从基础学起----xuld版高手成长手记[1]

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别人的代码总是看不懂?

想实现一个功能总是无从下手?

学会一个,但稍微变个花样就不知道了?

无论你擅长什么编程语言,如果你觉得自己基础薄弱,想从头开始学起,那本文将适合你。

这篇文章的含金量非常高,如果你有一种恍然大悟的感觉,那恭喜,你进步了。

 

学基础,到底学啥?

菜鸟都会说学汇编啊,学C语言啊。

 

有一个人初学编程,学什么语言好?

菜鸟都会说它自己正在用的语言是最好的。

 

 

标准答案:

学基础,主要学计算机程序的工作方式。语言仅仅是一个工具,真正的高手无论什么语言都能写出好代码。

初学编程,学什么语言。首先我并没有否定ruby, java,但是如果你真的是准备学好编程的,那必须从C开始学。

 

 

很多人学 C 语言都是学它的语法,因为很多C的教程就是这么教的。但单单学语法是不对的。

 

 

学习程序的运行原理是学好编程的关键。

 

 

你知道一个进程占用的内存都用在哪了吗?

你知道函数递归调用的死循环错误为什么叫做栈溢出错误吗?

你知道为什么有些程序运行时会突然卡一会么?

 

第一章 计算机基本原理

一 、二进制

二进制是计算机存储数据的格式。如果对二进制不了解,可以网上找相关资料。

 

二、计算机组成

计算机由以下部件组成:

1. 中央处理器(CPU)

2. 存储器(如内存卡、硬盘)

3. 输入输出设备(如鼠标、键盘、显示器)

 

计算机有且仅有计算和存储二进制数据的功能。

 

三、计算机数据存储

计算机的数据可以存在三个地方:

寄存器(属于CPU的一部分)

内部存储(常称内存)

外部存储(如硬盘、光盘、U盘)

 

现在一些显卡也可存储数据,称为显存,它也可以理解为内部存储。

CPU 可以直接从寄存器读写数据以及计算,但是它是无法直接读写外部存储的。要想让CPU访问外部存储,必须编写相应的驱动程序来实现。

为了方便应用软件读写任意位置的数据,操作系统为这一过程作了一层包装。简单地说,当程序需要读取文件时,会先通知操作系统,然后操作系统再调用相应的驱动程序来读取数据。

四、数据格式

由于计算机只能存储二进制数据,因为存储各式各样的数据,需要作一些转换。

1. 存储一个数字

任何数字都可以直接用二进制保存。

2. 存储一个文本

为了存储一个文本,先制定一个文本到数字的编码表,如规定使用 59 表示字母 'A',这样所有文本都可以用数字保存。

编码表可以是任意的,但为了全球计算机都能统一理解,因此人们制定了很多编码规范,常见的有: ASCII, UTF-8, Unicode, GB2312  。

3. 存储一个图片

图片可以理解为很多不同颜色的点。分别存储这些点的颜色值即可。比如一张100*200像素的图片,就需要存储100*200=20000个像素点。每个点都用一个数字表示一个颜色值。这种存储方式叫做位图(bitmap),即bmp图片。这样存储一个图片需要的空间是非常大的,因此人们发明了很多可以压缩存储的格式。

4. 存储其它数据

理论上,任何数据都可以通过编码的方式保存,只不过好的编码方式更节约空间。所以现在计算机存在这么多文件格式,也是人们不断探索更优秀编码方式的结果。

 

五、数据类型

单从一个二进制数据段,我们是无法猜测它表示的意义的。它可能就是一个数字,也可能就是一个文字或者其它。因此我们需要制定一些数据类型来描述一个数据的意义。

不同的编程语言有不同的类型分类。脚本语言表面上没有数据类型,但其实语言执行器内部已经对类型进行严格管理了。

 

六、关于本章提到的与未提到的

本章只对一些概念作了介绍,并未对这些概念内部细节作介绍。因为我们的目标是利用好计算机,而不是去发明一个计算机,因此这些细节原理完全可不理会,我们只需享受前人的研究成果即可。

 

 

第二章 C语言基础

我对写C教程没有兴趣,但是学习C语言可以更好地理解计算机内部工作原理,因此,写C代码是不可少的过程。

一、准备

搭建一个C环境很简单,个人推荐初学的人下载 dev-cpp。初学者可以试着运行如下 hello world 代码,运行的目的只是为了证明你的学习环境已经准备好。

#include<stdio.h>

int main(){

printf("hello world");

return 0;

