基于C语言下的计算机软件编程的技术思考

营口职业技术学院 张文静

C语言是计算机软件进行编程设计的一项重要技术，本文从C语言的定义和语言特点着手，对C语言的编程技巧进行系统的研究和分析，并对加强优化C语言函数调用进行详尽阐述，旨在为提升C语言在计算机软件编程中的有效应用，提升计算机软件编程效率和质量提供参考性依据。

作为一款计算机高级语言中最基础的编程语言，C语言属性简单、使用方便、无编译环境限制、语法限制较少，可以在不同的操作系统中运行，因此很容易做移植工作。C语言自出现以来，受到了广大编程爱好者的欢迎，在漫长的发展历史中，不断的完善，最终形成了完整的理论体系，在编程语言中有着举足轻重的地位。本文主要讨论基于C语言下计算机软件编程的一些技术思考。

1 C语言的概述

1.1 C语言的定义

C语言脱胎于B语言，自诞生后便引起一些顶级计算机学者的重视，并不断的对其展开优化，终于在1989年诞生了完备的C标准。C语言是一门面向过程的编程语言，与后续强大的C++、Java、Python等面向对象的编程语言有所不同，C语言的设计目的在于提供简易编写、运行方便的能力，因此兼顾了低级语言、高级语言和汇编语言的优点，无需运行环境即可运行。C语言相较于其他语言具备较大优势，编写迅速、可读性高、易调试、可移植，因为生成编译目标仅比汇编语言慢10%～20%，可以用于编写系统软件，且在许多操作系统中都能得到适用，是一款非常强大的语言。

1.2 C语言的特点

C语言是结构化语言，拥有独特的编写概念，可以按照清晰富有层次的模块结构编写程序，因此十分便于调试。另外，C语言的编译速度很高，处理性能强大，支持全面的运算符与数据类型，可以帮助构建各种各样的数据结构，具体特点如下：

（1）语言简洁。C语言关键字仅32个、控制语句仅9个，且编程的过程中不限字母大小写，自身不提供文件操作、硬件操作，但是可以通过调用相关库来达到操作目的。

（2）结构化控制语句。C语言提供包括for循环、while循环、if……else条件语句、switch选择语句等结构化语句，可以实现复杂函数的逻辑控制。

（3）丰富的数据类型。C语言数据类型丰富，提供包括整型、浮点型、字符型、数组型等数据类型，还具备其他语言不具备的指针型数据，这些数据类型形成了灵活多变的编程模式，帮助使用者做到各种数据类型的计算。

（4）丰富的运算符。C语言提供基本运算符号、赋值符号、多种括号、逻辑运算符号在内共34个运算符，由这些符号所组成的表达式非常丰富。

（5）直接操作物理地址。C语言可以通过某些库函数，对硬件内存地址直接进行读写操作，在系统软件编程领域有着广泛的应用。

（6）可移植性。C语言主要解决用户关注的问题本身，是一门面向过程的编程语言，因此用户使用这种语言时无需关注所处的运行环境，只需要思考如何编写代码即可，当程序设计完毕后，可以很容易的在不同系统环境中运行，即使硬件环境不同也无需改动或进行少量改动，大大减少了程序移植的工作强度。

2 C语言的编程技巧

2.1 特有函数

函数是每一个高级编程语言所具备的基础结构，C语言也不例外，但是C语言所具备的特有函数则不同于任何其他语言，这些特有函数便是被称为“头文件”的系统原有函数。特有函数主要运用在编程过程中，当用户想要引入一些库函数辅助编程时，需要导入头文件作为帮助，通过独有的代码指令“include”引入相应的头文件，即可保证库函数的正常运行。比如#include “stdio.h”，是最普遍和通用的头文件，几乎每一个编程文件都要引入。

2.2 指针

指针是C语言最重要的变量类型应用，在变量声明前使用*号，便表示这个变量是一个指针型变量，指针型变量存储的是地址，而地址中存储着变量的内容。C语言的指针可以是变量的地址，也可以是数组、数组元素、函数的地址，在调用的过程中需要考虑较多较复杂的情况，因此编程者需要仔细思考指针的运用，一旦指针运用不正确，则会导致很多潜在的错误，且这些错误不易被发现。

