精通C语言程序设计2-C语言基础

1、精通C语言程序设计2-C语言基础 第一个C C语言输入法 C语言编译器 C语言文件概念 C C语言的空白符目录 我们有两种方式从计算机获得信息：一是看屏幕上的文字、图片、视频等，二是听从喇叭发出来的声音。让喇叭发出声音目前还比较麻烦，我们先来看看如何在屏幕上显示一些文字吧。 在屏幕上显示文字非常简单，只需要一个语句，例如，下面的代码会让屏幕显示出“helloworld!”： puts(helloworld!); 这里有一个生疏的词汇puts，用来让计算机在屏幕上显示文字。语句示例 更加专业的称呼： 在屏幕上显示文字叫做输出（Output）； 每个文字都是一个字符（Character）； 多个字

2、符组合起来，就是一个字符序列，叫做字符串（String）。 puts 是 output string 的缩写，意思是“输出字符串”。语句解析 在C语言中，字符串需要用双引号 包围起来，helloworld!什么也不是，计算机不认识它，helloworld!才是字符串。 Puts 在输出字符串的时候，需要将字符串放在( )内。 在汉语和英语中，分别使用。和.表示一句话的结束，而在C语言中，使用;表示一个语句的结束。puts(helloworld!)表达了完整的意思，是一个完整的语句，需要在最后加上;，表示当前语句结束了。语句解析 总结起来，上面的语句可以分为三个部分： puts( )命令计算机输

3、出字符串； helloworld!是要输出的内容； ;表示语句结束。语句解析 puts 可以在显示器上输出内容，但是仅有 puts 是不够的，程序不能运行，还需要添加其他代码，构成一个完整的框架。完整的程序如下： #include int main三 puts(helloworld!); return 0; C程序框架 第 13 行、第 56 行是固定的，所有C语言源代码都必须有这几行。你暂时不需要理解它们是什么意思，反正有这个就是了，以后会慢慢讲解。 但是请记住，今后我们写的所有类似 puts 这样的语句，都必须放在 之间才有效。 上面的代码，看起来枯燥无趣，不好区分各个语句，我们不妨来给它

4、们加上颜色和行号，如下所示：C程序框架 #include int main三 puts(helloworld!); return 0; 这就是我们的第一个C语言程序，它非常简单，带领我们进入了C语言的大门。C程序框架 计算机起源于美国，C语言、C+、Java、JavaScript 等很多流行的编程语言都是美国人发明的，所以在编写代码的时候必须使用英文半角输入法，尤其是标点符号，初学者一定要引起注意。 例如，上节我们使用 puts 语句在显示器上输出内容： puts(helloworld!); 这里的括号、双引号、分号都必须是英文符号，而且是半角的。下图演示了如何将搜狗输入法切换到英文半角状态：

5、输入法 中文分号；和英文分号;； 中文逗号，和英文逗号,； 中文冒号：和英文冒号:； 中文括号讲义和英文括号三； 中文问号？和英文问号?； 中文单引号和英文单引号 ； 中文双引号“ ”和英文双引号 。 初学者请务必注意标点符号的问题，它们在视觉上的差别很小，一旦将英文符号写成中文符号就会导致错误，而且往往不容易发现。相似的中英文标点符号 全角和半角的区别主要在于除汉字以外的其它字符，比如标点符号、英文字母、阿拉伯数字等，全角字符和半角字符所占用的位置的大小不同。 在计算机屏幕上，一个汉字要占两个英文字符的位置，人们把一个英文字符所占的位置称为“半角”，相对地把一个汉字所占的位置称为“全角”。全

6、角和半角输入法的区别 标点符号、英文字母、阿拉伯数字等这些字符不同于汉字，在半角状态它们被作为英文字符处理，而在全角状态作为中文字符处理，请看下面的例子。 半角输入： helloworld!！Hello C,I like! 全角输入： helloworld!！，！全角和半角输入法的区别 我们知道，在编程时要使用英文半角输入法。为了加强练习，出个选择题，请大家判断下面哪一种描述是正确的： A) 编程的时候不用在意中英文符号的区别。 B) 在源代码的任何地方都不能出现中文汉字、字符等。 C) 感叹号没有中文和英文的区别。 D) 编程时，使用的英文引号，也有左引号和右引号的区别。 E) 中文和英文模

