第一个C语言程序（从Hello World开始）

￡神魔★判官ぃ 2023-09-28 16:33 148阅读 0赞

程序员之间有一个约定俗成的习惯，我们在学习任何编程语言时，所写的第一个程序，就是在显示屏上打印一行字符`“Hello World”`。

这个习惯出自哪里呢，首先回顾C语言的历史，就可以了解到这个习惯的出处。

1972年，C语言 由Dennis Ritchie及其同事在贝尔实验室创立。而后，C语言的设计者Dennis Ritchie和著名计算机科学家Brian W. Kernighan，联合编著了一本介绍C语言及其程序设计方法的权威性经典著作——《The C Programming Language》。

书中的第一个示例程序，就是在屏幕上输出一串字符`“Hello World”`。

至今，众多编程语言教材也沿袭了这个习惯。所以，如果你有看过`Java`，`PHP`，`Go`等编程语言的教材，就会发现它们的第一个示例程序也是`“Hello World”`。

可见大家还是非常认可这个习惯，并在自己的著作中延续了这个传统。

**尽管没人能够科学地解释为什么 `Hello World` 如此地流行，但是，`Hello World` 程序的确在计算机发展历史上成为了一个具有重要意义的里程碑。**

环境准备：[C语言开发环境安装][C]

> 示例代码：
> 
>     #include <stdio.h>
>     
>     int main(){
>          
>        printf("Hello World");
>        return 0;
>     }

示例代码的效果：这个程序所实现的效果很简单，就是在屏幕上输出了一行字符`"Hello World"`。

### 1. 主函数 ###

首先，主函数 main ，一个标准的主函数如下：

int main() // 这是主函数 
    {
         
        return 0; // 主函数返回值 
    }

`main`在C语言里面表示一个主函数。

双斜杠后面的为 **注释** ，一般来说，注释用于标注这段代码的用途或解释思路等。因为注释不会被当作代码进行编译，所以无论添加什么注释内容，都不会对代码的实际运行产生任何影响。

### 2. 什么是函数？ ###

数学领域中的 **函数** ，与编程语言中的 **函数** 完全不同。

在编程语言里面，你可以把函数看做一个盒子，这个盒子有如下几个特性：

1.  开始执行时，函数可以被输入一些值
2.  执行过程中，函数可以做一些事情
3.  执行完成后，函数可以返回一些值

以上边的示例代码为例进行解释：

1.  主函数什么都没有输入 (`main()`：输入参数为空)
2.  主函数打印了一行字到屏幕上（`printf("Hello World");`）
3.  主函数返回了0（`return 0;`）

其中， `int` 表明了函数的 返回值类型 为整数类型， `int` 是 `integer`（整数） 的缩写。这是由语言标准规定的，不可以写成别的单词。

`main` 是 函数名 ， `main` 后面的括号 () 内为输入参数，目前为空。  
`return` 后跟函数的 返回值 ，为0。而0是一个整数，和函数名前面的 `int` 对应。

> 总结函数的写法公式:
> 
>     函数返回值类型 函数名(函数输入参数值) {
>           
>        做点什么事情 
>        return 函数返回值; 
>     }

被花括号包括的被称为 函数体 ，注意函数体一定要被花括号包括且不可省略。花括号上面的函数名、函数参数及返回值被称作 函数头 。

### 3. 写一个自己的函数 ###

需求：根据上面的函数写法的公式，写一个两个整数加法的函数。这个函数需要做到：输入两个整数，返回它们相加的结果。

这个既然这个函数是用于计算加法的，我们把函数名取名为 `add` 。当然自定义函数的函数名可以按照自己的喜好来写，就算写成`aaaaa`也行。不过，为了函数名拥有**语义化**，方便人阅读理解，我们一般使用英文来作为函数名。

// 这一段代码被称之为add函数的函数定义 
    int add(int a, int b) {
         
        return a + b; 
    }

解释：定义一个返回值为`int`类型(整型)的函数，函数名为`add`,输入值为：`整数a`和`整数b`,  
返回值：返回两个整数的和，两个加数都是整数，所以结果也是一个整数。

这一段代码被称之为`add函数`的函数定义。

### 4. 主函数是整个C语言程序的入口 ###

`add函数` 能直接运行嘛？答案是**不行的**。

所有的C语言代码都有一个起始入口，而这个入口就是 `主函数main` 。进入了主函数以后，才能经由主函数来调用其他函数。

**这也意味着，每个C语言代码，只能有且只有一个main函数。**

> 稍作修改后的代码：
> 
>     #include <stdio.h>
>     
>     int add(int a, int b) {
>          
>        return a + b;
>     }
>     
>     int main() {
>          
>        int result;
>        result = add(2, 3);
>        printf("%d", result);
>        return 0;
>     }

