C语言编程及调试技巧研究

作者：朱敬涵

来源：《科技传播》 2018年第21期

摘 要 随着计算机技术、人工智能及物联网的飞速发展，各种编程语言层出不穷，如Java、Python、C#、PHP、JavaScript 和Ruby 语言等。由于C 语言功能强大、可移植性强，因此尽管出现了很多功能强大的编程语言，但C 语言从来没有被抛弃过，且一直深受大众青睐，应用非常广泛。文章首先简单介绍了C 语言的概念，阐述了C 语言的优势，然后探讨了C 语言的编程技巧，最后提出了C 语言的调试技巧。

关键词 C 语言；编程；技巧；研究

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）222-0080-02

虽然在C 语言之后产生了大量的编程语言，然而大多语言都没有实现自举，仅有为数不多的编程语言实现了自举，如C 语言和Go 语言等，而且Go语言早期版本也是用C 语言开发的。目前，很多资料表明，有非常多的编程语言都是基于C 语言开发的，因此，适时进行C 语言编程技巧研究具有一定的现实意义。

1 C 语言概述

所谓C 语言，是指诞生于20 世纪70 年代的一种计算机编程语言，相对汇编语言来说属于一种高级语言，是一种可以用来进行结构化程序设计的面向过程的编程语言。由于C 语言是目前世界上最流行的编程语言之一，而且是一种较为基础的编程语言，因此目前很多高校计算机相关专业都开设“C语言程序设计”课程，同时也有非常多的非计算机专业的编程爱好者自学C 语言。由于C 语言不仅拥有高级语言的特点，还发扬了汇编语言的一些特征，因此无论开发台式电脑软件，还是开发单片机及嵌入式程序，使用C 语言都能轻松应对。

2 C 语言的优势

1）语法众多。C 语言的语法规则较多，包括运算符、关键字及指针等语法规则，例如程序都是从main 函数开始，一行可以包含多条语句，也可以将一个语句写成多行，语句必须以分号结尾。

2）高效灵活。虽然C 语言语法规则较多，但其语法限制不是十分严格，程序书写较为自由，除了具有高级语言的特点，又同时具有低级语言的实用性，能够像汇编语言一样直接访问计算机硬件，因此能够高效灵活的运行。

3）表达力强。C 语言的表达能力非常强，主要体现为以下几个方面：第一，C 语言具有多种运算符，多达44 种。第二，C 语言可以采用多种方式表达问题的解决方案。第三，C 语言的部分数据类型可以通用，例如整型和逻辑型数据。

4）高移植性。C 语言的可移植性非常高，采用C 语言编写的程序可以在不同的机器上进行编译及运行。在某一计算机上编写的C 语言程序，往往不加修改或稍加修改就可以在其他计算机上运行。

5）数据类型丰富。C 语言的数据类型非常丰富，具体包括以下几类：第一，基本类型，C 语言的基本类型主要包括数值型和字符型，其中数值型又包括整型和浮点型。第二，构造类型，

C 语言的构造类型主要包括数组、结构体、共用体和枚举类型等。第三，指针类型，C 语言的指针类型非常重要，其应用非常广泛。第四，空类型。

6）结构性强。C 语言结构性强，具体表现为以下几个方面：第一，C 语言是结构式语言，能有效分隔代码和数据。第二，C 语言可以使得语句层次结构更清晰。第三，C 语言还能通过多种循环及条件语句控制程序逻辑，使得程序的各部分相对独立。

7）完善的内存储器。C 语言具有强大的内存访问功能，允许程序直接读写物理存储空间，还可以直接对硬件进行访问，可以用来编写系统软件。

8）应用广泛。C 语言不仅具有高级语言的易懂特性，还能像汇编语言那样直接访问硬件，而且可移植性非常高，因此一直以来被广泛应用到各个领域，例如PC 操作系统、智能手机系统、嵌入式系统、工业设备和交通工具等。

9）功能丰富。由于C 语言是图灵完备的语言，能够自举，不仅适用于高级程序设计，也适用于底层编程，因此理论上可以完成任何功能。

3 C 语言的编程技巧

3.1 适当牺牲存储空间来提高程序的执行效率

在C 语言实际应用过程中，可以采用牺牲存储空间的方式换取较高的执行效率，具体表现为以下几点：第一，在相同的存储空间情况下，采用指针一般可以提高程序的执行效率。第二，为了实现同样的程序功能，可以多预存一些变量，虽然存储空间增加了，但效率也提高了。第三，采用宏函数替换函数来提高效率，由于宏函数在编译时直接替换为源代码，跳过了函数调用，比函数调用少了入栈出栈操作，因此宏函数的执行效率要比函数高，只是宏函数比函数占用的存储空间更大一些。

