C語言編程及調試技巧研究

朱敬涵

摘 要 隨著計算機技術、人工智能及物聯網的飛速發展，各種編程語言層出不窮，如Java、Python、C#、PHP、JavaScript和Ruby語言等。由于C語言功能強大、可移植性強，因此盡管出現了很多功能強大的編程語言，但C語言從來沒有被拋棄過，且一直深受大眾青睞，應用非常廣泛。文章首先簡單介紹了C語言的概念，闡述了C語言的優勢，然后探討了C語言的編程技巧，最后提出了C語言的調試技巧。

關鍵詞 C語言；編程；技巧；研究

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）222-0080-02

雖然在C語言之后產生了大量的編程語言，然而大多語言都沒有實現自舉，僅有為數不多的編程語言實現了自舉，如C語言和Go語言等，而且Go語言早期版本也是用C語言開發的。目前，很多資料表明，有非常多的編程語言都是基于C語言開發的，因此，適時進行C語言編程技巧研究具有一定的現實意義。

1 C語言概述

所謂C語言，是指誕生于20世紀70年代的一種計算機編程語言，相對匯編語言來說屬于一種高級語言，是一種可以用來進行結構化程序設計的面向過程的編程語言。由于C語言是目前世界上最流行的編程語言之一，而且是一種較為基礎的編程語言，因此目前很多高校計算機相關專業都開設“C語言程序設計”課程，同時也有非常多的非計算機專業的編程愛好者自學C語言。由于C語言不僅擁有高級語言的特點，還發揚了匯編語言的一些特征，因此無論開發臺式電腦軟件，還是開發單片機及嵌入式程序，使用C語言都能輕松應對。

2 C語言的優勢

1）語法眾多。C語言的語法規則較多，包括運算符、關鍵字及指針等語法規則，例如程序都是從main函數開始，一行可以包含多條語句，也可以將一個語句寫成多行，語句必須以分號結尾。

2）高效靈活。雖然C語言語法規則較多，但其語法限制不是十分嚴格，程序書寫較為自由，除了具有高級語言的特點，又同時具有低級語言的實用性，能夠像匯編語言一樣直接訪問計算機硬件，因此能夠高效靈活的運行。

3）表達力強。C語言的表達能力非常強，主要體現為以下幾個方面：第一，C語言具有多種運算符，多達44種。第二，C語言可以采用多種方式表達問題的解決方案。第三，C語言的部分數據類型可以通用，例如整型和邏輯型數據。

4）高移植性。C語言的可移植性非常高，采用C語言編寫的程序可以在不同的機器上進行編譯及運行。在某一計算機上編寫的C語言程序，往往不加修改或稍加修改就可以在其他計算機上運行。

5）數據類型豐富。C語言的數據類型非常豐富，具體包括以下幾類：第一，基本類型，C語言的基本類型主要包括數值型和字符型，其中數值型又包括整型和浮點型。第二，構造類型，C語言的構造類型主要包括數組、結構體、共用體和枚舉類型等。第三，指針類型，C語言的指針類型非常重要，其應用非常廣泛。第四，空類型。

6）結構性強。C語言結構性強，具體表現為以下幾個方面：第一，C語言是結構式語言，能有效分隔代碼和數據。第二，C語言可以使得語句層次結構更清晰。第三，C語言還能通過多種循環及條件語句控制程序邏輯，使得程序的各部分相對獨立。

7）完善的內存儲器。C語言具有強大的內存訪問功能，允許程序直接讀寫物理存儲空間，還可以直接對硬件進行訪問，可以用來編寫系統軟件。

8）應用廣泛。C語言不僅具有高級語言的易懂特性，還能像匯編語言那樣直接訪問硬件，而且可移植性非常高，因此一直以來被廣泛應用到各個領域，例如PC操作系統、智能手機系統、嵌入式系統、工業設備和交通工具等。

9）功能豐富。由于C語言是圖靈完備的語言，能夠自舉，不僅適用于高級程序設計，也適用于底層編程，因此理論上可以完成任何功能。

3 C語言的編程技巧

3.1 適當犧牲存儲空間來提高程序的執行效率

在C語言實際應用過程中，可以采用犧牲存儲空間的方式換取較高的執行效率，具體表現為以下幾點：第一，在相同的存儲空間情況下，采用指針一般可以提高程序的執行效率。第二，為了實現同樣的程序功能，可以多預存一些變量，雖然存儲空間增加了，但效率也提高了。第三，采用宏函數替換函數來提高效率，由于宏函數在編譯時直接替換為源代碼，跳過了函數調用，比函數調用少了入棧出棧操作，因此宏函數的執行效率要比函數高，只是宏函數比函數占用的存儲空間更大一些。

