C 语言从新手到高手

一、编写初衷

目前各种编程语言百花齐放，但是C语言仍然是程序执行效率很高的语言之一，

也是贴近底层硬件的语言之一，笔者希望通过本书能让大家了解C 语言编程的本质

以及设计精髓，而不是简简单单只将C 语言当成一种工具。

书中内容来源于笔者从业多年的学习和实战经验，希望分享给更多有志于通过

技术改变生活的人。

通过本书的讲解帮助更多的程序开发者提升自身的计算机思维，并明确自己后

续的技术发展路线。

二、内容亮点

和市面上同类图书相比，本书的主要特色是根据作者多年的开发架构经验编

写，凝聚了一个菜鸟程序员慢慢成长为架构师的程序设计之路，书中包含很多开发

设计实例，以及作者对于C 语言和设计模式的独特见解，以及如何运用Cache 和

NUMA 等技术来优化程序执行效率，随着多核技术的蓬勃发展，本书也涉及C 语言

在多核开发下的优势和劣势。

本书共分四大部分。

*部分新手篇：第1~6 章，着重介绍C 语言基础语法。

第二部分进阶篇：主要介绍C 语言的数据类型、预处理器、编译原理，通过实

例阐述C 语言的魅力。

第三部分实战篇：包含C 语言的经典数据结构和通用设计模式等，以及Linux

下程序调试的方法。

第四部分高手篇：介绍如何进行程序优化、Cache 利用、NUMA 技术、多核技

术等。

前 言Foreword

II C 语言从新手到高手

三、读者对象

本书将C 语言拟人化，通过一个人的慢慢成长过程来阐述C 语言学习的进阶

之路。

本书既适用于没有经验的编程爱好者，同样适用于对C 语言有一定经验的使用

者，更适合刚刚走出大学校门的读者使用，希望通过对本书的学习完成由学生到一

个职业编程人员的快速思维转换。

通过本书，读者可以在短期内对C 语言有全面的了解，书中包含了大量可执行

的实例供读者学习，帮助读者具备实际上手编码能力，以及一定的程序设计和优化

能力。

四、致谢

在本书的编写中，首先感谢公司的领导和业内的朋友，他们对本书的策划提出

了大量的宝贵意见和建议。

感谢我的妻子孙苗苗，她在我漫长的写作过程中对儿子无微不至的照顾，使我

免除了后顾之忧。

感谢我的儿子果果，在本书的构思过程中迎来了这个小生命，他使得我有了更

多写作的灵感和动力（本书拟人化的写作手法即来源于此）。

感谢我的父母，他们长久以来对我的培养、鼓励及支持，才使得我有能力以及

精力投入到写作过程中。

感谢中国铁道出版社有限公司，因为有他们，才使得本书*终面世。

由于作者水平有限，书中错误之处在所难免，恳请专家和读者批评指正，联系

邮箱：boyteam@163.com。

*后以乔布斯的经典名句结尾：“Stay hungry, Stay foolish.”

 本书的主要特色是根据作者多年的开发架构经验编写，凝聚了一个菜鸟程序员慢慢成长为架构师的程序设计之路，书中包含很多开发设计实例，以及作者对于C 语言和设计模式的独特见解，以及如何运用Cache 和NUMA 等技术来优化程序执行效率，随着多核技术的蓬勃发展，本书也涉及C 语言在多核开发下的优势和劣势。本书共分四大部分。*部分新手篇：第1~6 章，着重介绍C 语言基础语法。第二部分进阶篇：主要介绍C 语言的数据类型、预处理器、编译原理，通过实例阐述C 语言的魅力。第三部分实战篇：包含C 语言的经典数据结构和通用设计模式等，以及Linux下程序调试的方法。第四部分高手篇：介绍如何进行程序优化、Cache 利用、NUMA 技术、多核技术等。

