C语言学习(转)
漫談C語言及如何學習C語言
http://sunxiunan.com/?p=1661
云風最近寫了一篇博客《C語言的前世今生》。 作為長期使用C語言開發網絡游戲服務器的程序員，云風是有理由寫這樣一篇文字，不過還是感覺談的不夠深入，C語言在業界使用的現狀沒有怎么描寫，有些意猶 未盡。在這里想比較系統的談談個人對C語言學習方式方法的理解。分別按照書籍、實驗環境搭建、網絡資源來分別介紹，希望能寫的比較完整全面一些，給想學習 C語言的朋友一個有價值的參考。
為什么要學習C語言？
為什么要學習、使用C語言？為什么要學習一個可能比自己都歲數大的編程語言？
我在前面如何學習編程語言的博客文章http://sunxiunan.com/?p=1597 里提到，選擇一門編程語言，“為什么而學”這個目的是最重要的，目的不明確就沒法學好。這也是為什么很多學生朋友在大學里必修C語言卻覺得沒學明白的原 因。因為學習的目的不明確，學習當然也沒有動力。還有一個原因是C語言是工程實踐性很強的語言，它不是來自某個研究所某個大學學院，而是實實在在從項目需 要中產生，伴隨著Unix的興起而流行，語義簡明清晰，功能強大而不臃腫，簡潔而又不過分簡單，實在是居家旅行工作學習必備之良友。
C語言相比C++的優點之一就是最小驚訝原則，一是一二是二，不會在私底下產生一些莫名其妙的額外產物。用C++做個例子，比如這樣一個函數原型 void PassWithClassValue(COneClass clsParam1)，稍微了解C++的朋友都會知道，如果你沒有實現COneClass的拷貝構造函數，編譯器會好心的幫你實現一個，而且在調用這個函 數PassWithClassValue的時候，偷偷地調用拷貝構造函數產生一個臨時對象作為參數傳遞，對于某些情況，比如編寫操作系統這類必須優化性能 的情景下，這些自以為是的東西是非常邪惡的事情。
C語言本身只提供必要的語言特性，其它復雜一點功能如文件處理、數學計算等等都以庫函數方式提供，甚至連malloc、free這種“必須有”的功 能，也是以標準庫函數的方式提供，而不是作為C語言核心出現。在偉大的著名的無所不包的《K&R》開頭部分就提到了，for其實可以通過 while來完成，只不過for可以寫的更簡潔，言外之意，對于C語言for其實不是必要的。跑題一點說，在其它程序語言中Lua可以說繼承了C語言簡潔 的設計哲學，甚至連continue這種幾乎必備的關鍵字都一直拒絕加入，在Lua的maillist以及wiki里都提到過continue這個問 題，Lua語言維護者認為continue對于Lua而言不是必要的，也不考慮在后續版本中添加這個關鍵字。這種簡潔哲學也讓C語言的可移植性、便攜性特 別優秀，也使得很多嵌入式系統依然使用C語言作為主要編程工作語言。
Java語言有一個口號：“一次編寫，處處運行”，就是跨平臺這個噱頭。實際上C語言從早期開始就幾乎達到了“一次編寫，處處編譯”，在ANSI在 1989年統一了C語言標準以后（稱之為C89），只要特定平臺上的編譯器完整實現了C89標準，而且你的代碼沒有使用某些特殊的擴展（GCC以及微軟都 有自己的編譯器特定擴展），那么代碼一定可以編譯通過，再實現一下操作系統相關的函數庫，C語言的移植就是很簡單的事情。可以用Lua作為例子，Lua本 身是完全遵循C89標準，沒有使用任何特定擴展，這也保證了有C語言編譯器的平臺，都可以編譯使用Lua。可以編譯運行C語言的硬件平臺可以從A排到Z， 真是非常有意思的事情。
C語言也是一個比較少見的應用領域極為廣泛的語言。比如編寫操作系統這種高難問題，只有C++、匯編語言可以做到。C語言可以編寫服務器端軟件如 Apache、Nginx，或者編寫GUI程序，如GTK。大多數程序語言的第一版是通過C語言實現，借助前面提到的“一次編寫處處編譯”，最大的保證了 這些程序語言的可移植性。在Web開發領域，C語言的應用相對較少，這也是一種取舍的結果，Web開發需要使用PHP、Ruby、Python這樣的動態 語言，可以快速上線快速修改，可以最大程度滿足用戶時時變化的需求，這也是C語言的弱項。如果把程序語言的應用領域從硬件到管理軟件、Web程序做一個很 粗略從下到上的排列，C語言適合領域是比較底層靠近硬件的部分，而新興語言比較偏重于高層管理或者Web開發這種相對貼近最終用戶的領域。比較流行的混合 開發模式是使用C語言編寫底層高性能部分代碼或后臺服務器代碼，而使用動態語言如Python做前端開發，充分發揮它們各自的優勢力量。
