C学习-第一个C语言（一）

学习C语言语法的目的：就是能够利用C语言编写程序，然后运行程序跟硬件（计算机、手机等硬件设备）进行交互。由于我们的最终目的是学习iOS开发，学习iOS开发的话必须在Mac系统下，因此我就在Mac系统环境下开发C语言程序，而不是在Windows环境下。

一、编写第一个C语言程序-Hello World

1.用什么工具写代码

首先我们要做的肯定是写代码，在代码里面说清楚想要计算机做出怎样的操作。其实写代码就像平时写文章一样，只是在电脑上写一些文本内容，那用什么工具来写代码么？平时我们在Windows中写文章，可以用记事本、Word等文本编辑工具。在Mac中呢，我们可以安装一些文本编辑工具来写代码，比如Sublime，Xcode，这里我们先用Sublime来写一个简单的程序，进行编译，链接，执行，进行一个完整运行流程的演示，或者以后用 Xcode 进行快捷开发学习。

2.写代码

1> C程序由函数构成

写代码之前，你首先要知道：任何一个C语言程序都是由一个或者多个程序段（小程序）构成的，每个程序段都有自己的功能，我们一般称这些程序段为“函数”。所以，你可以说C语言程序是由函数构成的。

比如你用C语言编写了一个MP3播放器程序，那么它的程序结构如下图所示：

从上图可以看出：函数就是用来实现某个功能的程序段，每一个函数都有自己的功能。因此，你应该把实现某个功能所需的代码都写在函数中。比如，有个函数的功能是播放MP3，那么播放MP3的代码都应该写到这个函数中。
当调用（执行）一个函数时，计算机就会按顺序执行函数中的所有代码，从而展示函数所实现的功能。
一般来说，我们会将不同的功能交给不同的函数去实现。比如，将暂停播放MP3的代码写到一个函数中，将停止播放MP3的代码写到另一个函数中。因此，一个C程序中可能会有很多的函数。

2> C程序的入口

前面说到：一个C程序中可能会有很多的函数，这样就会有个疑问：当我们运行整个程序时，在众多函数中，计算机会先执行哪个函数呢？也就是说，一个C程序的入口在哪里？我写了几千行的代码，应该先从哪一行代码开始执行啊？是从第一行代码还是从最后一行代码开始执行啊？

其实，C程序的入口是一个名字叫做main的函数，简称main函数。（为了区分函数，每一个函数都有一个名称）也就是说，不管整个程序中有多少个函数，都是先执行main函数。不管main函数写在文件中间，还是文件末尾，也都是先执行main函数。

需要注意的是：

如果一个C程序中没有main函数，那么这个程序就不具备运行的能力。连程序的入口都没有，还运行什么？
一个C程序中只能有一个main函数。想象一下也知道，如果有多个main函数，究竟先执行哪一个main函数呢？这会让计算机无法选择

3> 编写main函数

现在已经知道，要想运行一个C程序，必须有一个main函数，接下来就在文本编辑工具中编写一个main函数。main函数的格式大致如下：

int main()
{
   return 0;
}

第1行的int暂时不用去理解，先认为是main函数的固定写法
第1行的main是函数名称，main后面的一对小括号()是函数的标志，绝对不能缺少！而且这对小括号是“英文括号()”，不是“中文括号（）”！
第2行开始，有一对大括号{}，函数内部的代码都要写到这对大括号里面。每一个函数都有一对{}，{}里面的内容可以称为“函数体”。
在第3行添加了一行return 0;，暂时不用理解它的意思，先认为是main函数的固定写法。
像第3行这种写在函数中的代码可以称为一条“语句”。写完一条语句后，要在尾部加上一个分号“;”，代表语句结束了

4> 编写输出语句

接下来在main函数中添加代码。

#include <stdio.h>

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

• 在第5行添加了一条语句printf("Hello Worldn");，这条语句的作用是让计算机在屏幕上输出用双引号""括住的内容：Hello World，后面的"n"是一个转义字符，表示回车换行，因此，输出Hello Wrold这一串内容后会自动换行。至于为什么这条语句要这样写？为什么这条语句能让计算机输出东西？这些疑问都先搁着，以后会详细解释。