7、式下的制表符（键盘tab键）输入效果一致。复习题 我们平时所说的程序，是指双击后就可以直接运行的程序，这样的程序被称为可执行程序（Executable Program）。在 Windows 下，可执行程序的后缀有 .exe 和 （其中 .exe 比较常见）；在类 UNIX 系统（Linux、Mac OS 等）下，可执行程序没有特定的后缀，系统根据文件的头部信息来判断是否是可执行程序。 可执行程序的内部是一系列计算机指令和数据的集合，它们都是二进制形式的，CPU 可以直接识别，毫无障碍；但是对于程序员，它们非常晦涩，难以记忆和使用。C语言语言编译器编译器 例如，在屏幕上输出“VIP会员”，C语言

8、的写法为： puts(VIP会员); 二进制的写法为： 你感受一下，直接使用二进制是不是想撞墙，是不是受到一吨重的伤害？ 在计算机发展的初期，程序员就是使用这样的二进在计算机发展的初期，程序员就是使用这样的二进制指令来编写程序的，那个拓荒的年代还没有编程制指令来编写程序的，那个拓荒的年代还没有编程语言。语言。二进制编程示例 直接使用二进制指令编程对程序员来说简直是噩梦，尤其是当程序比较大的时候，不但编写麻烦，需要频繁查询指令手册，而且除错会异常苦恼，要直接面对一堆二进制数据，让人眼花缭乱。另外，用二进制指令编程步骤繁琐，要考虑各种边界情况和底层问题，开发效率十分低下。 这就倒逼程序员开发出了编

9、程语言，提高自己的生产力，例如汇编、C语言、C+、Java、Python、Go语言等，都是在逐步提高开发效率。至此，编程终于不再是只有极客能做的事情了，不了解计算机的读者经过一定的训练也可以编写出有模有样的程序。二进制编程示例 C语言代码由固定的词汇按照固定的格式组织起来，简单直观，程序员容易识别和理解，但是对于CPU，C语言代码就是天书，根本不认识，CPU只认识几百个二进制形式的指令。这就需要一个工具，将C语言代码转换成CPU能够识别的二进制指令，也就是将代码加工成 .exe 程序；这个工具是一个特殊的软件，叫做编译器（编译器（Compiler）。 编译器能够识别代码中的词汇、句子以及各种特

10、定的格式，并将他们转换成计算机能够识别的二进制形式，这个过程称为编译（编译（Compile）。什么是编译器 编译也可以理解为“翻译”，类似于将中文翻译成英文、将英文翻译成象形文字，它是一个复杂的过程，大致包括词法分析、语法分析、语义分析、性能优化、生成可执行文件五个步骤，期间涉及到复杂的算法和硬件架构。对于学计算机或者软件的大学生，“编译原理”是一门专业课程，有兴趣的读者请自行阅读编译原理一书，这里我们不再展开讲解。 注意：不了解编译原理并不影响我们学习注意：不了解编译原理并不影响我们学习C语言，我语言，我也不建议初学者去钻研编译原理，贪多嚼不烂，不也不建议初学者去钻研编译原理，贪多嚼不烂，不

11、要把自己绕进去。要把自己绕进去。什么是编译器 C语言的编译器有很多种，不同的平台下有不同的编译器，例如： Windows 下常用的是微软开发的 ，它被集成在 Visual Studio 或 Visual C+ 中，一般不单独使用； Linux 下常用的是 GUN 组织开发的 GCC，很多 Linux 发行版都自带 GCC； Mac 下常用的是 LLVM/Clang，它被集成在 Xcode 中（Xcode 以前集成的是 GCC，后来由于 GCC 的不配合才改为 LLVM/Clang，LLVM/Clang 的性能比 GCC 更加强大）。常见编译器 你的代码语法正确与否，编译器说了才算，我们学习C语

12、言，从某种意义上说就是学习如何使用编译器，让编译器生成可执行程序（例如 Windows 下的 .exe 程序）。 编译器可以 100% 保证你的代码从语法上讲是正确的，因为哪怕有一点小小的错误，编译也不能通过，编译器会告诉你哪里错了，便于你的更改。编译器功能实际开发中，除了编译器是必须的工具，我们往往还需要很多其他辅助软件，例如： 编辑器：用来编写代码，并且给代码着色，以方便阅读； 代码提示器：输入部分代码，即可提示全部代码，加速代码的编写过程； 调试器：观察程序的每一个运行步骤，发现程序的逻辑错误； 项目管理工具：对程序涉及到的所有资源进行管理，包括源文件、图片、视频、第三方库等； 漂亮的界

