C语言学习路线讲解

C语言学习4大段位，青铜，白银，黄金，王者，测测你在哪一级?第四季Back2School的第五节课，陈强老师讲解C语言学习路线，助力大家早日成为C语言大拿。

1 常见编程语言

图上列举了几种目前我们常用的软件编程语言。从左边的机器语言、汇编语言开始，从一个计算机的角度来看，越底层的语言越不利于人类理解，也就不容易编写。

一般C++语言以后我们才称为高级语言，因为出现了类和对象的概念，更符合我们人类的思维方式。

C语言它没有类，但是它有结构体、联合的概念，也算比较高级，所以C语言一般都是学习其他语言的基础。C语言比汇编语言要高级一点，已经非常容易理解和编写，限制少，通用性很强，小到几M频率的单片机，大到服务器，C程序都可以运行，移植容易。但是它还是非常底层，因为它和硬件的关系非常铁，所以它的执行效率很高，现在的操作系统和追求效率的大型软件还是使用C/C++父子俩来编写的。

2 C语言学习路线

学习C语言软件编程需要掌握哪些知识呢?上图将软件编程需要的技能列举了几个部分，编程语言跟学习外语的路线类似：

1)最基本的语法，然后组织语言，将想法表达出来，具体使用哪种方式表达，也就是算法和数据结构这才是软件编程的精髓和灵魂。刚才讲到，C语言和硬件关系密切，所以学C语言编程最好了解一下计算机的结构组成包括嵌入式硬件结构，以及计算机外设资源，尤其是对于单片机开发来说不懂硬件就没法编程。

2)高级用法，操作系统是躲不过去的坎，了解操作系统的工作原理，对学习编程非常有帮助，然后就是利用可运行的平台做项目练习，也就是应用部分。

青铜小白入门C语言的话，要学习哪些内容?首先就是C语言的基本语法，比如变量与常量、数据类型、运算符、数组、函数、结构体。还有C语言最最重要的指针部分，指针是C的灵魂，掌握了前面的基础，就可以进阶到白银。

白银阶段这里，需要掌握指针的一些高级用法，比如函数指针，内存管理、堆栈、队列、结构体联合链表等复杂的数据结构，文件的读写，预处理命令，编译环境和工具，当然还要掌握复杂一些的程序结构。

到黄金阶段，基本就是一名高手了，这时候需要补充做项目的经验，数据结构和算法仍然是一个程序的灵魂，最后编写任何C语言的项目就可以随心所欲了，现在C程序应用最多的地方，一个是单片机编程，另一个是基于操作系统Linux的编程，当然了这需要大量练习，需要无数的打怪升级的锻炼才可以达到王者的随心所欲。这里推荐几本比较好的书，C语言祖师爷写的《C程序设计语言》、另外《C和指针》也非常不错。

3 知识点举例

C语言强大的地方是指针，最容易令人迷糊的地方也是指针。这里我们来看一个例子：

ip是一个指针，*ip则指向该地址下的变量;把一个变量取地址之后付给ip，那么在指针变量中存储的就是这个变量的地址了。如果要获取这个变量实际的值，则在ip前面加*，所以地址的使用要格外仔细。

那么地址和数组直接是什么关系呢，下图是一个比较经典的面试题，需要搞清楚数组指针和指针数组。用变量a 给出下面的定义：

下面再看结构体和指针的例子：

这是STM32F4 hal库UART外设库的一个函数，函数的入口是结构体指针，也就是结构体的首地址。这是通过typedef定义的数据类型。在内部调用函数HAL_UART_MspInit()的入口参数是结构体指针huart。

结构体在实际C语言项目中经常用来描述事务的综合属性，类似其他高级编程语言中类的概念，由此才有面向对象的意思。在STM32 库函数中大量使用了结构体指针的方式，通过传递结构体的地址而不是整个结构体，调用函数的开销会更小，效率更高。

这里说到STM32库函数，有必要说一下C语言的一大应用领域，微控制器开发。微控制器也就是单片机，处理能力和存储资源有限，开发流程还是要在PC端编辑并编译完成之后，下载到单片机上运行，开发语言以面向底层的C语言为主，涉及的操作系统也是实时操作系统。由于MCU种类繁多，程序编写方式也不统一。

上图是ARM 的CMSIS标准，即ARM Cortex 微控制器软件接口标准，使用CMSIS，可以为处理器和外设实现统一的软件接口，从而简化软件的重用、缩短新开发人员的学习过程，并缩短开发时间。我们在使用C语开发单片机时，多参考厂家的SDK是非常有必要的，目前各大半导体厂商提供的SDK非常有参考价值，大家学习单片机c语言编程可以模仿sdk的写法，规范的写每一行代码。

除了单片机开发之外，基于PC或系统的编程中，Linux系统对C语言天然友好。不同于windows下单片机开发的集成开发环境KEIL MDK，在Linux下可以很方便的独立调用编译链工具。比如这里hello.c C文件的编译过程有4步，预处理、编译、汇编和链接。

每一步调用工具链的哪个工具产生什么文件怎么实现的，这几步搞明白了对C对操作系统的理解会更深入。

Linux下的编程内容庞大，比如网络编程，线程与进程等。

当然开发以上内容除了C语言以外C++、Python、Java也是常用的语言，对同一个项目，哪种语言可能都可以实现，但是不同的语言实现起来的方式和难易程度不同，所以大家学习C语言之后也要打开自己的视野。

大家在学习C语言编程的时候不要只是在PC机上玩VC++，来回折腾51单片机，高级点单片机的只知道个32，也要多关注新技术的发展，目前很多单片机像乐鑫的ESP32/树莓派的Pico已经支持microPython，而且开源库很多。目前MCU已在IOT领域大量应用，而且在超低功耗的微控制器设备上开发和部署的机器学习模型比如TinyML。使机器学习可以在低延迟、低功耗和低带宽的边缘设备上运行。所以大家学习技术的时候一定要睁眼看世界，关注新事物，尤其是现在大火的人工智能领域。

最后，给新手朋友几点学习的建议：大家学习软件编程时，要避免学校里上课考试的模式，而是以项目式学习，通过不断的做项目练手，关键是保持对技术的追求和兴趣，一路打怪升级不放弃。此外，千万不要闭门造车和搞深山修炼，学东西要不断的与外界交流，把自己融入技术圈里，多观摩、多请教、多交流，成为王者指日可待。

手撕代码最快的方式呢就是保持一颗进取的心，跟随高手的脚步，踏踏实实，不断打怪不断升级。

审核编辑：汤梓红