C语言 - 第二章第一节 - C程序设计的初步知识

一、第一个程序 Hello, World!

  “Hello, World!”不仅是编程教学的起点，更是连接技术、文化与历史的纽带。它见证了编程语言的演变、开发工具的进步，以及程序员社区的集体智慧。正如前人所述：“所有编程者学习编程的第一步就在于此”，它的地位无可替代，是每位开发者共同的“编程成人礼”。既如此，让我们来看看 C 语言中的第一步要如何编写。

#include<stdio.h>

int main()
{
	printf("Hello,World!");
	/*This is your first C Program*/
}

   此时控制台中会输出如下内容

二、参数解释

   我们来逐行解释一下这个基本的程序：

1. #include<stdio.h>

• 作用：像“借工具”一样，引入一个叫 stdio.h 的工具包。其中 #include< > 这种系列叫做预处理命令
• 比喻：
  假设你要做一道菜，但厨房里没有锅，这时候你必须先去工具间拿锅。#include<stdio.h> 就像“去工具间拿锅”，其中 #include< > 表示你需要去拿一个锅，stdio.h 是用来干什么的锅，它告诉你程序需要一些基本的工具（比如输出文字到屏幕的功能）。
• 为什么需要它？
  因为 printf（后面会讲）是这个工具包里的一个工具，没有它，计算机就不知道 printf 是什么。

---

2. int main()

• 作用：告诉计算机“我的程序从这里开始执行”。
• 比喻：
  这是你写的故事的第一章，也是唯一一章。计算机总是从这里开始读你的程序。
• 分解解释：
  • int：表示这个“章节”最终会告诉计算机一个整数（比如 0 表示成功，1 表示失败）。
  • main：这是章节的名字，所有 C 程序都必须有一个叫 main 的章节，否则计算机不知道从哪里开始。
  • ()：暂时不用管，可以理解为“章节的开关”。

---

3. { 和 }

• 作用：包裹代码块，告诉计算机“这部分代码属于 main 章节”。
• 比喻：
  { 是“打开章节的开关”，} 是“关上开关”。所有写在中间的代码都会在程序运行时执行。
• 例子：

  int main() { // 开关打开
      // 这里的代码会被执行
  } // 开关关闭

---

4. printf("Hello,World!");

• 作用：让计算机在屏幕上显示文字。
• 比喻：
  这是你在屏幕上“写一句话”的命令。printf 是一个预定义的“写字工具”，就像打印机一样。
• 分解解释：
  • printf：工具的名字，来自刚才的 stdio.h 工具包。
  • ("Hello,World!")：告诉 printf 要写的内容是什么，用双引号括起来。
  • ;：表示这条命令结束，就像句号一样。没有它，计算机就会迷糊！

---

5. /*This is your first C Program*/

• 作用：写注释（不会影响程序运行）。
• 比喻：
  这是给程序员自己或别人看的“便签纸”，计算机完全忽略它。
• 为什么需要注释？
  比如你写了一段复杂的代码，过几天忘了自己写的是什么，注释就是提醒自己或别人：“这里我做了什么”。

---

6. return 0;

• 作用：告诉计算机“程序执行完毕，结果是成功”。
• 比喻：
  这是你在故事的最后一页写“故事结束”，并告诉读者“结局是好的”。
• 为什么是 0？
  • 在 C 语言中，return 0; 表示程序成功结束。
  • 如果程序出错了，可以返回其他数字（比如 return 1; 表示出错）。

---

整个程序的执行流程

1. 计算机打开你的程序，先读 #include<stdio.h>，准备好工具包里的工具。
2. 进入 main() 章节，开始执行里面的代码。
3. 执行 printf("Hello,World!");，在屏幕上显示 Hello,World!。
4. 执行 return 0;，告诉计算机“任务完成，结果是成功”。
5. 程序结束。

---

常见问题解答

1. 为什么要有 #include<stdio.h>？
   因为 printf 不是 C 语言的“内置功能”，必须通过 #include 借用工具包里的工具才能使用。

2. 为什么 main 必须写成 int main()？

   • int 表示这个函数最终会返回一个整数（比如 0）。
   • main 是程序的入口点，必须这样写，否则计算机不知道从哪里开始。

3. 注释可以写在哪里？
   可以写在代码的任何地方，但必须用 /* 和 */ 包裹，或者用 // 写单行注释（比如 // 这是我的注释）。

4. 为什么要有分号 ;？
   分号是 C 语言的“句号”，告诉计算机“这条命令结束了”。没有它，计算机就会迷糊，报错。

---

三、格式特点

1. 习惯上用小写字母，对大小写敏感

  即在 C 语言程序中，大写的 ADD 和小写的 add 和混合写的 Add是不同的东西

---

2. 不使用行号，无程序行概念

在 VSC 中，我们可以看到，在我们编辑的代码的左侧，有这样一些数字

  这些数字表示 行号，行号主要用于定位代码位置（比如调试时报错会提示错误行号），但它本身不影响程序的执行逻辑。比如，我们可以把程序全部写在一行里面，如下：

#include<stdio.h>int main(){printf("test");return 0;}

  写出超级长的一行，C 语言也可以执行。因为，C语言的执行顺序完全由代码的语法结构（如函数、语句、控制结构）决定，而不是行号。但是对于人类程序员来说，这要是看功能的话只能去找{}和；了，非常头大，所以我们才要去分行写，即使他没有程序行的概念。
  没有程序行这一点与行号相对应，比如经典的 BASIC 编程，作为一种直译式的编程语言，在完成编写后不须经由编译及连结等手续即可执行。他就必须严格按照一行只有一条语句，或者每行代码必须严格对应一个“程序行”，否则会报错。例如