指针具有指针名、值、指针类型三要素，在编程的过程中都需要使用者给予科学定义，编程语言的命名也有着独有的规则，程序员要懂得合理定义名称，以便于区分指针型变量和普通变量，为了保证有效应用函数、算法，程序员可以设计流程图将算法清晰表达出来。

2.3 位运算

位运算也是C语言的重要编程技巧之一，涉及到二进制数据对象。二进制指的是一系列由0、1数字组成的字符序列，由于现代计算机的底层逻辑与二进制息息相关，所有的数据都是以二进制的形式存储在设备中，所以利用二进制数据做运算，其计算速度要高于普通十进制数据的运算速度。在程序设计和运算中，运算速度是考虑算法是否高明的一大评价要素，因为算法是程序的灵魂，所以程序员要懂得利用一切可能的方法提高算法的运算速度。位运算是对二进制数据做加减乘除，在运算的过程中将符号位也参与到运算中，比如35可以表示为00100011，47可以表示为00101111，相加后得到82表示为01010010，相比于十进制运算中需要考虑+-*/符号的运用，二进制的位运算能显著提高代码在机器上的执行效率。

2.4 变量存储器

C语言下的计算机软件编程需要考虑到变量存储器的科学定义，这样可以帮助后续的编程工作有序开展，提高程序的精确度和准确性。程序员要考虑到不同定义的变量会产生不同效率的执行代码，在可读性和可行性方面也会有所影响，变量存储器的严谨选择是每一个程序员必须做到的事。

2.5 文件操作

文件操作涉及到的也是二进制数据的操作，C语言能够将程序文件以二进制数据的形式保存，方便后续的数据查找工作，并且也能大大加快文件的打开和读写效率。

2.6 运算次序

在编程的过程中，考虑变量运算时的运算次序也非常关键，计算机编程语言并没有涉及运算次序的规定，但是C语言设定了相关参数的求值顺序是从右到左，方便了运算的常识化感知，也减弱了C语言编译系统内容和方式的不同差异。

2.7 汇编语言

C语言和汇编语言都能够直接操作计算机底层，因此都可以作为系统软件的开发程序，又因为二者具有共同之处，可以在编写程序的时候，将汇编语言嵌入C语言中，只需要使用大括号扩充程序，加入“asm”指令，并在其之前输入代码，用“：”隔开即可。

3 C语言在计算机软件编程的优化途径

3.1 加强循环语句的优化

在基于C语言下的计算机软件编程中需要考虑循环语句的用途，循环语句主要解决的是一些重复性计算或读取的工作，可以通过设计循环次数来不断重复执行某一段相同功能的代码，循环语句设计的目的是减少冗余代码，使程序变得简洁有效。但是循环语句却增加了代码的运行效率，增加了时间复杂度，一般来说，一轮循环的时间复杂度是O(n)，循环中嵌套循环的时间复杂度是O(n2)，程序员为了有效节省程序运行时间，设计了多种加强循环语句的方法，使得循环语句更加的科学合理。

比如排序算法中，较为普通的冒泡排序、选择排序和插入排序时间复杂度都是O(n)，而快速排序、归并排序和堆排序则通过不同的方式将时间复杂度减少为O(N*logN)。由点入面的思考，任何循环算法都可以仔细思考其是否有优化的手段，只有认可加强循环语句优化的作用，才能设计出高效的程序。

3.2 加强函数调用的优化

基于C语言下的计算机软件编程是面向过程的编程，程序员在编写程序的一大主要目的是解决存在的问题，然而有些问题的复杂程度较高，并不是简单的设计几行甚至几十行代码就可以解决的，程序员往往要编写几百行，甚至几千行代码，如果将所有代码如同流水账一般平铺直叙，放到同一个编程文件中，则会显得杂乱无章，且可读性较差，因此函数和函数文件的使用显得尤为重要。