提到C語言的缺點，常常是它缺少這種或者那種特性，比如有人建議加入GC，有人建議加入并行或者并發支持，有人提到沒有一個比較完整的類似C++的 異常策略。這些特性有的可以通過引入第三方庫來實現，但C語言的設計哲學其實決定了它不會像C++那樣“非常強大”。即使引入了某些人期望的特性，依然會 是某些人喜歡某些人不喜歡的情形，現在的功能對于C語言應用領域來說已經夠用，其它特性可以通過特定程序語言實現，并且通過C API與C語言編寫的程序進行交互。任何一個工匠都不可能只使用一個工具完成他的工作，不同工具結合起來才能更快更好的完成任務。
提到C API，也稍微介紹一下，我們知道windows操作系統的api也好，Linux的系統api也好，或者是想給Ruby、Python編寫擴展模塊，C 語言形式的函數定義都是唯一的選擇。C語言就好像是一個中間層或者是膠水，如果想把不同編程語言實現的功能模塊混合使用，C語言是最佳的選擇。
提了這么多關于C語言的好處，那么學習C語言是否適合就看你自己的判斷了，例如要進行一個嵌入式項目，或者需要進行服務器端開發，或者寫一個性能相 關的組件等等，C語言都是比較好用的選擇。另外也可以在C++的使用過程中有意的使用C語言的思考方式，汲取C語言簡潔明快清晰地設計思路，對編程設計水 平會有很大的提高。
C語言學習方法
在前面http://sunxiunan.com/?p=1597 曾經提到過一個比較系統學習一門新的編程語言的方式，C語言學習也可以按照類似的順序：閱讀參考書，閱讀代碼，編寫調試實際程序，上網參與討論，研究高級話題。
學習語言的開始一般是閱讀參考書。我建議選擇幾本非常經典的好書，仔細完整反復閱讀幾遍，“書讀百遍其義自現”。選擇C語言學習的好處是，這幾本書基本上完整涵蓋了C語言編程領域的方方面面，不會像C++那樣，即使讀完一堆書還是有些糊涂，依然有這樣那樣難懂的陷阱。
1，參考書籍
在豆瓣上列了一個書單，大家可以直接參考http://book.douban.com/doulist/636329/
在下面簡單點評一下，閱讀順序最好參照列出的順序。
《The C Programming Language》http://book.douban.com/subject/1230004/
如果你只想買一本書學習C語言，只需要買這一本就夠了。如果你經費足夠，建議你多買幾本，辦公室、家里都放上一本，隨手都可以翻翻。用三個詞語來形 容它就是：經典！經典！經典！這本薄薄的只有二百多頁的小書涵蓋了C語言的方方面面，前無古人而且后無來者，任何溢美之詞都不足以形容它。
《The C Programming Language》（后面稱為 K&R）里面包含了一個簡單的語法解析器，包含了malloc如何實現，包含了一個完整的操作系統目錄瀏覽程序，這些程序的實用性極高，可以這樣 說，如果學習任何一門語言能夠自己獨立動手實現以上的功能，基本上就可以算是入門了。K&R書里面每段都蘊含著非常值得探究的軟件開發工程實踐經 驗，如果沒有一定的開發經驗，其實是看不出來這些冰山下面的內容的，比如開頭一章就提出用寫完整代碼這種方式來教學，而在書中那些C語言的陷阱或者可能出 問題的地方，都有提到，但是由于篇幅所限，寫的非常簡約，很難讓人一下就看懂。我正在完整的逐字逐句的閱讀此書，希望能稍作注解，寫幾篇博客分享一下。
《C程序設計語言（第2版·新版）》http://book.douban.com/subject/1139336/
這是K&R的中文譯本，可以先從中文譯本看起，然后再讀一遍英文原版，既可以學習英文，又可以體會原文那種簡約優美的風格。
《C陷阱與缺陷》http://book.douban.com/subject/2778632/
《C專家編程》http://book.douban.com/subject/2377310/
這兩本書也是學習及使用C語言的朋友必備的兩本書，比如《C專家編程》，專門用兩三個章節詳細介紹C語言中數組與指針的不同之處，這兩本書在某種程度上算是對K&R略過的地方做了詳細補充，強烈推薦。
《C語言參考手冊》http://book.douban.com/subject/2132084/