}

二、基础类型

在C语言里面,基础类型有:

char

8

ASCII 字符

short

16

16位整数

int

32

32位整数

long

32

32位整数

long long

64

64位整数

float

32

单精度小数

double

64

双精度小数

类型名大小表示意义


 

 

 

 

 

 

其中,所有的整数类型默认都是有符号的(即区分正负),在类型名前加 unsigned 可以得到无符版本。

> 如何表示无符64位整数?

unsigned long long

> 如何表示有符16位整数?

short

 

三、常量

常量也叫字面量。C语言的常量有:

普通的整数

0

int

普通的小数

4.6

double

0x开头的十六进制整数

0xff

int

单引号包括的单个字符

'a'

char

常量内容示例类型

 

 

 

 

> 常量 .33333 是什么类型

double

 

四、变量

计算机中的数据可以存储到寄存器、内存或外部存储。其中,寄存器的使用是由C编译器自动控制的。

为了读写内存,C语言发明了“变量”的概念,一个变量即表示内存中的一块区域。如通过声明一个 int 类型的变量,就可以读写内存中的某个32位大小的区域。

声明变量的语法格式为:(其中变量名可以是任意字母组合,变量名不可重复)

类型 变量名;

> 如何声明一个用于存储 16 位整数的变量?

short a;

 

五、表达式

表达式即数学上的计算式。C中的表达式可以是:常量、变量、运算表达式(具体下文介绍)。

运算是根据一个表达式计算得到一个值的过程,运算是计算机的基本能力。根据运算数个数的不同,运算可分为单目运算、双目运算和三目运算。

1. 直接赋值

变量名 = 表达式

通过赋值,可以将数据存储到变量。

> 如何声明一个 int 类型的变量然后赋值为 2?

int a;

a = 2;

> 如何声明2个 char 类型的变量,第一个变量赋值为 'a',第2个变量赋值为第一个变量的值。

char c1;

c1 = 'a';

char c2;

c2 = c1;

任何变量在赋值前,其值是随机的。

2. 算术运算

算术运算即 +(加)、-(减)、*(乘)、/(除)、%(余)。我们需要关心的是类型的变化。

类型变化准则(按顺序,如果满足1,则不往下看)

1. 如果计算的表达式有一个是 double,则返回 double

2. 如果计算的表达式有一个是 float,则返回 float

3. 如果计算的表达式有一个是 unsigned long long,则返回 unsigned long long

4. 如果计算的表达式有一个是 long long,则返回 long long

5. 如果计算的表达式有一个是 unsigned int,则返回 unsigned int

6. 剩下情况全部返回 int

> float 类型变量 + double 类型变量返回什么类型?

double

>3 + 5 =?

8

>4.7 +5.3 =?

10.0 (注意10是错误的)

> 8/7 = ?

1 (因为只能得到int,所以使用舍尾法)

 

公式:a % b = a + ceil(a / b) * b (其中 ceil(x) 表示不大于 x 的最大整数)

> 3.2 % 2.6 =?

= 3.2 + ceil(3.2 / 2.6) * 2.6 = 3.2 + 1 * 2.6 =  0.6

 

+ - 也可作为单目运算使用,分别表示正、负。如:

int a;

a = 1;

a = -a;

 

3. 比较运算

比较运算即 >(大于) <(小于) >=(不小于) <=(不大于) ==(等于) !=(不等于)

比较类型总是返回 0 或者 1。对于字符,返回其等效数值的比较结果。

4. 位运算

位运算只能用于整数。位运算有:<<(左移) >>(右移) &(位与) |(位或) ^(位异或) ~(位反,这是单目运算)

类型变化准则(按顺序,如果满足1,则不往下看)

1. 如果计算的表达式有一个是 unsigned long long,则返回 unsigned long long

2. 如果计算的表达式有一个是 long long,则返回 long long

3. 如果计算的表达式有一个是 unsigned int,则返回 unsigned int

4. 剩下情况全部返回 int

 