函数指的是将某一功能单独包装而形成的代码容器，是提供某一功能的代码工具，解决了代码组织结构不清晰、可读性差、代码冗余的问题，同时也增加了代码的可维护性、可调式性和可拓展性。在设计函数时，需要考虑先定义、后调用的原则，在定义函数时，要给函数命名，提供可传的参数和返回值（包括返回值类型和数量）；在调用函数时，要使用函数名称作为其内存地址，并根据函数的定义传参，得到的返回值要赋给某一个变量。具体情况如下所示：

无参函数：

函数的实际定义与调用实例：下文代码代表输入两个数字a和b，通过swap函数的作用，系统会将两个数字排序，并按照从大到小的顺序排列输出。

3.3 加强C语言与汇编语言的结合力度

3.3.1 汇编语言的嵌入

在对C语言为基础的计算机软件编程的优化过程中，有时候可以充分利用C语言和汇编语言，这两种语言共同作用能够提高程序的开发效率。程序员应该确保独立编辑目标代码，并找到二者可结合之处，巧妙的将汇编语言嵌入到C语言中，在寄存器的存储和转换作用下，将汇编语言成功运行。比如说如下代码，利用“asm”指令，将汇编语言用大括号括起来，并用“：”区分C语言和汇编语言。

3.3.2 链接C语言和汇编语言

C语言与汇编语言的链接前，需要独立设置编译目标代码，因为C语言和汇编语言能够互相调用，因此在编程过程中，程序员要根据每个模块的各自特点，设计两种语言的目标文件，需要熟练掌握寄存器的使用、两者间的参数传递、函数的返回值类型和变量类型、存储模式等问题。需要注意的是，汇编语言的参数传递是堆栈程序，比如void aa(char *p， int i)这个函数如果转换为汇编则是aa(&q， n)，需要先在堆栈中压入n，实现对存储数据的存取，再调用子程序间的堆栈即可，会产生push bp、pop bp两个执行指令。

3.3.3 C语言和汇编语言的混合编程程序分析

一般情况下，C语言与汇编语言的混合编程都可以从C语言的单独编程中找出相同作用的实现方法，但是运行效率却有明显的不同。比如，比较5个数并获取其中最小数时，利用汇编语言编写子程序可以使用findmin.asm方法，这样做的目的是提高程序的运行速度；利用C语言编写主程序可以使用min.c程序，确保程序的调用可以正常进行，二者分工明确，共同作用，实现了程序的高速运行的保障。代码如下所示：

4 C语言程序设计流程分析

每一个基于C语言下计算机软件编程过程中，程序员都需要考虑按照标准编程流程进行，C语言不同于面向对象编程语言，不需要从需求分析、结构设计和详细设计的流程考虑，而是要从解决问题的方法上考虑，思考代码中应该存在的功能函数，并对其科学命名，思考每一个函数应该传入的参数和返回的值，在具体编程中，要考虑利用结构化语句代替冗余语句，对每一个结构化语句的出口做出明确设计。

当程序编写完成后，根据程序的复杂度，可以将其分成多个子文件分别存储不同功能的逻辑代码，每一个代码可以独立设计main函数，用来测试和维护单个功能的实现效果。程序的总体调试也是必不可少的一件事，程序员需要考虑详细的测试方案，保证不出现测试死角，同时观察程序运行的效率问题，尽可能提高程序的计算和运行速度。为了保证程序后续的可读性和可维护性，程序员要习惯写注释，对关键代码和每一个定义的变量后面，都要给予注释标注其功能作用，这样才能设计出完善且合格的代码程序。

5 总结

基于C语言的计算机软件编程有着其独特的编程技巧和优化方式，也存在利用汇编语言结合编程的手段，通过上文的探讨，我们能够更加明确C语言计算机编程工作的重要性，也能够懂得对编程工作提出更高更严格的要求。程序员是编程工作的核心，需要提升自己的工作能力，对C语言有着全面且深刻的认识，才能够保证在开发新软件时面对高效、科学、合理的编程要求，能够做到心中有数，不但实现软件运行效率的提升，还能够有效简化编程过程，通过不断的总结和进步推动我国计算机编程技术的全面发展。