• 为了保证第5行代码的正常使用，就在main函数的前面加了一行代码#include <stdio.h>，暂时不用去深刻了解它的意思，默默加上即可，注意，这里是不用加上分号";"的

• 当运行这个程序，就会先执行main函数，接着就会按顺序执行main函数大括号{}中的所有语句（第5行、第6行语句）

• 需要注意的是：main函数中所有语句都必须写在第6行return 0;语句的前面，先别问为什么，以后会详细介绍

3.保存为C程序的源文件

代码写完了，总得保存起来吧，保存为什么格式的文件呢？每个文件都有自己的拓展名，不同的拓展名就代表着不同类型的文件，比如.mp3代表着音频文件，.txt代表着文本文件。我们前面编写的C语言代码，应该保存为一个拓展名为.c的文件，这个.c文件称为C语言程序的“源代码文件”，也称为“源文件”。

按下快捷键 command + s，输入文件名（我这里叫做one.c），选择文件格式为c即可。

好吧，目前为止，我们的第一个C程序就算写完了。

二、编译程序

前面已经把程序写好了，迫不及待想做的事情肯定是运行程序，看看计算机会有什么反应。遗憾的是，前面编写好的 one.c 文件还不能够运行。计算机只能识别0和1组成的机器指令，你现在写的这些什么int、main这些英文，它是看不懂的。我们需要使用C语言编译器，将源文件翻译成只有0和1的二进制文件，这个翻译过程，我们称之为“编译”。

Mac系统上支持一款叫做gcc的编译器，gcc支持多种编程语言：C语言、C++、Objective-C、Java等。在后来，苹果公司自己开发了一款叫做clang的编译器，目标就是要超越gcc。我们这里就采用clang编译器来编译程序。要想在Mac中使用clang编译器，首先要安装一个命令行工具（Command Line Tools）

1.下载安装命令行工具

安装命令行工具的方式有2种。

1> 方式一：直接到苹果官网下载

先点击屏幕左上角的“苹果图标”，查看你的Mac系统版本

我的版本是 10.11.6，所以，我选择下载10.11版本的
Command_Line_Tools_macOS_10.11_for_Xcode_8.2.dmg

2> 方式二：先到苹果官网下载安装Xcode，然后打开Xcode，我们可以看到Xcode8.1版本已经自带了编译器工具，所以，不需要我们再次安装了。

2.打开终端

安装完命令行工具后，就可以使用clang编译器了。那怎么使用clang呢？通过在“终端”中输入相应的clang指令来启动编译器。
先进入我们的项目目录one.c路径：

➜  ~ cd /Volumes/MacSysterm/workspace/C/demo

4.输入编译指令，编译one.c文件

输入指令：cc -c one.c , 然后敲回车

指令 cc -c 表示编译某个源文件，后面跟上源文件的名称或者全路径。

如果敲完编译指令后，没有显示太多的信息，说明你编译成功了。编译成功后，会在终端所在的路径下生成一个二进制文件，称为“目标文件”，拓展名为".o"，文件名与源文件一致。one.c文件编译成功后就生成了one.o文件。

补充：在开发过程中，不可能将所有的代码都写在一个.c文件中，为了模块化开发，一般会将不同的功能写到不同的源文件中。如果要同时编译多个源文件，这样写：cc -c one.c two.c three.c。源文件编译之后，每个源文件都会生成对应的.o文件，比如two.c生成了two.o、three.c生成了three.o

5.编译器的语法检测

编译器除了能将.c源文件编译成.o目标文件之外，还有一个非常重要的功能：语法检测。跟英语一样，C语言也有自己的语法，如果你不按照C语言语法去写代码，那就无法编译成功。生成目标文件之前，编译器会先检查.c文件是否有语法错误，如果出现语法错误，会列出错误的总个数、错误原因和错误代码的行号，这时候就不会产生目标文件；必须修正相应的语法错误，重新编译成功后，才会生成目标文件。

接下来我把代码故意写错，第3行把int写成了intt，第5行语句少了一个分号";"