這是最后一本強烈推薦你最好買回家作為案頭書必備的參考書。前面幾本書或者稍顯簡略，或者專注某個特定專題，都不適合遇到問題時翻查。這本《C語言參考手冊》可以看作是C語言編程的《新華字典》，全面而權威。里面還涵蓋了C99的內容，緊跟時代潮流。
下面幾本書都可以作為交叉參考，也都很有價值，也是建議大家都買下來，好書如朋友，日久彌新，像是我推薦的這幾本書在douban或者amazon上評分都非常高，而且反復再版。
《C和指針》http://book.douban.com/subject/1229973/
指針的重要性如何，學過C語言（或者C++）的朋友都知道，這本書更是把指針拔高到了與C語言平起平坐的地位，其實也是從頭開始介紹，作為教學參考書也是可以的。
《C標準庫》http://book.douban.com/subject/3775842/
這本書是專門介紹C語言的標準庫如何實現的，比如malloc算法，用標準的C語言該如何寫？strlen這個函數應該如何實現？盡管書中不少代碼與真實的C標準庫相差很多（由于標準庫需要考慮性能優化，很多函數有一些特定的trick），但是絕對值得參考。
《你必須知道的495個C語言問題》 http://book.douban.com/subject/3422332/
這本書其實就是C-FAQ的印刷版本，C-FAQ在各種編程語言的FAQ中可以稱得上質量一流。如果你想應聘或者招聘C語言相關程序員，這本書一定要參考。
《Linux C編程一站式學習》http://book.douban.com/subject/4141733/
這本書是基于特定操作系統Linux來介紹C語言編程，可作為計算機相關專業的教科書或入門參考書，也是書單里面唯一一本國人原創的編程書籍，非常難得。書中幾乎所有內容都在網上直接公開，針對讀者的意見進行修改，這也是非常難得的一種開放態度。非常推薦大家買一本。
學習C語言，一定不能只讀書，應該動手練習完成書里面的項目需求（比如編寫一個目錄瀏覽器）以及每章的練習題目。這就需要有可以實驗的環境，下面針對不同操作系統簡單做一下介紹。
2，動手實驗環境搭建
也沒有調查過，不知道現在學校里學習C語言是不是依然跟著譚浩強老師用TurboC2.0編程，如果還是這個組合的話，那就太差勁了，趕快拋開它們。
下面主要介紹不同操作系統平臺下的集成編程環境，基于初學者以及我個人喜好，就不推薦大家命令行下用vim編程了，直接上IDE。
Windows系統下推薦大家使用Code::blocks這個軟件。這個軟件最大優點是自帶了基于mingw的GCC以及GDB，只要下載70M 左右軟件包，就可以完整支持C++、C語言編程了。各種功能（比如調試功能）也很強大，版本更新也比較快。注意下載選擇名字有mingw的文件，比如最新 版本是codeblocks-10.05mingw-setup.exe（版本也許有所不同）。
主頁：http://www.codeblocks.org/
如果需要做Windows操作系統的開發，可以下載Visual C++ 2010 Express。
因為Code::Blocks不包含Windows編程頭文件（實際是因為沒有Windows SDK），無法編寫Windows操作系統相關的界面應用程序或者服務類程序。而VC++Express自帶了這些頭文件以及編程庫，雖然功能稍微簡陋， 但對于練習使用基本夠用。
主頁：http://www.microsoft.com/express/windows/
對于計算機專業的學生朋友，建議大家使用Linux操作系統，或者更詳細一點是使用Xubuntu操作系統作為桌面，使用Netbeans和GCC 這個組合（當然也可以選擇Code::Blocks）。在Xubuntu下可以通過apt-get install build-essential這個命令安裝gcc相關程序，已經可以在Terminal下編譯C語言程序了，但為了使用方便，大家可以選擇 Netbeans的C++支持包，在Netbeans網站上就能下載。
主頁：http://netbeans.org/features/cpp/index.html
如果使用蘋果Mac系統，毫無疑問XCode就是編程的絕佳選擇，XCode可以在蘋果開發者網站上免費下載，在IPhone SDK中也包含了XCode。
主頁：http://developer.apple.com/technologies/tools/xcode.html