3.2 采用巧妙的计算方法来提高程序的执行效率

在利用C 语言进行计算的时候，采用巧妙的计算方法通常可以提高程序的执行效率，例如要计算“1+2+…… +100”的和，采用常规的方法一般是采用循环累加的方法，循环100 次才能得到结果5050，而采用巧妙的计算方法，可以将“1+2+……+100” 的和， 转换为

“1+100+2+99+3+98……+50+51”的和，显而易见算式为101 乘以50 即可，结果为5050，只要一步即可得出结果，不需要循环，比常规方法节省了百倍的时间，可见采用巧妙的计算方法能够有效地提高程序的执行效率。

3.3 采用位操作代替除法及模运算来提高程序的执行效率

在C 语言程序中，位是可以处理的最小数据单位，通常用在直接与硬件打交道的程序中，也可能用在数据转换的情况下，理论上能够利用位操作替换较为耗时的除法和求余运算，不过位运算会因CPU 的不同而出现结果不同的情况。因此，当C 语言编制的程序总是运行在CPU 字长一样的机器上时，可以采用位运算代替除法及模运算来提高程序的执行效率。

3.4 嵌入式程序设计中的C 语言编程技巧

在采用C 语言进行的嵌入式程序开发过程中，其编程技巧与台式计算机不同，具体表现为以下几个方面：第一，采用指针函数的指针提高嵌入式C语言程序的执行效率，即将指针指向所要调用的函数入口，然后利用指向函数入口的指针来调用函数，以此简化代码，提高效率。第二，直接操作寄存器来提高效率，由于每个寄存器都有固定的地址，因此可以通过C 语言访

问这些地址来操作寄存器，提高程序的执行效率。第三，在嵌入式程序设计时，可以利用C 语言直接进行寄存器位运算来提高程序的执行效率。第四，在利用C 语言开发嵌入式程序时，涉及循环语句时尽量用“i--”替换“i++”，能够提高程序的执行效率，尤其在循环次数较多的情况下效率提高更多。

3.5 C 语言三种循环编程技巧

可以通过一个简单实例深入了解C 语言三种循环的用法，先从

for( 表达式1 ；表达式2 ；表达式3）

{10 以内整数求和；｝

为例，熟悉for 语句的用法，将for 语句中表达式1 和表达式3 省略，将常用形式转变为如下形式：

表达式1 ；

for( ；表达式2 ；）

{10 以内整数整数求和；

表达式3 ；｝

此形式可以与while 语言等价，将以上形式变成while 语句：

表达式1 ；

while( 表达式2）

{10 以内整数整数求和；

表达式3 ；｝

同一个例子，套用do-while 语句，通过运行结果，查看三个语句的区别和联系。在练习过程中，寻找相关的知识点，循序渐进，最终达到游刃有余使用C 语言编程的目的。例如，在此例中进行扩展，求100 以内整数和，求100 以内偶数和，求100 以内奇数和等，相关联的例子可以将枯燥的知识变得趣味十足。

4 C 语言的调试技巧

较大的C 语言程序调试起来还是比较麻烦的，程序员们通常采用调试器来进行调试，但有时被编译器自动优化的代码可能会让调试器不知所措。其实有个既简单又实用的调试方法，那就是在程序运行过程中利用“printf”函数输出程序运行的中间结果，这样无论编译器如何对源代码进行优化，都不会影响利用“printf”函数来进行调试。该方法一般被称为“输出大法”，能够在C 语言程序运行过程中输出显示各种程序员所要显示的中间结果，简单直观，相对于调试器来说更容易跟踪C 语言程序的执行情况，能够很好地提高调试程序的效率。

5 结论

文章介绍了C 语言的概念，阐述了C 语言的优势，归纳了C 语言的编程技巧，探寻了C 语言的调试技巧。经过一段时间的C 语言编程实践表明，文章总结的关于C 语言的编程及调试技巧，能够很好地提升使用C 语言进行程序设计及调试的效率，帮助编程人员迅速完成工程项目，具有一定的推广价值。

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