某个人的常量可能是其他人的变量。
本章介绍了C语言的一些基本概念,包括预处理指令、函数、变量和语句。即使是编写最简单的C程序,也会用到这些基本概念。后续几章会更详细地描述这些概念。
首先,2.1节给出一个简单的C程序,并且描述了如何对这个程序进行编译和链接。接着,2.2节讨论如何使程序通用。2.3节介绍如何添加说明性解释,即通常所说的注释。2.4节介绍变量,变量用来存储程序执行过程中可能发生改变的数据。2.5节说明利用scanf函数把数据读入变量的方法。就如2.6节介绍的那样,常量是程序执行过程中不会发生改变的数据,用户可以对其进行命名。最后,2.7节解释C语言的命名(标识符)规则,2.8节给出C程序的布局规范。
2.1 编写一个简单的C程序
与用其他语言编写的程序相比,C程序较少要求“形式化的东西”。一个完整的C程序可以只有寥寥数行。
程序 显示双关语
在Kernighan和Ritchie编写的经典C语言著作《C程序设计语言》中,第一个程序是极其简短的。它仅仅输出了一条hello, world消息。与大多数C语言书的作者不同,我不打算用这个程序作为第一个C程序示例,而更愿意尊重C语言的另一个传统:显示双关语。下面是一条双关语:
To C, or not to C: that is the question.
下面这个名为pun.c的程序会在每次运行时显示上述消息。
pun.c
#include
2.2节会对这段程序中的一些格式进行详尽的说明,这里仅做简要介绍。对本程序所要完成的操作来说,它的第一行
#include
是必不可少的,它“包含”了C语言标准输入/输出库的相关信息。程序的可执行代码都在main函数中,这个函数代表“主”程序。main函数中的第一行代码是用来显示期望信息的。printf函数来自标准输入/输出库,可以产生完美的格式化输出。代码\n告诉printf函数执行完消息显示后要进行换行操作。第二行代码
return 0;
表明程序终止时会向操作系统返回值0。
2.1.1 编译和链接
尽管pun.c程序十分简短,但是为运行这个程序而包含的内容可能比想象的要多。首先,需要生成一个含有上述程序代码的名为pun.c的文件(使用任何文本编辑器都可以创建该文件)。文件的名字无关紧要,但是编译器通常要求带上文件的扩展名.c。
接下来需要把程序转化为机器可以执行的形式。对于C程序来说,转化通常包含下列3个步骤。
- 预处理。首先程序会被交给预处理器(preprocessor)。预处理器执行以#开头的命令(通常称为指令)。预处理器有点类似于编辑器,它可以给程序添加内容,也可以修改程序。
- 编译。修改后的程序现在可以进入编译器(compiler)了。编译器会把程序翻译成机器指令(即目标代码)。然而,这样的程序还是不可以运行的。
- 链接。在最后一个步骤中,链接器(linker)把由编译器产生的目标代码和所需的其他附加代码整合在一起,这样才最终产生了完全可执行的程序。这些附加代码包括程序中用到的库函数(如printf函数)。
幸运的是,上述过程往往是自动实现的,因此人们会发现这项工作不是太艰巨。事实上,因为预处理器通常会和编译器集成在一起,所以人们甚至可能不会注意到它在工作。
根据不同的编译器和操作系统,编译和链接所需的命令也是多种多样的。在UNIX系统环境下,通常把C编译器命名为cc。为了编译和链接pun.c程序,需要在终端或命令行窗口输入如下命令:
% cc pun.c
(字符%是UNIX系统的提示符,不需要输入。)在使用编译器cc时,系统自动进行链接操作,无须单独的链接命令。
在编译和链接好程序后,编译器cc会把可执行程序放到默认名为a.out的文件中。编译器cc有许多选项,其中一个选项(-o)允许为含有可执行程序的文件选择名字。例如,假设要把文件pun.c生成的可执行文件命名为pun,那么只需输入下列命令:
% cc –o pun pun.c
GCC
GCC是最流行的C编译器之一,它随Linux发行,但也有面向其他很多平台的版本。这种编译器的使用与传统的UNIX cc编译器相似。例如,编译程序pun.c可以使用以下命令:
% gcc –o pun pun.c
本章最后的“问与答”部分将提供更多关于GCC的信息。2.1.2 集成开发环境
到目前为止,我们一直通过在操作系统提供的...
2.2 简单程序的一般形式
下面一起来仔细研究一下pun.c程序,并且由此归纳出一些通用的程序格式。简单的C程序一般具有如下形式:
指令int main(void) {语句}
在这个模板以及本书的其他类似模板中,所有以等宽(Courier)字体显示的语句都代表实际的C语言程序代码,所有以中文楷体 斜体显示的部分则表示需要由程序员提供的内容。
注意如何使用花括号来标出main函数的起始和结束。C语言使用{和}的方式非常类似于其他语言中begin和end的用法。
这也说明了有关C语言一个共识:C语言极其依赖缩写词和特殊符号,这是C程序非常简洁(或者不客气地说含义模糊)的一个原因。即使是最简单的C程序也依赖3个关键的语言特性:指令(在编译前修改程序的编辑命令)、函数(被命名的可执行代码块,如main函数)和语句(程序运行时执行的命令)。下面将详细讨论这些特性。
2.2.1 指令
在编译C程序之前,预处理器会首先对其进行编辑。我们把预处理器执行的命令称为指令。第14章和第15章会详细讨论指令,这里只关注#include指令。
程序pun.c由下面这行指令开始:
#include
这条指令说明,在编译前把
所有指令都是以字符#开始的。这个字符可以把C程序中的指令和其他代码区分开来。指令默认只占一行,每条指令的结尾没有分号或其他特殊标记。
2.2.2 函数
函数类似于其他编程语言中的“过程”或“子例程”,它们是用来构建程序的构建块。事实上,C程序就是函数的集合。函数分为两大类:一类是程序员编写的函数,另一类则是作为C语言实现的一部分提供的函数。我们把后者称为库函数(library function),因为它们属于一个由编译器提供的函数“库”。
术语“函数”来源于数学。在数学中,函数是指根据一个或多个给定参数进行数值计算的规则: