C 快速指南

C - 快速指南

C - 语言概述

C 是一种通用、过程式编程语言，以其效率和低级内存访问而闻名。由 Dennis Ritchie 于 1972 年在贝尔实验室（Bell Labs）为 UNIX 操作系统开发。

由 ANSI（C89）和 ISO 标准化，后续版本如 C99、C11、C17 添加了新功能。

广泛应用于系统编程、嵌入式系统、性能关键型应用和基础软件。

高效
低级内存访问（指针）
结构化（函数）
可移植
许多其他语言的基础

关于 C 的事实

为编写 UNIX 而发明。
B 语言的后继者。
由 ANSI（1989 年）和 ISO 标准化。
Linux、macOS、Windows 内核的核心语言。
用于数据库、编译器、游戏引擎等。

C - 环境搭建

要编写、编译和运行 C 程序，您需要：(a) 一个文本编辑器和 (b) 一个 C 编译器。

文本编辑器：

用于编写源代码（以 .c 结尾的文件）。现代编辑器提供语法高亮、自动补全等功能。

常用选择：Visual Studio Code (VS Code)、Sublime Text、Atom、Vim、Emacs、Notepad++ (Windows)。

源文件包含人类可读的代码。请确保您知道如何以 .c 扩展名保存文件。

C 编译器：

将您的 .c 源文件翻译成机器码（可执行程序），供计算机的 CPU 运行。

常用编译器：

GCC (GNU Compiler Collection)： 自由、开源，广泛适用于 Linux、macOS 和 Windows（通过 MinGW-w64/MSYS2 或 WSL）。支持 C 和 C++。
Clang： 另一个流行的开源编译器，以编译速度快和诊断信息好而闻名。常与 LLVM 一起使用。
MSVC (Microsoft Visual C++)： Windows 上 Visual Studio 的一部分。编译 C 和 C++。

安装：

安装方式因操作系统而异：

Linux：

使用您发行版的包管理器。检查是否安装了 GCC：

$ gcc --version

如果未安装，使用以下命令：

# Debian/Ubuntu
sudo apt update
sudo apt install build-essential

# Fedora/CentOS/RHEL
sudo dnf groupinstall "Development Tools"

# Arch Linux
sudo pacman -S base-devel

macOS：

从 App Store 安装 Xcode，或只安装 Command Line Tools。打开终端（Terminal）并运行：

$ xcode-select --install

这将提供 GCC（通常是 Clang 的别名）和其他开发工具。

Windows：

推荐：WSL (Windows Subsystem for Linux)： 从 Microsoft Store 安装 Linux 发行版（如 Ubuntu）。然后在 WSL 内遵循上面的 Linux 安装步骤。
MSYS2/MinGW-w64： 提供最新的适用于 Windows 的原生 GCC 工具链。从 https://www.msys2.org/ 下载，遵循其说明安装 mingw-w64-x86_64-toolchain 软件包。确保将 MinGW 的 bin 目录（例如，C:\msys64\mingw64\bin）添加到系统的 PATH 环境变量中。
Visual Studio Community： 从 https://visualstudio.microsoft.com/vs/community/ 下载。安装期间，选择“使用 C++ 的桌面开发”工作负载，其中包含 C 编译器（cl.exe）和构建工具。

C - 程序结构

让我们看一个最小的 C 程序。

C Hello World 示例

一个基本的 C 程序结构包括：

预处理指令 (Preprocessor Directives) (例如，#include)
函数 (Functions) (至少有 main)
变量 (Variables) (可选)
语句 (Statements) 和表达式 (Expressions)
注释 (Comments)

示例 hello.c：

// 包含标准输入/输出库，用于 printf
#include <stdio.h>

// main 函数：程序执行从这里开始
int main(void) {
    /* 多行注释：
       这个程序打印 Hello, World! */
    printf("Hello, World!\n"); // 调用 printf 函数的语句

    return 0; // 表示成功执行
}

说明：

#include <stdio.h>：一个预处理指令，告诉编译器包含标准输入/输出头文件 <stdio.h> 的内容，该文件包含了 printf 的声明。
int main(void)：主函数，程序执行从这里开始。int 表示它返回一个整型状态码；void 表示它不接受参数（或者也可以是 int main(int argc, char *argv[]) 用于命令行参数）。
// … 和 /* … */：注释，被编译器忽略，用于解释说明。
printf(…)：一个标准库函数，用于向控制台输出文本。\n 是一个转义序列，表示换行符。
return 0;：退出 main 函数并向操作系统返回 0，通常约定表示成功执行。

编译并执行 C 程序：

步骤：

将上面的代码保存在名为 hello.c 的文件中。
打开一个终端（terminal）或命令提示符（command prompt）。
导航到保存文件的目录。
使用 C 编译器编译代码（例如，GCC）：gcc hello.c -o hello（或 clang hello.c -o hello）。-o hello 部分指定输出的可执行文件名称。
如果没有错误，将创建一个名为 hello（在 Windows 上为 hello.exe）的可执行文件。
运行程序：./hello（在 Linux/macOS/WSL 上）或 hello.exe（在 Windows 命令提示符上）。

预期输出：

$ gcc hello.c -o hello
$ ./hello
Hello, World!

确保编译器（gcc、clang 等）已添加到您的系统 PATH 环境变量中。

C - 基本语法

理解 C 语法的基本构成要素。

C 中的记号（Tokens）

一个 C 程序由记号组成。记号是程序中最小的独立单元，例如关键字（keywords）、标识符（identifiers）、常量（constants）、字符串字面量（string literals）和符号（symbols）。例如，语句：

printf("Hello, World!\n");

构成以下记号：

printf
(
"Hello, World!\n"
)
;

分号 (;)

在 C 中，分号用作语句终止符。每个独立的语句必须以分号结尾。

两个语句的示例：

printf("Hello!\n");
return 0;

注释（Comments）

注释是解释性文本，会被编译器忽略。C 支持两种类型：

/* 这是一个多行注释。
   它可以跨越多行。 */

// 这是一个单行注释 (C99 中引入)。它在换行符处结束。

注释不能嵌套（在一个 /* … / 块内部再使用 / 通常有问题）。

标识符（Identifiers）

标识符是用于变量、函数、标签和其他用户自定义项的名称。规则：

必须以字母 (a-z, A-Z) 或下划线 (_) 开头。
后续字符可以是字母、下划线或数字 (0-9)。
不能包含标点符号，如 @、$、%。
区分大小写：myVar 和 myvar 是不同的标识符。
不能与 C 关键字相同。

有效标识符示例：

count _temp value1 calculate_sum MAX_ENTRIES

关键字（Keywords）

关键字是 C 中具有特殊含义的保留字。它们不能用作标识符。

标准关键字 (C11 及更早版本)
auto	double	int	struct
break	else	long	switch
case	enum	register	typedef
char	extern	return	union
const	float	short	unsigned
continue	for	signed	void
default	goto	sizeof	volatile
do	if	static	while
_Bool	_Complex	_Imaginary	inline (C99)
restrict (C99)

注意：以下划线开头的关键字通常是保留的或属于后续标准的一部分。

C 中的空白字符（Whitespace）

空白字符指空格、制表符、换行符和注释。C 编译器在很大程度上忽略空白字符，但它对于分隔记号至关重要。

例如，在 int age; 中，int 和 age 之间的空白字符是必需的。然而，在 result = value1 + value2; 中，等号 = 和加号 + 周围的空白字符是可选的，但可以提高可读性。

int age; // 需要空白字符

fruit=apples+oranges; // 可以工作，但可读性较差
fruit = apples + oranges; // 可读性更好

空行也会被忽略，可以用于组织代码。