C语言探究之旅

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— 作者 谢恩铭 转载请注明出处

经过前两次课《什么是编程》和《工欲善其事,必先利其器》,我们已经把舞台搭好了,这一课,是时候把我们的主角C语言请出来了。

在这一课中,我们将一起来写第一个C语言程序。

当然了,
这个程序会是黑白的,也不会跟你打招呼,更不会帮你泡咖啡。可能显得毫无用处,但却是你的第一个程序,我保证你会有成就感的。

控制台程序还是窗口程序

上一课中,我们在Code::Blocks这个IDE中看到,当你要创建一个项目时,IDE会问你是创建console程序还是window程序。

上一课中为了快速演示,我们选择的是控制台程序。

其实只有这两种类型,没有其他的了:

  • 窗口程序
  • 控制台程序

先来介绍一下窗口程序,因为比较直观,比较漂亮,颜值爆表。

这样的程序你肯定见到过,下图对大多数人来说很熟悉吧。

图片 2Windows系统的画图程序

是的,这是Windows系统的画图程序。

它是一个窗口程序,就是有窗口的程序(有时候不止一个窗口)。我想你肯定想学习创建这样的程序,但是如果你是第一次接触编程,那有点难。

一开始还是最好从console程序入门。

那么,所谓的控制台程序长什么样呢?

最初的程序都是控制台程序,因为那个年代电脑还只能显示黑白色,而且也没有强大到可以运行窗口程序,不像今天的电脑。

当然了,时代在进步。Microsoft公司的Windows系统使得电脑能被广大群众使用,就是因为它操作很简单,几乎所有操作都可以用窗口程序完成。

Windows实在是太流行,以至于大多数人都不知道console程序长什么样。我有一个好消息:控制台程序并没有死!

实际上,Linux给很多的人展示了控制台程序的魅力,下图就是Linux系统下的控制台程序的截图:

图片 3Linux的Terminal终端

看上去还不错,是吗?好了,现在你已经对控制台程序有了初步概念了。

有一些注意点:

  1. 今天电脑已经可以显示彩色了,所以上面看到的控制台也不是完全黑白的了。
  2. 对于初学编程的人来说,控制台还是令人不太适应的。
  3. 如果我们掌握了这个工具,可以用它来做很多事情。

就如我们上面提到的,创建像上图中的控制台程序,其实很简单,而且非常适合初学者。现在的控制台程序不仅可以显示彩色,而且要是你要给它设置一个背景图片,也是可以办到的。

说了这些,那是不是只有Linxu才有控制台程序,Windows就没有呢?

当然也有,只不过它比较隐秘。可以用以下两种把它请出来:

  1. 点击 开始 – 运行 – 输入 cmd,然后按 回车 键,或点击“确定”。
  2. 用组合键 win+R 调出
    (win键就是键盘最下面从左边数第二个键,上面有个Windows系统标志的),再输入
    cmd,然后按 回车 键,,或点击“确定”。

图片 4运行,输入cmd图片 5cmd程序

上图就是Windows里面奇妙的控制台。

cmd是Command的缩写,是Windows环境下的虚拟DOS窗口。

对于C语言的每一个程序,我们都要输入最基础的几行代码。这几行代码不是太特别,但是必不可少。

我们现在就来看看这“最基础的代码”长什么样。

让IDE为我们生成“最基础的代码”

上一课中,我们介绍了三种IDE(Code::Blocks,Visual
Studio和Xcode),对于每一种IDE,创建一个新的项目的方法都是不同的,可能你已经忘了怎么做,我们就复习一下吧。

在Code::Blocks(我们会在接下来的课程中使用这个IDE)中,点击
File->New->Project,选择 Console Application,然后选择 C语言。

之后Code::Blocks会为我们生成C语言程序的最基础代码,如下图:

图片 6最基础的代码

其中

int main()

的那一行也可以写成

int main(int argc, char *argv[])

两种写法都是可以的,不过第二种更常用,也更专业。以后的课程我们都会用 int
main(int argc, char *argv[]) 这种形式。

分析最基础的代码

对于第一次接触编程的朋友,可能这个最基础的代码也是难以理解。

所以我们才要一起来学习如何阅读代码。

先从前两行开始吧:

 #include <stdio.h> #include <stdlib.h>

这两行很特别,我们会在源代码开头的地方见到这样的以#号开头的语句。像这样特别的行,称为“预编译指令”。

这个术语听起来有点复杂。预编译指令会在编译开始的时候,被一种叫做“预编译器”的程序所读取。

其实编译器为我们做很多事情,我们之后的课程会详细来说明。

但是这两行到底是什么意思呢?