 关淞元：毕业于吉林大学计算机科学与技术学院，硕士学历，资深架构专家，有10余年系统架构设计，软件开发以及研发管理经验；曾发表过多篇学术论文以及专利，主要涉及数字通信领域、网络安全领域、移动通信领域以及安全领域；尤其擅长C语言算法及性能优化，曾主持或参与过NGFW（下一代防火墙）的研发、IPS（入侵检测系统）的研发，DDOS（分布式拒绝攻击）的架构设计和研发、DPI（深度报文检测）的架构设计和研发，内容还原的架构设计和研发等。目前在某公司出任首席架构师，主持国外大型安全项目的总体架构设计，以及国家部委项目的总体架构设计。

*篇新手篇

第 1 章 C 语言概述

1.1 C 语言的前世今生............................................................................................... 2

1.2 C 语言的优势与劣势........................................................................................... 3

1.3 C 语言的当前标准............................................................................................... 4

1.4 C 语言的编程机制............................................................................................... 4

第2 章 C 语言的骨骼——基础数据类型

2.1 常量与变量........................................................................................................... 6

2.1.1 常量.......................................................................................................... 6

2.1.2 变量.......................................................................................................... 8

2.2 关键字和保留标识符.......................................................................................... 9

2.3 整数类型............................................................................................................. 11

2.4 浮点类型............................................................................................................. 11

2.5 字符和字符串类型............................................................................................13

2.6 类型之间的转换................................................................................................14

2.7 程序注释.............................................................................................................18

第3 章 C 语言的肉身——运算符

3.1 算术运算符.........................................................................................................20

3.2 赋值运算符.........................................................................................................213.3 逻辑运算符.........................................................................................................21

3.4 移位运算符.........................................................................................................22

3.5 关系运算符.........................................................................................................23

3.6 增量运算符.........................................................................................................24

3.7 位运算符.............................................................................................................25

3.8 条件运算符.........................................................................................................26

3.9 逗号运算符.........................................................................................................27

3.10 运算符的优先级..............................................................................................28

第4 章 C 语言的血液——控制流

4.1 顺序流.................................................................................................................30

4.2 条件分支流.........................................................................................................31

4.3 循环控制流.........................................................................................................35

4.4 输入输出流.........................................................................................................38

4.4.1 scanf/printf 函数.....................................................................................38

4.4.2 getchar/putchar 函数..............................................................................40

4.4.3 gets/puts 函数.........................................................................................41

4.5 语句嵌套.............................................................................................................42

第5 章 C 语言的灵魂——函数

5.1 函数定义.............................................................................................................44

5.2 函数声明.............................................................................................................45

5.3 函数参数.............................................................................................................46

5.4 函数调用.............................................................................................................48

5.5 函数递归.............................................................................................................52

5.6 可变参数列表.....................................................................................................54

第6 章 丫丫学步——构建*个程序

6.1 main 函数............................................................................................................56

6.2 程序风格.............................................................................................................58

6.3 *个C 程序....................................................................................................60

6.4 编译执行.............................................................................................................61第二篇 进阶篇

第 7 章 成长的烦恼——数组和指针

7.1 一维数组.............................................................................................................64

7.2 多维数组.............................................................................................................65

7.3 变长数组.............................................................................................................66

7.4 指针与地址.........................................................................................................68

7.5 指针数组.............................................................................................................71

7.6 指向函数的指针................................................................................................73

7.7 指向指针的指针................................................................................................74

7.8 指针和数组的区别............................................................................................75

第8 章 成长的积累——结构体、联合体及其他数据形式

8.1 结构体基础知识................................................................................................77

8.2 结构的存储与对齐............................................................................................79

8.3 结构数组.............................................................................................................84

8.4 指向结构的指针................................................................................................85

8.5 结构体自引用.....................................................................................................87

8.6 联合体基础知识................................................................................................88

8.7 枚举类型.............................................................................................................90

8.8 位字段.................................................................................................................93

8.9 typedef 简介........................................................................................................95

第9 章 成长的惊喜——预处理器

9.1 宏定义.................................................................................................................98

9.2 文件包含...........................................................................................................102

9.3 条件编译...........................................................................................................103

第10 章 成人礼——*次构建多文件工程

10.1 多源文件编译..............................................................