C语言入门教程，C语言学习教程（非常详细）第二章 c语言初探

第一个C语言程序

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“C语言中文网”：

puts("C语言中文网");

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。

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“。

在C语言中，字符串需要用双引号" "包围起来，C语言中文网什么也不是，计算机不认识它，"C语言中文网"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("C语言中文网")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。

总结起来，上面的语句可以分为三个部分：

• puts( )命令计算机输出字符串；
• "C语言中文网"是要输出的内容；
• ;表示语句结束。

C语言程序的整体框架

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()
{
    puts("C语言中文网");
    return 0;
}

第 1~3 行、第 5~6 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，我们不妨来给它们加上颜色和行号，如下所示：

1. #include
2. int main()
3. {
4.     puts("C语言中文网");
5.     return 0;
6. }

颜色和行号是笔者自己加上去的，主要是为了让大家阅读方便，明显地区分各个语句，C语言本身没有对这些作要求，你可以随意设置各个字符的颜色，也可以没有颜色。

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。

编程时请选择正确的输入法，严格区分中英文

图：搜狗输入法半角和全角

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) 中文和英文模式下的制表符（键盘tab键）输入效果一致。

答案：E 选项正确。

什么是源文件？

在开发软件的过程中，我们需要将编写好的代码（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（Source File）。

我们将在《 编译和链接》一节中讲解编译器的概念。

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.py；
• JavaScript 源文件后置是.js。

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demo.txt，输入一段C语言代码并保存，然后将该文件强制重命名为demo.c（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。

C++ 是站在C语言的肩膀上发展起来的，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（请猛击《C语言和C++到底有什么关系》一文了解更多），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。

C语言编译和链接详解（通俗易懂，深入本质）

件组合起来。

再次强调，编译是针对一个源文件的，有多少个源文件就需要编译多少次，就会生成多少个目标文件。

总结

不管我们编写的代码有多么简单，都必须经过「编译 --> 链接」的过程才能生成可执行文件：

• 编译就是将我们编写的源代码“翻译”成计算机可以识别的二进制格式，它们以目标文件的形式存在；
• 链接就是一个“打包”的过程，它将所有的目标文件以及系统组件组合成一个可执行文件。

如果不是特别强调，一般情况下我们所说的“编译器”实际上也包括了链接器，比如，你使用了哪种编译器？去哪里下载C语言编译器？我的编译器为什么报错了呢？

C语言编译器（C语言编程软件）完全攻略（包含所有平台）

嵌入式系统

而在嵌入式系统方面，可用的C语言编译器就非常丰富了，比如：

• 用于 Keil 公司 51 系列单片机的 Keil C51 编译器；
• 当前大红大紫的 Arduino 板搭载的开发套件，可用针对 AVR 微控制器的 AVR GCC 编译器；
• ARM 自己出的 ADS（ARM Development Suite）、RVDS（RealView Development Suite）和当前最新的 DS-5 Studio；
• DSP 设计商 TI（Texas Instruments）的 CCS（Code Composer Studio）；
• DSP 设计商 ADI（Analog Devices，Inc.）的 Visual DSP++ 编译器，等等。

通常，用于嵌入式系统开发的编译工具链都没有免费版本，而且一般需要通过国内代理进行购买。所以，这对于个人开发者或者嵌入式系统爱好者而言是一道不低的门槛。

不过 Arduino 的开发套件是可免费下载使用的，并且用它做开发板连接调试也十分简单。Arduino 所采用的C编译器是基于 GCC 的。

还有像树莓派（Raspberry Pi）这种迷你电脑可以直接使用 GCC 和 Clang 编译器。此外，还有像 nVidia 公司推出的 Jetson TK 系列开发板也可直接使用 GCC 和 Clang 编译器。树莓派与 Jetson TK 都默认安装了 Linux 操作系统。

在嵌入式领域，一般比较低端的单片机，比如 8 位的 MCU 所对应的C编译器可能只支持 C90 标准，有些甚至连 C90 标准的很多特性都不支持。因为它们一方面内存小，ROM 的容量也小；另一方面，本身处理器机能就十分有限，有些甚至无法支持函数指针，因为处理器本身不包含通过寄存器做间接过程调用的指令。