13、面：各种按钮、面板、菜单、窗口等控件整齐排布，操作更方便。什么是集成开发环境 这些工具通常被打包在一起，统一发布和安装，例如 Visual Studio、Dev C+、Xcode、C-Free、Code:Blocks 等，它们统称为集成开发环境（IDE，Integrated Development Environment）。 集成集成开发环境就是一系列开发工具的组合套装。开发环境就是一系列开发工具的组合套装。这就好比台式机，一个台式机的核心部件是主机，有了主机就能独立工作了，但是我们在购买台式机时，往往还要附带上显示器、键盘、鼠标、U盘、摄像头等外围设备，因为只有主机太不方便了，必须有外设才能

14、玩的爽。 集成开发环境也是这个道理，只有编译器不方便，所以还要增加其他的辅助工具。什么是集成开发环境 C语言的集成开发环境有很多种，尤其是 Windows 下，多如牛毛，初学者往往不知道该如何选择。 当然，你不用全部都了解，如果你使用 Windows，那么请忽略 Mac OS 和 Linux；如果你使用 Mac OS，那么请忽略 Windows 和 Linux。选择集成开发环境 上节我们介绍了编译器和 IDE 的概念，大家肯定希望赶紧实践一下，用 IDE 真正地运行一段C语言代码来看看效果，这样能够更快地获得成就感。 但是，使用 IDE 的过程中会涉及到一些与编程有关的概念，这些概念如果不提前

15、了解，即使能够运行出程序来，也是雾里看花，知其然不知其所以然。本节的目标就是让大家对这些概念有一个简单的了解。 在开发软件的过程中，我们需要将编写好的代码代码（Code）保存到一个文件中，这样代码才不会丢失，才能够被编译器找到，才能最终变成可执行文件。这种用来保存代码的文件就叫做源文件（源文件（Source File）。 每种编程语言的源文件都有特定的后缀，以方便被编译器识别，被程序员理解。源文件后缀大都根据编程语言本身的名字来命名，例如： C语言源文件的后缀是.c； C+语言（C Plus Plus）源文件的后缀是.cpp； Java 源文件的后缀是.java； Python 源文件的后缀是

16、.py； JavaScript 源文件后置是.js1) 源文件（Source File） 源文件其实就是纯文本文件源文件其实就是纯文本文件，它的内部并没有特殊格式，能证明这一结论的典型例子是：在 Windows 下用记事本程序新建一个文本文档，并命名为，输入一段C语言代码并保存，然后将该文件强制重命名为（后缀从.txt变成了.c），发现编译器依然能够正确识别其中的C语言代码，并顺利生成可执行文件。 源文件的后缀仅仅是为了表明该文件中保存的是某种语言的代码（例如.c文件中保存的是C语言代码），这样程序员更加容易区分，编译器也更加容易识别，它并不会导致该文件的内部格式发生改变。源文件（Source

17、 File） C+ 是站在C语言的肩膀上发展期来的，是在C语言的基础上进行的扩展，C+ 包含了C语言的全部内容，将C语言代码放在.cpp文件中不会有错，很多初学者都是这么做的，很多大学老师也是这么教的。但是，我还是强烈建议将C语言代码放在.c文件中，这样能够更加严格地遵循C语言的语法，也能够更加清晰地了解C语言和C+的区别。源文件（Source File） 一个真正的程序（也可以说软件）往往包含多项功能，每一项功能都需要几十行甚至几千行、几万行的代码来实现，如果我们将这些代码都放到一个源文件中，那将会让人崩溃，不但源文件打开速度极慢，代码的编写和维护也将变得非常困难。 在实际开发中，程序员都是

18、将这些代码分门别类地放到多个源文件中。除了这些成千上万行的代码，一个程序往往还要包含图片、视频、音频、控件、库（也可以说框架）等其它资源，它们也都是一个一个地文件。2) 工程/项目（Project） 为了有效地管理这些种类繁杂、数目众多的文件，我们有理由把它们都放到一个目录（文件夹）下，并且这个目录下只存放与当前程序有关的资源。实际上 IDE 也是这么做的，它会为每一个程序都创建一个专门的目录，将用到的所有文件都集中到这个目录下，并对它们进行便捷的管理，比如重命名、删除文件、编辑文件等。 这个为当前程序配备的专用文件夹，在 IDE 中也有一个专门的称呼，叫做“Project”，翻译过来就是“工

19、程工程”或者“项目项目”。在 VC 6.0 下，这叫做一个“工程”，而在 VS 下，这又叫做一个“项目”，它们只是单词“Project”的不同翻译而已，实际上是一个概念。工程/项目（Project）“程序”是一个比较宽泛的称呼，它可以细分为很多种类，例如： 有的程序不带界面，完全是“黑屏”的，只能输入一些字符或者命令，称为控制台程序（控制台程序（Console Application），），例如 Windows 下的 ，Linux 或 Mac OS 下的终端（Terminal）。 有的程序带界面，看起来很漂亮，能够使用鼠标点击，称为GUI程序（Graphical User Interface