这里的#号是预编译指令开始的标志,没有什么特别的含义,后面接着的
include是英语 包含 的意思,所以这两句话的意思就是在我们的程序里包含
stdio.h 和 stdlib.h
这两个文件,这两个文件在系统的库里已经存在了,这些文件被称为库文件。

如果没有这两句话,那我们就不能在程序里调用这两个文件定义的东西了。

接着,我们看到了下面的语句:

int main(){ printf("Hello world!\n"); return 0;}

以上我们所看到的语句块,被称为函数。其实C语言的程序基本就是由函数来构成的。所以目前我们的程序只有一个函数。

我们现在还不会讲很多函数的细节,因为那是后面的函数那一课的内容,现在还早。但是我们会大体说一下函数的组成。

第一行包含了函数的名字,是第二个单词:main。所以这里的函数称为main函数。这是一个特殊的函数,程序执行总是从main函数开始。

一个函数有开始和结束,使用大括号 {}
来标识。所以我们的main函数包含以下两行代码

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

这些在函数里的行也有名字,被称为“指令”。每一条指令都会让电脑做特定的事情。一个函数大体来说是用来集中一定数目的指令。比如我们可以创建一个函数叫做“打开文件”,这个函数会让电脑为你打开某个文件。

函数的优势就是当你写好了这个函数之后,你只需要使用(专业术语叫做
“调用”)“打开文件”这个函数,电脑就会为你执行函数里面的指令。你不需要每次在要实现“打开文件”功能的地方都重复写那些指令。大大节约代码空间,提高效率。

printf("Hello world!\n"); 

这一行指令使得屏幕显示“Hello
World!”这一句话。当你的程序执行到这一行时,就在屏幕上显示相应的信息。

然后会执行下一个指令。printf也是一个函数,定义在 stdio 库中,现在你知道

#include <stdio.h>

这句话的重要性了吧,如果没有引入
stdio这个库,那我们的main函数就不能调用printf这个函数。

第二个指令 return 0;

大体上说来就是表示函数结束了,并且返回0值。

为什么我的函数返回0,不是返回其他值呢?

实际上,每个C语言程序结束时都会返回一个值,0表示一切正常结束,其他的值表示异常。

这里我们只是简单介绍了以下函数的概念。细节请期待之后的课程。

测试你的程序

在Code::Blocks里面编译(Build/Compile)并运行
你的最基础代码。得到如下结果

图片 7运行结果

可以看到你的第一个程序在屏幕上显示了 “Hello World!”。

下面的那几行文字是Code::Blocks生成的,表示程序顺利执行,并且耗时
0.021秒。

Press any key to continue 这句话是让你按键盘上的任意键来退出控制台程序。

特殊字符的作用是用来表示 换行,隔开一个制表符的空间,等等。

特殊字符很好辨认,经常是两个字符的组合,第一个字符是反斜杠,第二个字符是一个数字或者一个字母。

下面的两个特殊字符是我们经常会用到的:

  • \n :换行符
  • \t :制表符 (作用是空出几个空格,可以设置空格的数目)

在结束这一课前,我们必须再来讲一下
注释。不论什么编程语言,我们都可以在源代码里添加注释。C语言当然不例外。

注释,到底是什么啊?

简单地说,注释就是在你程序之中用来标注这个程序的作用,某一行代码的作用等等的文字。注释真的很重要,因为即使是一个计算机天才,也要在这儿那儿做一些注解。注释有如下作用:

在之后阅读自己写的代码时不至于迷失方向。不可否认,在重新阅读之前写的代码时,我们常常会忘记这个函数是干什么的,那个地方为什么要这样写。特别是代码量很大,几千几万行甚至更多时,如果没有注释,那阅读起来会很费力。

如果你把你的代码给别人阅读,这可以节省对方很多理解你的代码的时间。

要在代码中插入注释,有几种形式:

  • 如果你的注释比较短,在一行里就能写完,那可以用 //… 这样的形式。
  • 如果你的注释跨越好几行,那可以用 /* … */ 的形式。

可以看到,虽然程序行数变多了,但是注释却使我们的代码变得易读很多。编译代码的时候,编译器会忽略所有的注释,这些注释不会出现在最终的程序里,只是为程序员服务的。

记住:注释要起到引导阅读代码的作用,以便理清头绪。但是不要在很显然就能懂的地方添加注释。

引用IBM公司的一句格言:

如果一个程序,在你仅仅看完它的注释之后,你不能了解它的作用,那么把这个程序扔了吧

— 大公司就是这么严格,这么任性。

  1. 程序可以通过一个控制台或者窗口和用户交互
  2. 对初学者来说用控制台来编写第一个程序要简单很多,虽然不太吸引人。这样在第三部分3.
    我们开始使用窗口程序编程的时候就不会太突兀。对于懂得等待的人,一切都会恰如其分
  3. C语言的程序主要是由分号结尾的语句构成的
  4. 多条指令可以写在一个函数里,就好像包装在一个盒子里一样
  5. main函数是程序的启动函数,程序运行时会执行main函数里的指令
  6. printf函数使我们可以在控制台的屏幕上显示信息
  7. printf函数是定义在一个库中的。库中经常包含不止一个函数,可以给我们程序调用

今天的课就到这里,一起加油吧。

下一课我们一起探寻C语言的变量的奇幻世界,还会聊到内存哦,有些难度。

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