而像 32 位处理器或 DSP，一般都至少能支持 C99 标准，它们本身的性能也十分强大。而像 ARM 出的 RVDS 编译器甚至可用 GNU 语法扩展。

下图展示了上述C语言编译器的分类。

 什么是IDE（集成开发环境）？

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；
• 漂亮的界面：各种按钮、面板、菜单、窗口等控件整齐排布，操作更方便。

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、Visual C++ 6.0、C-Free、Code::Blocks 等，它们统称为集成开发环境（IDE，Integrated Development Environment）。

集成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。在实际开发中，我一般也是使用集成开发环境，而不是单独地使用编译器。

通俗的称呼

有时候为了称呼方便，或者初学者没有严格区分概念，也会将C语言集成开发环境称作“C语言编译器”或者“C语言编程软件”。这里大家不要认为是一种错误，就把它当做“乡间俗语”吧。

什么是工程/项目？

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。

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“工程”或者“项目”。在 Visual C++ 6.0 下，这叫做一个“工程”，而在 Visual Studio 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。

工程类型/项目类型

“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（Console Application），例如 Windows 下的 cmd.exe，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 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。

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）。

控制台程序对应的工程类型为“Win32控制台程序（Win32 Console Application）”，GUI 程序对应的工程类型为“Win32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。

哪款C语言编译器（IDE）适合初学者？

Code::Blocks 是一款开源、跨平台、免费的 C/C++ IDE，它和 Dev C++ 非常类似，小巧灵活，易于安装和卸载，不过它的界面要比 Dev C++ 复杂一些，不如 Dev C++ 来得清爽。

5) Turbo C

Turbo C 是一款古老的、DOS 年代的C语言开发工具，程序员只能使用键盘来操作 Turbo C，不能使用鼠标，所以非常不方便。但是 Turbo C 集成了一套图形库，可以在控制台程序中画图，看起来非常炫酷，所以至今仍然有人在使用。

6) C-Free

C-Free 是一款国产的 Windows 下的C/C++ IDE，最新版本是 5.0，整个软件才 14M，非常轻巧，安装也简单，界面也比 Dev C++ 漂亮。C-Free 的缺点也是调试功能弱。可惜的是，C-Free 已经多年不更新了，组件都老了，只能在 XP、Win7 下运行，在 Win8、Win10 下可能会存在兼容性问题。

下面我们给出了各种 IDE（含不同版本）的下载地址、安装方法以及使用教程，并以红色字体附带了建议。

• VS2022 [力荐]
  • ​S2022下载地址和安装教程（图解）
  • 使用VS2022编写C语言程序

• VS2019 [荐]
  • ​S2019下载地址和安装教程（图解）
  • 使用VS2019编写C语言程序
• VS2017
  • VS2017下载地址和安装教程（图解）
  • 使用VS2017编写C语言程序
• VS2015
  • VS2015下载地址和安装教程（图解）
  • 使用VS2015编写C语言程序
• Dev C++ [荐]
  • Dev C++下载地址和安装教程（图解）
  • 使用Dev C++编写C语言程序
• VC6.0 [不建议]
  • VC6.0（VC++6.0）下载地址和安装教程（图解）
  • 使用VC6.0（VC++6.0）编写C语言程序
• Code::Blocks
  • Code::Blocks下载地址和安装教程（图解）
  • Code::Blocks汉化教程（附带汉化包）
  • 使用Code::Blocks编写C语言程序
• Turbo C [不建议]
  • Turbo C 2.0下载地址和安装教程（图解）
  • 使用Turbo C 2.0编写C语言程序
• C-Free [不建议]
  • C-Free 5.0下载地址和激活教程（图解）
  • 使用C-Free编写C语言程序

Linux 下如何选择 IDE？

Linux 下可以不使用 IDE，只使用 GCC 编译器和一个文本编辑器（例如 Gedit）即可，这样对初学者理解C语言程序的生成过程非常有帮助，请参考：Linux GCC简明教程（使用GCC编写C语言程序）

当然，如果你希望使用 IDE，那么可以选择 CodeLite、Code::Blocks、Anjuta、Eclipse、NetBeans 等。

Mac OS 下如何选择 IDE？

Mac OS 下推荐使用 Apple 官方开发的 Xcode，在 APP Store 即可下载，具体请参见：Xcode简明教程（使用Xcode编写C语言程序）

另外，Visual Studio 也推出了 Mac 版本，已经习惯了 Visual Studio 的用户可以高兴一把了。

C语言程序的错误和警告

 

