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『C语言教程』0. 踏入C的大门

T10:59:00+08:00

一、C语言 -> 程序

C语言 是一门 高级语言、编译型语言， 故需要借助 编译器 来将 C语言代码 转换为 二进制机器码 —— 程序。

有关编程语言：[[../../「计算机基础」/『计算机基础』编程语言 与 程序]] 有关进制：[[../../「计算机基础」/『计算机基础』进制]]

1. GCC

GCC（GNU Compiler Collection） 是包含于 GNU计划 的一套编译器，支持多种语言与多种硬件平台。

有关 GNU：[[../../「计算机基础」/『计算机基础』操作系统]]

GCC 编译 C语言 的过程： 

flowchart LR
    subgraph 源代码
        A[main.c]
        a[utils.c]
        p1[...]
    end

    A --预处理 -E--> B[main.i]
    a --预处理 -E--> b[utils.i]

    subgraph 汇编代码
        C[main.s]
        c[utils.s]
        p2[...]
    end

    B --编译 -S--> C
    b --编译 -S--> c

    subgraph 机器码
        D[main.o]
        d[utils.o]
        p3[...]
    end

    C --汇编 -c--> D
    c --汇编 -c--> d
    机器码 --链接--> 可执行程序
    可执行程序 --> z([运行])

1.1 获取 Mingw-w64（Minimum GNU for Windows）

MinGW-w64 - for 32 and 64 bit Windows - Browse Files at SourceForge.net 下载 x86_64-win32-seh 并将其解压至一个合适的位置，其内部包含的就是编译器软件，bin/ 目录下就是可执行文件。

seh 是新发明的，而 sjlj 则是古老的。
seh 性能比较好，但不支持32位。 sjlj 稳定性好，支持32位。

将 bin/ 目录添加到环境变量 path 中。

1.2 完整地实现一个C语言程序

1.2.1 编写代码

创建 hello.c 文件，输入以下内容：

C
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#include <stdio.h>

int main() {

    printf("Hello World!\n"); // 打印 Hello World! 到控制台

    return 0;
}

这就是一个基础的简单C语言程序。

它其中包含以下内容：

  • 预处理器（Preprocessor）：

    C
    1
    #include <stdio.h>

    #include 语句用于引入其他C语言文件

  • 主函数（Main function）：程序运行的起始点

    C
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    int main() {
    // ...
}

  • 语句（Statements）：顾名思义，一句句话。

    C
    1
    printf("Hello World!\n");
    C
    1
    return 0;

  • 注释（Comments）：不会被执行的内容，用来为代码做标注、解释。

    C
    1
    // 打印 Hello World! 到控制台
1.2.2 完整地进行一次编译操作
  1. 预处理
Bash
1
gcc -E hello.c -o hello.i
  • -E 表示进行预处理操作
  • -o xxx 表示设定输出文件为 xxx

可以发现，#include <stdio.h> 其实是把 stdio.h 文件（可以在编译器目录中找到)的内容插入到了文件当中。 预处理其实就是一些关于文本字符串插入替换的操作。

  1. 编译
Bash
1
gcc -S hello.i -o hello.s
  • -S 表示进行编译操作

得到的汇编语言代码：

Text Only
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 .file   "hello.c"
 .text
 .def    __main; .scl    2;  .type   32; .endef
 .section .rdata,"dr"
.LC0:
 .ascii "Hello World!\0"
 .text
 .globl  main
 .def    main;   .scl    2;  .type   32; .endef
 .seh_proc   main
main:
 pushq   %rbp
 .seh_pushreg    %rbp
 movq    %rsp, %rbp
 .seh_setframe   %rbp, 0
 subq    $32, %rsp
 .seh_stackalloc 32
 .seh_endprologue
 call    __main
 leaq    .LC0(%rip), %rcx
 call    puts
 movl    $0, %eax
 addq    $32, %rsp
 popq    %rbp
 ret
 .seh_endproc
 .ident  "GCC: (x86_64-win32-sjlj-rev0, Built by MinGW-W64 project) 8.1.0"
 .def    puts;   .scl    2;  .type   32; .endef
  1. 汇编
Bash
1
gcc -c hello.s -o hello.o
  • -c 表示进行汇编操作

如果再用文本编辑器打开，会看到很多乱码，因为 .o 文件内容已经是二进制机器码的形态了，如果用十六进制编辑器打开可以看到我们在程序中写的 Hello World! 字符串常量：

  1. 链接
Bash
1
gcc hello.o -o hello

直接使用 gcc 会自动完成所有步骤 见下面1.2.3↓。

得到 hello.exe。

可以使用 ./hello.exe 来运行，得到输出：

1.2.3 一步到位的编译
Bash
1
gcc hello.c -o hello

二、一些基础内容

C语言 中，每一个 语句（Statement） 都以分号结尾。

2.1 注释

单行注释：

C
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// 被注释掉的文字不会以及 “//” 都不会被运行

多行注释：

C
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/*
被这两个符号围起来的部分以及他们自己
都
不会
被
执行
*/

2.2 输出

见 [[『C语言简明教程』1. 变量、输入输出 咕咕咕]]

2.3 算术运算符

算术运算符 名称/含义
+ 加
- 减
* 乘
/ 都是整数时为整除，有一个是小数是是正常除法
% 取模（前者除以后者的余数）

至此，你已经踏入 C 的大门了。

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