng)的工作原理，對學(xué)習(xí)編程非常有幫助，然后就是利用可運行的平臺做項目練習(xí)，也就是應(yīng)用部分。

青銅小白入門C語言的話，要學(xué)習(xí)哪些內(nèi)容?首先就是C語言的基本語法，比如變量與常量、數(shù)據(jù)類型、運算符、數(shù)組、函數(shù)、結(jié)構(gòu)體。還有C語言最最重要的指針部分，指針是C的靈魂，掌握了前面的基礎(chǔ)，就可以進(jìn)階到白銀。

白銀階段這里，需要掌握指針的一些高級用法，比如函數(shù)指針，內(nèi)存管理、堆棧、隊列、結(jié)構(gòu)體聯(lián)合鏈表等復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，文件的讀寫，預(yù)處理命令，編譯環(huán)境和工具，當(dāng)然還要掌握復(fù)雜一些的程序結(jié)構(gòu)。

到黃金階段，基本就是一名高手了，這時候需要補充做項目的經(jīng)驗，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法仍然是一個程序的靈魂，最后編寫任何C語言的項目就可以隨心所欲了，現(xiàn)在C程序應(yīng)用最多的地方，一個是單片機編程，另一個是基于操作系統(tǒng)Linux的編程，當(dāng)然了這需要大量練習(xí)，需要無數(shù)的打怪升級的鍛煉才可以達(dá)到王者的隨心所欲。這里推薦幾本比較好的書，C語言祖師爺寫的《C程序設(shè)計語言》、另外《C和指針》也非常不錯。

3?知識點舉例

C語言強大的地方是指針，最容易令人迷糊的地方也是指針。這里我們來看一個例子：

ip是一個指針，*ip則指向該地址下的變量;把一個變量取地址之后付給ip，那么在指針變量中存儲的就是這個變量的地址了。如果要獲取這個變量實際的值，則在ip前面加*，所以地址的使用要格外仔細(xì)。

那么地址和數(shù)組直接是什么關(guān)系呢，下圖是一個比較經(jīng)典的面試題，需要搞清楚數(shù)組指針和指針數(shù)組。用變量a 給出下面的定義：

下面再看結(jié)構(gòu)體和指針的例子：

這是STM32F4 hal庫UART外設(shè)庫的一個函數(shù)，函數(shù)的入口是結(jié)構(gòu)體指針，也就是結(jié)構(gòu)體的首地址。這是通過typedef定義的數(shù)據(jù)類型。在內(nèi)部調(diào)用函數(shù)HAL_UART_MspInit()的入口參數(shù)是結(jié)構(gòu)體指針huart。

結(jié)構(gòu)體在實際C語言項目中經(jīng)常用來描述事務(wù)的綜合屬性，類似其他高級編程語言中類的概念，由此才有面向?qū)ο蟮囊馑?。在STM32 庫函數(shù)中大量使用了結(jié)構(gòu)體指針的方式，通過傳遞結(jié)構(gòu)體的地址而不是整個結(jié)構(gòu)體，調(diào)用函數(shù)的開銷會更小，效率更高。

這里說到STM32庫函數(shù)，有必要說一下C語言的一大應(yīng)用領(lǐng)域，微控制器開發(fā)。微控制器也就是單片機，處理能力和存儲資源有限，開發(fā)流程還是要在PC端編輯并編譯完成之后，下載到單片機上運行，開發(fā)語言以面向底層的C語言為主，涉及的操作系統(tǒng)也是實時操作系統(tǒng)。由于MCU種類繁多，程序編寫方式也不統(tǒng)一。

上圖是ARM 的CMSIS標(biāo)準(zhǔn)，即ARM Cortex 微控制器軟件接口標(biāo)準(zhǔn)，使用CMSIS，可以為處理器和外設(shè)實現(xiàn)統(tǒng)一的軟件接口，從而簡化軟件的重用、縮短新開發(fā)人員的學(xué)習(xí)過程，并縮短開發(fā)時間。我們在使用C語開發(fā)單片機時，多參考廠家的SDK是非常有必要的，目前各大半導(dǎo)體廠商提供的SDK非常有參考價值，大家學(xué)習(xí)單片機c語言編程可以模仿sdk的寫法，規(guī)范的寫每一行代碼。

除了單片機開發(fā)之外，基于PC或系統(tǒng)的編程中，Linux系統(tǒng)對C語言天然友好。不同于windows下單片機開發(fā)的集成開發(fā)環(huán)境KEIL MDK，在Linux下可以很方便的獨立調(diào)用編譯鏈工具。比如這里hello.c C文件的編譯過程有4步，預(yù)處理、編譯、匯編和鏈接。

每一步調(diào)用工具鏈的哪個工具產(chǎn)生什么文件怎么實現(xiàn)的，這幾步搞明白了對C對操作系統(tǒng)的理解會更深入。

Linux下的編程內(nèi)容龐大，比如網(wǎng)絡(luò)編程，線程與進(jìn)程等。

當(dāng)然開發(fā)以上內(nèi)容除了C語言以外C++、Python、Java也是常用的語言，對同一個項目，哪種語言可能都可以實現(xiàn)，但是不同的語言實現(xiàn)起來的方式和難易程度不同，所以大家學(xué)習(xí)C語言之后也要打開自己的視野。

大家在學(xué)習(xí)C語言編程的時候不要只是在PC機上玩VC++，來回折騰51單片機，高級點單片機的只知道個32，也要多關(guān)注新技術(shù)的發(fā)展，目前很多單片機像樂鑫的ESP32/樹莓派的Pico已經(jīng)支持microPython，而且開源庫很多。目前MCU已在IOT領(lǐng)域大量應(yīng)用，而且在超低功耗的微控制器設(shè)備上開發(fā)和部署的機器學(xué)習(xí)模型比如TinyML。使機器學(xué)習(xí)可以在低延遲、低功耗和低帶寬的邊緣設(shè)備上運行。所以大家學(xué)習(xí)技術(shù)的時候一定要睜眼看世界，關(guān)注新事物，尤其是現(xiàn)在大火的人工智能領(lǐng)域。

最后，給新手朋友幾點學(xué)習(xí)的建議：大家學(xué)習(xí)軟件編程時，要避免學(xué)校里上課考試的模式，而是以項目式學(xué)習(xí)，通過不斷的做項目練手，關(guān)鍵是保持對技術(shù)的追求和興趣，一路打怪升級不放棄。此外，千萬不要閉門造車和搞深山修煉，學(xué)東西要不斷的與外界交流，把自己融入技術(shù)圈里，多觀摩、多請教、多交流，成為王者指日可待。

手撕代碼最快的方式呢就是保持一顆進(jìn)取的心，跟隨高手的腳步，踏踏實實，不斷打怪不斷升級。

審核編輯：湯梓紅