20、Program），例如 QQ、迅雷、Chrome 等。 有的程序不单独出现，而是作为其它程序的一个组成部分，普通用户很难接触到它们，例如静态库、动态库等。3) 工程类型/项目类型 不同的程序对应不同的工程类型（项目类型），使用 IDE 时必须选择正确的工程类型才能创建出我们想要的程序。换句话说，IDE 包含了多种工程类型，不同的工程类型会创建出不同的程序。 不同的工程类型本质上是对 IDE 中各个参数的不同设置；我们也可以创建一个空白的工程类型，然后自己去设置各种参数（不过一般不这样做）。3) 工程类型/项目类型 控制台程序对应的工程类型为控制台程序对应的工程类型为“Win32控制台程序控制台

21、程序（Win32 Console Application）”，GUI程序对应的程序对应的工程类型为工程类型为“Win32程序（程序（Win32 Application）”。 控制台程序是 DOS 时代的产物了，它没有复杂的功能，没有漂亮的界面，只能看到一些文字，虽然枯燥无趣，也不实用，但是它非常简单，不受界面的干扰，所以适合入门，我强烈建议初学者从控制台程序学起。等大家对编程掌握的比较熟练了，能编写上百行的代码了，再慢慢过渡到GUI程序。3) 工程类型/项目类型 上节我们讲到，源代码经过编译（Compile）后就变成了可执行文件，其实这种说法有点笼统，甚至从严格意义上来讲是错误的。源代码要经过

22、编译（Compile）和链接（Link）两个过程才能变成可执行文件。 编译器一次只能编译一个源文件，如果当前程序包含了多个源文件，那么就需要编译多次。编译器每次编译的结果是产生一个中间文件（可以认为是一种临时文件），而不是最终的可执行文件。中间文件已经非常接近可执行文件了，它们都是二进制格式，内部结构也非常相似。4) 链接（Link） 将当前程序的所有中间文件以及系统库（暂时可以理解为系统中的一些组件）组合在一起，才能形成最终的可执行文件，这个组合的过程就叫做链接链接（Link）。完成链接功能的软件叫做链接器链接器（Linker）。 如果程序只包含了一个源文件，是不是就不需要链接了呢？不是的！

23、 经过编译后程序虽然只有一个中间文件，不再需要和其它的中间文件组合了，但是这个唯一的中间文件还需要和系统库组合，这个过程也是链接。也就是说，不管有多少个源文件，都必须经过编译和链接两个过程才能生成可执行文件。4) 链接（Link） （简称）是微软开发的一款经典的 IDE，很多高校都以 VC 6.0 为教学工具来讲解C和C+。但是202X年的产品，很古老了，在 Win7、Win8、Win10 下会有各种各样的兼容性问题，甚至根本不能运行，所以不推荐使用。 VC 6.0 早就该扔进垃圾桶了，可是依然有很多大学把它作为教学工具，并且选用的教材也以 VC 6.0 为基础来讲解C语言和 C+，可见教学体

24、制的极端落后，课程体系的更新远远跟不上技术的进步。 前面我们给出了一段最简单的C语言代码，并演示了如何在不同的平台下进行编译，这节我们来分析一下这段代码，让读者有个整体的认识。代码如下： #include int main三 puts(helloworld!); return 0; 分析第一个C语言程序 先来看第4行代码，这行代码会在显示器上输出“helloworld!”。前面我们已经讲过，puts 后面要带( )，字符串也要放在( )中。 在C语言中，有的语句使用时不能带括号，有的语句必须带括号。带括号的称为函数（函数（Function）。 C语言提供了很多功能，例如输入输出、获得日期时间、

25、文件操作等，我们只需要一句简单的代码就能够使用。但是这些功能的底层都比较复杂，通常是软件和硬件的结合，还要要考虑很多细节和边界，如果将这些功能都交给程序员去完成，那将极大增加程序员的学习成本，降低编程效率。函数的概念 好在C语言的开发者们为我们做了一件好事，他们已经编写了大量代码，将常见的基本功能都完成了，我们可以直接拿来使用。但是现在问题来了，那么多代码，如何从中找到自己需要的呢？一股脑将所有代码都拿来显然是非常不明智的。 这些这些代码，早已被分门别类地放在了不同的文件中，代码，早已被分门别类地放在了不同的文件中，并且每一段代码都有唯一的名字。使用代码时，只要并且每一段代码都有唯一的名字。使