如果手頭沒有合適的編程環境，還需要實驗一些簡單的代碼，可以用http://codepad.org/ 提供的服務，在線編寫運行代碼。
另外建議大家申請一個github.com的賬號，在gist.github.com可以保存自己的練習代碼，就不需要隨身帶著U盤了。
3，網絡資源
如果想用十分鐘時間了解一下C語言的來龍去脈、前世今生，維基百科這個頁面http://en.wikipedia.org/wiki/C_%28programming_language%29 是最佳選擇。
從維基百科可以看到，C語言1972年由Dennis Ritchie設計的命令式、結構化范式編程語言。類型為靜態的弱類型，需要顯式定義。最新國際標準為C99。設計上主要受到了B、ALGOL68、匯編 語言、PL/I、FORTRAN的影響，C語言也影響了大量編程語言，如C++、Objective-C、C#、Java、Go、PHP、Python等 等（個人覺得受C影響很大的是PHP，基本上有C編程基礎的程序員，很容易就能上手PHP了，除了PHP的OO部分）。
在維基百科條目中有很大篇幅介紹了作者認為C語言缺失的特性，比如面向對象、多線程、GC、異常處理等等，當然這有些吹毛求疵，如果需要這些特性， 完全可以用其它程序語言。另外一個介紹的重點是“未定義行為”，有些我們認為理所當然的結果，其實在C語言標準中并沒有明確定義，假定這些行為應該如何， 當程序使用另外的編譯器或者不同版本編譯器編譯運行，都可能有bug產生。
接下來維基百科條目談到了C語言的用處，必須承認盡管現在編程語言成百上千，能稱之為“系統級”的少之又少，新興語言中只有Go還能稱得上。現在大 規模軟件項目中完全選用C語言可能性不大，但是核心部分完全可以用C搭建，相對C++開發工具的高昂價格，C語言相關的免費輔助開發軟件非常豐富，比如 splint，valgrind，不少核心庫經過長期使用也都非常穩定。
由于C語言廣泛支持各種平臺以及編譯器相對成熟可靠，不少編程語言選擇C語言作為一個中間層，比如Glasgow Haskell編譯器就是這樣做的。
另一個可以找到大量C語言編程相關資料的地方是“美味書簽”，通過搜索特定關鍵字 （C + programming）就可以找到很多值得挖掘的資源http://delicious.com/search?p=c+programming
還可以參考dmoz.org的C語言分類http://www.dmoz.org/Computers/Programming/Languages/C/ 相比美味書簽時效性能差點，但是分類比較系統，查找也要容易一些。
程序員往往是懶惰的，“拿來主義”、“拷貝主義”很流行也很有效，當對某個函數或者關鍵字不是很理解的時候，看看別人是怎么使用的，會非常有啟發性。這里介紹幾個常用的代碼搜索網站，最常用的是google的codesearch：http://codesearch.google.com ，可以通過不同條件及正則表達式搜索特定關鍵詞。另外可以參考維基百科上一個“帶有C語言示例的文章”分類，里面代碼寫的也很不錯。還可以在github.com上搜索相關項目。在前面博客文章我還介紹了一個名為羅塞塔代碼的網站http://rosettacode.org/ 這個網站上可以找到不同程序語言針對某個問題的解決方案，用于學習比較非常便利。
學習編程也需要大量閱讀名家經典代碼，與學中文英文需要大量閱讀名著一個道理，C語言編程優質項目那是“彩旗飄舞，人山人海”，個人建議可以看看 Lua、Sqlite、Nginx這些項目的代碼，代碼量不多，而且代碼質量也都比較高。另外可以看看Linux內核代碼，坊間有不少書籍可以幫助解讀。 關于如何很好的閱讀代碼，大家可以參考《Code Reading》這本書。
書看了幾本，代碼寫了一些，也略微讀了讀其他人的代碼，就應該用C語言來完成真實工作中碰到的問題，讓C語言真正成為你的瑞士軍刀。只有當你經常使用C語言來進行編程工作，經常思考如何通過C設計一個優雅高效的系統，才能更深刻的理解C語言設計哲學。
還可以到http://stackoverflow.com 參與回答問題，瀏覽其他人的問題解答來汲取知識，比如這篇http://stackoverflow.com/questions/2054939/char-is-signed-or-unsigned-by-default 就介紹了一個C語言關于char類型的小陷阱。