3.2 采用巧妙的計算方法來提高程序的執行效率

在利用C語言進行計算的時候，采用巧妙的計算方法通常可以提高程序的執行效率，例如要計算“1+2+……+100”的和，采用常規的方法一般是采用循環累加的方法，循環100次才能得到結果5050，而采用巧妙的計算方法，可以將“1+2+……+100”的和，轉換為“1+100+2+99+3+98……+50+51”的和，顯而易見算式為101乘以50即可，結果為5050，只要一步即可得出結果，不需要循環，比常規方法節省了百倍的時間，可見采用巧妙的計算方法能夠有效地提高程序的執行效率。

3.3 采用位操作代替除法及模運算來提高程序的執行效率

在C語言程序中，位是可以處理的最小數據單位，通常用在直接與硬件打交道的程序中，也可能用在數據轉換的情況下，理論上能夠利用位操作替換較為耗時的除法和求余運算，不過位運算會因CPU的不同而出現結果不同的情況。因此，當C語言編制的程序總是運行在CPU字長一樣的機器上時，可以采用位運算代替除法及模運算來提高程序的執行效率。

3.4 嵌入式程序設計中的C語言編程技巧

在采用C語言進行的嵌入式程序開發過程中，其編程技巧與臺式計算機不同，具體表現為以下幾個方面：第一，采用指針函數的指針提高嵌入式C語言程序的執行效率，即將指針指向所要調用的函數入口，然后利用指向函數入口的指針來調用函數，以此簡化代碼，提高效率。第二，直接操作寄存器來提高效率，由于每個寄存器都有固定的地址，因此可以通過C語言訪問這些地址來操作寄存器，提高程序的執行效率。第三，在嵌入式程序設計時，可以利用C語言直接進行寄存器位運算來提高程序的執行效率。第四，在利用C語言開發嵌入式程序時，涉及循環語句時盡量用“i--”替換“i++”，能夠提高程序的執行效率，尤其在循環次數較多的情況下效率提高更多。

3.5 C語言三種循環編程技巧

可以通過一個簡單實例深入了解C語言三種循環的用法，先從

for（表達式1；表達式2；表達式3）

{10以內整數求和；}

為例，熟悉for語句的用法，將for語句中表達式1和表達式3省略，將常用形式轉變為如下形式：

表達式1；

for（；表達式2；）

{10以內整數整數求和；

表達式3；}

此形式可以與while語言等價，將以上形式變成while語句：

表達式1；

while（表達式2）

{10以內整數整數求和；

表達式3；}

同一個例子，套用do-while語句，通過運行結果，查看三個語句的區別和聯系。在練習過程中，尋找相關的知識點，循序漸進，最終達到游刃有余使用C語言編程的目的。例如，在此例中進行擴展，求100以內整數和，求100以內偶數和，求100以內奇數和等，相關聯的例子可以將枯燥的知識變得趣味十足。

4 C語言的調試技巧

較大的C語言程序調試起來還是比較麻煩的，程序員們通常采用調試器來進行調試，但有時被編譯器自動優化的代碼可能會讓調試器不知所措。其實有個既簡單又實用的調試方法，那就是在程序運行過程中利用“printf”函數輸出程序運行的中間結果，這樣無論編譯器如何對源代碼進行優化，都不會影響利用“printf”函數來進行調試。該方法一般被稱為“輸出大法”，能夠在C語言程序運行過程中輸出顯示各種程序員所要顯示的中間結果，簡單直觀，相對于調試器來說更容易跟蹤C語言程序的執行情況，能夠很好地提高調試程序的效率。

5 結論

文章介紹了C語言的概念，闡述了C語言的優勢，歸納了C語言的編程技巧，探尋了C語言的調試技巧。經過一段時間的C語言編程實踐表明，文章總結的關于C語言的編程及調試技巧，能夠很好地提升使用C語言進行程序設計及調試的效率，幫助編程人員迅速完成工程項目，具有一定的推廣價值。

參考文獻

[1]賈慶文.計算機C語言編輯程序技巧及應用[J].山東工業技術，2018（11）：135.

[2]王蕊.計算機軟件C語言的編程實驗研究[J].無線互聯科技，2018，15（10）：104-105.

[3]劉子嘉.C語言開發應用程序口令字實現思路和算法[J].電腦編程技巧與維護，2018（5）：50-52.

[4]劉衛東，曾紹杰，袁夢，等.淺析單片機C語言（C51）與C語言的關系[J].河北農機，2018（5）：42.

[5]葛婭敬，趙禮峰.基于C語言的計算機編程技術探討[J].信息與電腦（理論版），2018（7）：45-46.

[6]鄧廣彪，覃賢立.提高C語言編程能力的幾點策略[J].電腦知識與技術，2016（12）：60-61.