图7：C-Free 5.0 的错误提示

可以看出，C-Free 的错误提示信息比较少，不方便程序员纠错。VC 和 VS 的错误信息类似，只是中英文的差别。

下图分析了 VC 6.0 的错误信息：

图8：错误信息说明

翻译：源文件 E:\cDemo\hello.c 第5行发生了语法错误，错误代码是 C2143，原因是 'return' 前面丢失了 ';'。

我敢保证，你写的代码肯定会发生错误，一定要有分析错误的能力，这是一个合格的程序员必备的技能。

分析第一个C语言程序

    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：

1. #include
2. int main()
3. {
4. puts("C语言中文网");
5. return 0;
6. }

函数的概念

关于库的概念，我们已在《 不要这样学习C语言，这是一个坑》中进行了详细介绍。

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。

示例中第2~6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 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。

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。

综上所述：第2~6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。

关于自定义函数的更多内容，我们将在《 C语言函数》一章中详细讲解，这里不再展开讨论。

有的教材中将 main 函数写作：

void main()
{
    // 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。

头文件的概念

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（header 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件中包含了若干函数。

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。不过实际开发中没有人会这样做，这样看起来非常不专业，也不规范。

较早的C语言标准库包含了15个头文件，stdio.h 和 stdlib.h 是最常用的两个：

• stdio 是 standard input output 的缩写，stdio.h 被称为“标准输入输出文件”，包含的函数大都和输入输出有关，puts() 就是其中之一。
• stdlib 是 standard library 的缩写，stdlib.h 被称为“标准库文件”，包含的函数比较杂乱，多是一些通用工具型函数，system() 就是其中之一。

最后的总结

初学编程，有很多基本概念需要了解，本节就涉及到很多，建议大家把上面的内容多读几遍，必将有所收获。

本节开头的示例是一个C语言程序的基本结构，我们不妨整理一下思路，从整体上再分析一遍：
1) 第1行引入头文件 stdio.h，这是编程中最常用的一个头文件。头文件不是必须要引入的，我们用到了 puts 函数，所以才引入 stdio.h。例如下面的代码完全正确：

1. int main()
2. {
3. return 0;
4. }

我们没有调用任何函数，所以不必引入头文件。

2) 第2行开始定义主函数 main。main 是程序的入口函数，一个C程序必须有 main 函数，而且只能有一个。

3) 第4行调用 puts 函数向显示器输出字符串。

4) 第5行是 main 函数的返回值。程序运行正确一般返回 0。

C语言代码中的空白符

空格、制表符、换行符等统称为空白符（space character），它们只用来占位，并没有实际的内容，也显示不出具体的字符。

制表符分为水平制表符和垂直制表符，它们的 ASCII 编码值分别是 9 和 11。

• 垂直制表符在现代计算机中基本不再使用了，也没法在键盘上直接输入，它已经被换行符取代了。
• 水平制表符相当于四个空格，对于大部分编辑器，按下 Tab 键默认就是输入一个水平制表符；如果你进行了个性化设置，按下 Tab 键也可能会输入四个或者两个空格。

对于编译器，有的空白符会被忽略，有的却不能。请看下面几种 puts 的写法：

#include
int main()
{
    puts("C语言");
    puts("中文网");
   
    puts
    ("C语言中文网");
   
    puts
    (
    "C语言中文网"
    )
    ;
   
    puts   ("C语言中文网");

    puts    (    "C语言中文网"    )    ;

    return 0;
}

运行结果：
 

看到输出结果，说明代码没有错误，以上几种 puts 的用法是正确的。puts和()之间、" "和()之间可以有任意的空白符，它们会被编译器忽略，编译器不认为它们是代码的一部分，它们的存在只是在编辑器中呈现一定的格式，让程序员阅读方便。

需要注意的是，由" "包围起来的字符串中的空白符不会被忽略，它们会被原样输出到控制台上；并且字符串中间不能换行，否则会产生编译错误。请看下面的代码：

#include
int main()
{
    puts("C语  言 中文网");
    puts("C语言
    中文网");
    return 0;
}

第 5~6 行代码是错误的，字符串必须在一行内结束，不能换行。把这两行代码删除，运行结果为：

 

程序员要善于利用空白符：缩进（制表符）和换行可以让代码结构更加清晰，空格可以让代码看起来不那么拥挤。专业的程序员同样追求专业的代码格式，大家在以后的学习中可以慢慢体会