C語言學習當中，有一些難點需要多加注意，如pointer與array的不同之處，復雜類型定義如何解讀，如何正確使用預處理preprocessor以及宏定義。其實這些內容在前面書籍都是反復提到，如果按部就班學習下來，應該不成問題。
當C語言學習的差不多時候，還可以學習一門動態語言，比如Lua或者Python，試著在實際工作項目中混合使用動態語言與C語言，一加一發揮出來的力量不僅僅是二，而是非常二（說笑一下，哈哈）。
還有什么問題，歡迎留言。
附錄
一些有用的C語言網絡資源：
C語言標準化組織ISO JTC1/SC22/WG14的主頁，在這里可以找到ISO C的文檔：http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg14/
《The Development of the C Language》作者Dennis Ritchie，極為經典的論文。 http://cm.bell-labs.com/cm/cs/who/dmr/chist.html
“C語言全景”這個網站內容很全面：http://www.softpanorama.org/Lang/c.shtml
Dan Saks在embedded.com上的專欄Programming Pointer ，里面文章很有深度，值得一讀。
http://www.lysator.liu.se/c/c-www.html 這也是一個C語言資源匯總頁面。
http://www.ioccc.org/index.html 混亂C語言代碼大賽，很著名。
http://en.wikipedia.org/wiki/Underhanded_C_Contest 另外一個C語言編程大賽，主要面向黑客。
comp.lang.c以及c.moderated這兩個討論組推薦訂閱，相當于互聯網最大的C相關編程問題論壇：
http://groups.google.com/group/comp.lang.c
http://groups.google.com/group/comp.lang.c.moderated
這里對C語言的各種bit操作做了收集整理，不少題目在面試時候經常出現。http://graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html
臺灣的慣C達人Jserv博客，建議大家訂閱：http://blog.linux.org.tw/~jserv/
一些值得關注及研究的C語言相關項目：
TinyCC，被很多項目用作動態編譯C語言的編譯器引擎：http://bellard.org/tcc/
GCC的標準庫實現：http://en.wikipedia.org/wiki/GNU_C_Library
Glib是GTK的底層輔助編程庫，與C標準庫是不一樣的，在C語言上實現了面向對象機制：http://en.wikipedia.org/wiki/GLib
dietlibc在前面博客文章介紹過，C標準庫的另一種實現：http://www.fefe.de/dietlibc/
一些C語言編程時可以使用的工具軟件，幫你提高代碼質量：
http://www.splint.org/
http://valgrind.org/
http://www.dwheeler.com/flawfinder/
PMD可用于檢測重復代碼 http://pmd.sourceforge.net/cpd.html
llvm的靜態分析項目 http://clang-analyzer.llvm.org/
C語言編程規范編程標準：
http://en.wikipedia.org/wiki/MISRA_C
http://www.eecs.harvard.edu/~ellard/CS50-96/programming-style.html
http://developers.sun.com/solaris/articles/secure.html
cert這個文檔國內有中文翻譯版本：https://www.securecoding.cert.org/confluence/display/seccode/CERT+C+Secure+Coding+Standard
http://www.cs.utah.edu/dept/old/texinfo/standards/standards_toc.html