10 PRINT "HELLO" ' 第10行 
20 GOTO 10 ' 第20行

  这里的行号是语言本身的语法组成部分，程序会严格按照行号顺序执行。
  而我们的C语言的语句可以跨多行书写，也可以在一行中写多条语句（用分号分隔）。例如：

int a = 10 + 
//这条语句跨两行 
20; 
// 也是可以执行的 
printf("Hi"); printf("World"); 
// 一行写两条语句（用分号分隔）

  C语言以语句为单位，而不是“程序行”。只要语句的语法正确（如以分号结尾），代码如何换行无关紧要。所以你甚至可以整一堆花活

---

3. 可使用空行和空格

   先看如下实例：

#include <stdio.h>
int main() {

	// 定义变量
	int a = 10;
	int b = 20;
	int sum;
	
	// 计算和
	sum = a + b;
	
	// 输出结果
	printf("The sum of %d and %d is %d\n", a, b, sum); 
	return 0; 
}

  我们把它放在 VSC 里面看看行号

  我们可以清晰地看到第 2、8、11、14 行都是没有东西的，而我们的 a=10 或者 Printf 里面每个词之间加了一个空格。我们运行之后得到如下输出：

The sum of 10 and 20 is 30

  可以看到依旧可以正常运行。所以可以得出如下结论：

1. 空行的使用：

   • 在变量定义、计算逻辑和输出结果之间插入空行，将代码划分为清晰的逻辑块。
   • 作用：通过视觉分隔增强代码结构，便于快速理解功能模块。

2. 空格的使用：

   • 赋值语句：int a = 10; 中在 = 两侧添加空格，使语法更易读。
   • 函数调用：printf("...") 的参数间（如 , a, b, sum）通过空格分隔，减少视觉混乱。
   • 作用：通过合理间距提升代码的可读性，减少语法理解成本。

---

4. 常用锯齿形书写格式

  锯齿形示例如下

#include <stdio.h>

  

int main() {

    for (int i = 1; i <= 3; i++) {

        printf("Outer loop iteration: %d\n", i);

  

        for (int j = 1; j <= 2; j++) {

            printf("  Inner loop iteration: %d\n", j);

        }

    }

  

    return 0;

}

  “锯齿形书写格式”通常指通过代码缩进形成的层次化结构，每一层代码向右缩进，形成类似“锯齿”的视觉效果。这种格式能清晰展示代码的嵌套关系，提升可读性。我们通常第一层级顶格，第二层级用一个 TAB 或者 4 个空格，第三层级两个 TAB 或者 8 个空格，以此类推的形成一层一层的结构。不过我更习惯 TAB，谁会去没事按空格呢。

---

四、结构特点

1. 函数与主函数

• 程序组成
  C 语言程序由一个或多个函数组成，每个函数负责特定任务。
  示例：

  void printHello() { printf("Hello, World!\n"); }  // 辅助函数

• 主函数唯一性
  程序必须且只能有一个主函数 main()，它是程序的入口点。
  示例：

  int main() { ... }  // 必须存在且唯一

• 执行流程
  程序从 main() 开始执行，其他函数通过嵌套调用执行。
  完整示例：

  #include <stdio.h>
  
  void printHello() { printf("Hello, World!\n"); }
  
  int main() {
      printHello();  // 调用辅助函数
      return 0;
  }

---

2. 程序语句

• 语句定义
  C 程序由语句构成，每条语句执行一个操作。
• 分号终止符
  每条语句必须以分号 ; 结尾。
  示例：

  int a = 5;         // 变量声明与初始化
  a = a + 1;         // 表达式语句
  printf("%d\n", a); // 函数调用语句

---

3. 注释

• 注释语法
  使用 /* ... */ 表示多行注释，不能嵌套。
• 编译忽略
  注释内容在编译时会被忽略，不生成代码。
  示例：

  #include <stdio.h>
  
  int main() {
      /* 这是多行注释，不会被编译 */
      int x = 10;  // 单行注释（// 语法也可用）
      printf("x = %d\n", x);
      return 0;
  }

---

4. 预编译命令

预编译命令以 # 开头，用于在编译前对代码进行处理（如包含头文件、定义宏等）。以下是常见预编译命令及示例：

---

1. #include

作用：包含头文件，引入外部函数、宏定义或类型声明。
示例：

#include <stdio.h>      // 包含标准输入输出库（系统头文件）
#include "myheader.h"   // 包含用户自定义的头文件（需提供路径）

---

2. #define

作用：定义宏（常量或代码片段）。
示例：

#define PI 3.14159      // 定义常量宏
#define SQUARE(x) (x * x)  // 定义函数式宏

int area = PI * SQUARE(radius);  // 使用宏计算面积

---

3. 条件编译命令

用于根据条件编译不同代码块，常见命令包括：

• **#ifdef / #ifndef**：检查宏是否定义。
• **#if / #elif / #else**：根据条件判断。
• **#endif**：结束条件编译。

示例：

#ifdef DEBUG  // 如果定义了DEBUG宏
    printf("Debug mode: value = %d\n", value);
#else
    // 无DEBUG宏时的代码
#endif

#if VERSION == 2  // 根据版本号选择代码
    printf("Version 2\n");
#elif VERSION == 3
    printf("Version 3\n");
#else
    printf("Unknown version\n");
#endif