0000 0001 << 1 = 0000 0010     二进制所有位数左移 1 位,左边多余的删除,右边缺少的补 0
0000 0001 >> 1 = 0000 0000     二进制所有位数右移 1 位,右边多余的删除,左边缺少的,如果是无符就补 0,否则补符号位。

0000 0001 & 0000 0001 = 0000 0001     每位二进制依次比较,如果有一个0则返回0,否则返回1
0000 0001 | 0000 0001 = 0000 0001      每位二进制依次比较,如果有一个1则返回1,否则返回0
0000 0001 ^ 0000 0001 = 0000 0000     每位二进制依次比较,如果相同则返回1,否则返回0
~0000 0001=1111 1110        每位二进制取反,如果原来是0则返回1,否则返回0

 

>3 << 2 =?

先将3转为二进制:00000000 00000000 00000000 00000011

然后左移2位:000000 00000000 00000000 0000001100

然后转为十进制: 12

 

公式: a * 2 = a << 1

         2x = 1 << x

         a << y = a * (1 << y) = a * 2y 

        -a = ~a + 1

        ~a = -a - 1

 

> ~77 = ?

-78

> 1<<8 = ?

256

> 如何计算一个 int 第 6 位 二进制是 1 还是   0

> 如何判断一个 int 第8 和 第 3 位 二进制有一个是 1

> 如何判断一个 int 第8 和 第 3 位 二进制都是 1

> 如何设置一个 int 的第 3 位为 1

> 如何设置一个 int 的第 3 位为 0

> 输入一个 int,如何输出这个 int的二进制格式。如 输入 2,输出 00000000 00000000 00000000 00000010

5. 布尔运算

布尔运算有:&&(与) ||(或) !(非,单目运算)

布尔运算总是返回 0 或 1。

1 && 1 = 1      如果操作数都非零,则&&返回 1,否则返回0

0 || 0 = 0        如果操作数都零,则||返回 0,否则返回1

!0 = 1            如果操作数非零,则!返回 0,否则返回1

6.其它运算

为了简化 a = a + 2 的写法,c语言还可使用 a += 2简写它。

为了简化 a = a + 1的写法,c语言还可使用 a++ 简写它。

表达式可以互相嵌套,各个表达式都有计算的优先级,如先算乘法,再算加法。可以使用括号来强制使某个表达式先计算。

 

>1 + 2 * 5 = ?

11

>1 + +1 =?

=1 + (+1) = 1 + 1 = 2

> (1 << 3) + 2 = ?

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7. 类型转换

类型转换是将指定类型的变量等效转为其它类型的操作。语法格式为:

(新类型)表达式

> 定义声明一个 double ,然后转为 short

double a;

short c;

c = (short)a;

 

位数低的类型可以自动转为位数高的类型,这个过程叫隐式转换。通过如上语法的转换叫显式转换。

如果本来需要显示转换的地方,使用了隐式转换,C编译器会提供一个警告。

 

8. 指针

任何变量在内存都有固定的位置,为了方便处理根据位置处理数据,C引入了指针的概念。

一般地,我们可以简单认为指针是表示数据在内存的地址。通过指针可以间接读写其它位置的数据。

根据指针指向的数据意义,指针又分为不同的类型。如指向一个存储 int 类型数据的指针,其类型为 int*,如指向一个存储 char 类型数据的指针,其类型是 char*,如果不确定其指向的数据的实际类型,则可以使用void*来表示。

指针本身的大小是32位(64位电脑是64位)

变量是内存中的一个数据,它当然是有地址的,要获取一个变量的地址,可以使用如下格式:

&变量名

要设置一个指针指向的数据的值,可以使用如下格式:

*指针 = 表达式;


> 声明一个 int 类型的变量,然后创建一个执行此变量的指针,然后通过此指针为这个变量赋值为 1。

int a;

int* addr;

addr = &a;

*addr = 1;

 

 

******待续******

 


我自己擅长 C++/C#/JavaScript,也用过 PHP/VB/Ruby/NodeJs。

我认为:一个项目,80%的代码不需要考虑性能,20%的代码需要考虑。
全部用 C++ 非常麻烦,全部用 Java 又无法满足性能,而且容易被反编译。
这就是我开发 Tea 的目标。

我不会说服任何人使用这门语言,因为这对我没有好处。

我只是希望这门语言可以发挥作用,帮助开发出优秀的软件。



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