C語言編程電子書及教程：
http://publications.gbdirect.co.uk/c_book/ 這一本寫的非常詳細，你可以把它看成是類似譚浩強版的教科書。
http://www.knosof.co.uk/cbook/cbook.html 這一本云風曾經推薦過，相當深入的介紹了C99標準，深入細節時候需要讀讀。
http://www.duckware.com/bugfreec/index.html 這本書在網上流傳一個中文版本，《編寫優化、高效、無錯地代碼》，另外也有英文影印版《編程精粹》。
http://wangcong.org/blog/?page_id=196 作者王聰，也是相當hard geek，從兩個樣章看，包含了相當多的內容。
《C語言深度解剖》這本可以在百度文庫或google搜到，可以讀讀，有些參考性。
《C標準和實現》作者姚新顏，他的《深度探索C、C++》算是當年比較有深度的書籍，可惜已經絕版了。這本書也可以在百度文庫搜到。這本書也比較值得讀。
良葛格C語言學習筆記 http://caterpillar.onlyfun.net/Gossip/CGossip/CGossip.html
C與C++的兼容性問題 http://en.wikipedia.org/wiki/Compatibility_of_C_and_C%2B%2B
另一個文檔關于C與C++標準兼容性問題：http://david.tribble.com/text/cdiffs.htm
《C Elements of Style》http://www.oualline.com/books.free/style/index.html
《Linux安全編程》http://www.dwheeler.com/secure-programs/
《C Craft》電子版 http://crypto.stanford.edu/~blynn/c/
《The function pointer tutorials》函數指針教程。http://www.newty.de/fpt/index.html
C語言編程及Unix系統調用，想用C在Unix或者Linux編程的朋友可以參考。http://www.cs.cf.ac.uk/Dave/C/
優化C、C++代碼 http://www.eventhelix.com/RealtimeMantra/Basics/OptimizingCAndCPPCode.htm
圖文并茂介紹C語言的指針 http://boredzo.org/pointers/
另外一篇介紹C語言優化的文章 http://www.prism.uvsq.fr/~cedb/local_copies/lee.html
一個C語言教學ppt http://www.slideshare.net/petdance/just-enough-c-for-open-source-programmers
一些Unix下C語言編程相關的文章 http://users.actcom.co.il/~choo/lupg/tutorials/index.html
Unix下如何建立靜態、動態C語言函數庫 http://users.actcom.co.il/~choo/lupg/tutorials/libraries/unix-c-libraries.html
如何使用GDB http://users.actcom.co.il/~choo/lupg/tutorials/debugging/debugging-with-gdb.html
一些C語言編程技巧 http://users.bestweb.net/~ctips/
Advanced C programming，高級C語言編程，可以提高水平，非常有幫助 http://www.mpi-inf.mpg.de/departments/rg1/teaching/advancedc-ws08/literature.html
C語言問答，這些題目也可用于面試 http://www.gowrikumar.com/c/
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總結
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