三、链接程序

1.什么是链接

源文件编译成功后，会生成一个.o目标文件，这就是一个二进制文件，但是，还是不能运行。目标文件不能运行的主要原因有2个：

1> 在开发过程中，不可能将所有的代码都写在一个.c文件中，为了模块化开发，一般会将不同的功能写到不同的源文件中。源文件编译之后，每个源文件都有对应的.o文件，比如two.c生成了two.o、three.c生成了three.o，这些.o文件都不能单独运行，它们之间都有密不可分的关系，需要将所有相关联的.o目标文件组合在一起。

2> 除开组合所有的目标文件之后，还需要将C语言的函数库包含进来，才能生成可执行文件。

将所有相关联的.o目标文件、以及C语言函数库组合在一起生成可执行文件的过程，我们称为“链接”。

2.链接目标文件

在终端中输入指令：cc one.o , 然后敲回车。如果要同时链接多个目标文件，这样写：cc one.o two.o three.o

链接成功后，会生成一个可执行文件，默认的名称叫做“a.out”。由于我们是在mac系统下生成了可执行文件，mac系统是基于UNIX系统的，所以这个文件只能在UNIX系统中运行。如果是在Windows环境下，生成的可执行文件拓展名为".exe"。

3.更改可执行文件的名称

如果想更改可执行文件的名称，可以输入指令：cc -o one one.o，-o后面跟上可执行文件的名称，因此可执行文件的名称就变成了one

4.连续执行编译、链接

其实也可以在终端中直接输入：cc one.c , 会按顺序执行编译、链接两个操作。

这条命令产生一个名为"a.out"的可执行程序。中间会产生一个名为one.o的目标文件，但它在链接完成后会被删除。

如果想修改可执行文件的名称，跟前面是一样的，指令为：cc -o abc one.c , 可执行文件的名称为abc

四、运行程序

经过前面几个步骤后，终于生成了可执行文件，接下来就可以运行这个程序了。运行程序有2种方式：

1.在终端中输入指令运行程序

在终端中输入：./a.out，敲回车就可以运行这个程序。这里a.out是可执行文件的名称。

敲完指令后，你会发现屏幕上输出了一句“Hello World”。就这样，我们成功跟计算机来了一点小小的互动，它替我们输出了一句文字。

2.双击可执行文件

直接双击a.out文件，选择用终端来运行程序

五、总结

经过一番折腾，终于将第一个C程序运行成功了，总共有4个步骤：编写程序 -> 编译 -> 链接 -> 运行

需要注意的是：

• 中间某个环节出错了，那么就不会有后面的操作。比如编译出错了，那么就不可能有链接这个环节。

• 如果你对源代码进行了修改，那么需要重新编译、链接之后再运行程序，这样才能看到最新的效果。

六、使用Xcode开发C语言步骤

1.选择创建C项目

选择 Create A new Project

选择项目名称，然后选择 C 语言

2.选择Command Line Tool

选择 MacOS -》 Command Line Tool

3.编写程序

然后直接运行 run 即可编译C程序

七、指令汇总

这些指令不用去死记，大致有个了解，用到时再来查资料即可

1.编译单个c源文件，并产生一个目标文件

cc -c one.c

这条命令产生一个名为one.o的目标文件

2.编译多个c源文件，并为每个文件产生一个目标文件

cc -c one.c two.c three.c

这条命令产生3个目标文件：one.o、two.o、three.o

3.链接单个目标文件

cc one.o

这条命令产生一个名为a.out的可执行文件

4.链接多个目标文件

cc one.o two.o three.o

这条命令产生一个名为a.out的可执行文件

5.编译并链接一个c源文件

cc one.c

这条命令产生一个名为a.out的可执行文件。中间会产生一个名为one.o的目标文件，但它在链接过程完成后会被删除。

6.编译并链接多个c源文件

cc one.c two.c three.c

这条命令产生一个名为a.out的可执行文件。当编译的源文件超过一个时，目标文件便不会被删除。这就允许你对程序进行修改后，只对那些进行过改动的源文件进行重新编译。

7.编译一个c源文件，并把它和现存的目标文件链接在一起

cc one.o two.o three.c

这条命令产生一个名为a.out的可执行文件

8.上面那些可以产生可执行文件的指令均可以加上“-o name”这个选项，产生的可执行文件就叫做name

比如 cc -o abc one.c
这条指令会产生一个名为abc的可执行文件

9.执行可执行文件

./a.out

这条指令可以执行一个名为a.out的可执行文件