26、用代码时，只要在对应的名字后面加上在对应的名字后面加上( )就可以。这样的一段代码能就可以。这样的一段代码能够独立地完成某个功能，一次编写完成后可以重复使够独立地完成某个功能，一次编写完成后可以重复使用，被称为函数（用，被称为函数（Function）。读者可以认为，函数）。读者可以认为，函数就是一段可以重复使用的代码。就是一段可以重复使用的代码。函数的概念 函数的一个明显特征就是使用时必须带括号( )，必要的话，括号中还可以包含待处理的数据。例如puts(helloworld!)就使用了一段具有输出功能的代码，这段代码的名字是 puts，helloworld! 是要交给这段代码处理的数据。使用

27、函数在编程中有专业的称呼，叫做函数调用（函数调用（Function Call）。）。 如果函数需要处理多个数据，那么它们之间使用逗号,分隔，例如： pow(10, 2); 该函数用来求10的2次方。函数的概念 需要注意的是，C语言中的函数和数学中的函数不是同一个概念，不要拿两者对比。函数的英文名称是 Function，它还有“功能”的意思。大陆将 Function 翻译为“函数”，而台湾地区翻译为“函式”，读者要注意区分。函数的概念 C语言自带的函数称为库函数（库函数（Library Function）。库（Library）是编程中的一个基本概念，可以简单地认为它是一些列函数的集合，在磁盘上往

28、往是一个文件夹。C语言自带的库称为标准库标准库（Standard Library），其他公司或个人开发的库称为第三方库第三方库（Third-Party Library）。 除了库函数，我们还可以编写自己的函数，拓展程序的功能。自己编写的函数称为自定义函数。自定义函数和库函数在编写和使用方式上完全相同，只是由不同的机构来编写。自定义函数和main函数 示例中第26行代码就是我们自己编写的一个函数。main 是函数的名字，( ) 表明这是函数定义， 之间的代码是函数要实现的功能。 函数可以接收待处理的数据，同样可以将处理结果告诉我们；使用return可以告知处理结果。示例中第5行代码表明，main

29、 函数的处理结果是整数 0。return 可以翻译为“返回”，所以函数的处理结果被称为返回返回值（值（Return Value）。 第2行代码中，int 是 integer 的简写，意为“整数”。它告诉我们，函数的返回值是整数。自定义函数和main函数 需要注意的是，示例中的自定义函数必须命名为 main。C语言规定，一个程序必须有且只有一个 main 函数。main 被称为主函数，是程序的入口函数，程序运行时从 main 函数开始，直到 main 函数结束（遇到 return 或者执行到函数末尾时，函数才结束）。 也就是说，没有 main 函数程序将不知道从哪里开始执行，运行时会报错。自定义

30、函数和main函数 综上所述：第26行代码定义了主函数 main，它的返回值是整数 0，程序将从这里开始执行。main 函数的返回值在程序运行结束时由系统接收。 有的教材中将 main 函数写作： void main三 / Some Code. 这在 VC6.0 下能够通过编译，但在 C-Free、GCC 中却会报错，因为这不是标准的 main 函数的写法，大家不要被误导，最好按照示例中的格式来写。自定义函数和main函数 还有最后一个问题，示例中第1行的#include 是什么意思呢？ C语言开发者们编写了很多常用函数，并分门别类的放在了不同的文件，这些文件就称为头文件（头文件（header

31、 file）。每个头文件中都包含了若干个功能类似的函数，调用某个函数时，要引入对应的头文件，否则编译器找不到函数。 实际上，头文件往往只包含函数的说明，也就是告诉实际上，头文件往往只包含函数的说明，也就是告诉我们函数怎么用，而函数本身保存在其他文件中，在我们函数怎么用，而函数本身保存在其他文件中，在链接时才会找到。对于初学者，可以暂时理解为头文链接时才会找到。对于初学者，可以暂时理解为头文件中包含了若干函数。件中包含了若干函数。头文件的概念 引入头文件使用#include命令，并将文件名放在中，#include 和 之间可以有空格，也可以没有。 头文件以.h为后缀，而C语言代码文件以.c为后缀，它们都是文本文件，没有本质上的区别，#include 命令的作用也仅仅是将头文件中的文本复制到当前文件，然后和当前文件一起编译。你可以尝试将头文件中的内容复制到当前文件，那样也可以不引入头文件。 .h中代码的语法规则和.c中是一样的，你也可以#include ，这是完全正确的。不过实际开