当程序运行时，首先会进入 主函数main 。接着调用我们刚刚编写的 add函数 了。我们传了2个值分别是整数2和3给 add函数 。

函数的定义中规定了需要传a、b，2个参数，我们调用的时候，也必须传2个，并且类型也需要尽量一致，否则编译可能会报错。（若类型不同，编译器会尝试自动类型转换。自动类型转换失败则会编译失败。）

![在这里插入图片描述][37f5b77723fe4012807add9cfa26bbb8.png]

**问题：** 主函数是被谁调用的？主函数的返回值必须是 int 吗？

**回答：** 主函数在程序开始的时候被自动调用，不需要在程序内主动调用主函数。而主函数的返回值会返回给调用这个程序的程序。

C语言标准中规定主函数有返回值且必须是 int 。如果程序正常结束，一般将返回值设置为0。

### 5. 要调用函数，必须先知道函数 ###

编译器会从代码开始，按照从上往下的顺序阅读代码。

编译器首先看到了一个函数的定义，描述了一个叫 `add` 的函数。接着，在 `main` 中需要使用 `add` ，由于编译器已经知道了 `add` 的定义，因此编译器可以正常编译通过。(ps：**先定义，后使用**)

如果将函数的定义和函数调用顺序反过来会怎样呢？

首先，编译器看到了 `add` 这个名称，编译器会很疑惑， `add` 是什么呢？编译器无法理解 `add` 究竟是什么。因此，编译器将报错，并停止编译。

![在这里插入图片描述][0ba68306fcc74845ab1917072402dbc8.png]

### 6. 什么是变量？ ###

在 `add函数` 计算完毕之后，需要有一个东西来接受 add 返回回来的值。所以，我们在 add 前面声明了一个 `int整型` 的 `变量` 。

**什么是变量呢**？你可以把它看做一个空箱子，里面可以装任何其他的和它类型一致的值。

`result` 只是我们给它起的一个名字，当然，可以任意起名。比如叫`he`，叫`xiangzi`，都可以(ps：**起名要有语义性**)。

我们把 `add`返回回来的5，装进了 `result` 。因此， `result` 里面装着的值是5了。

**= 等号**，在C语言中是 赋值运算符，它有把右边的值装进左边变量的功能了。和函数一样，这里的等号和数学里面的等号，也是有很大不同的，它并不是相等的意思。

赋值运算符：将符号右边的值，装进左边的变量的一种运算符。

上边写的示例就是`add函数` 接受2,3为输入，返回5，被赋值号 = 赋值给 `result` 的流程。

那能不能这样写呢？去掉 `int result`; 这一条。

int main() {
         
        result = add(2, 3); 
        printf("%d", result); 
        return 0; 
    }

答案是不行的，变量必须先声明后使用。

编译器看到 `result` 这个名称，但是从未见过 `result` 的定义时，肯定也会疑惑它究竟是个什么类型的变量，甚至它有可能不是变量而是一个函数。这样，编译器只能遗憾地给出一个编译错误的提示，并结束编译了。

>     int result;
> 
> 必须像上面这样，声明有一个变量，名字叫 `result` ，类型是 `int` 。接下来，编辑器就能记下 `result` 为一个 `int` 类型的变量。在后面的代码中，即可愉快地使用这个 `result` 变量了。

### 7.标识符 ###

在前面的代码中，由我们自己命名，用于指代某一个实体的名称，例如:`add`，`result`，函数的参数a，b都是一个 标识符 。

标识符由我们自己命名的一个特殊标识，用于表示一个变量、函数或其他实体的名称。

例如：前面我们的自定义函数取名为`add`是为了清晰地表明函数意图。而将变量命名为`result`，也是为了表明变量内保存的是`函数返回的结果`。

并且，要让编译器能够识别标识符，必须进行声明或定义。例如，add被定义成了一个函数，result， a，b被声明成了一个整数类型变量。如果编译器遇到未经定义或声明的标识符，将会无法理解这个标识符具体是一个什么实体的名称而报错。

在C语言中，标识符的可以按照你的喜好自己随意命名，但是必须遵循以下规则：

标识符可以用小写字母、大写字母、数字和下划线来命名。但是，标识符的第一个字符必须是字母或下划线，而不是数字。并且，标识符区分大小写。

### 8. 关键词 ###

问题：`int`是一个 标识符 吗？  
答案：不是。首先int并不是我们随意命名的，其次int并不是任何实体的名称。

`int`是C语言中的一个 关键词 。

关键词 是在语言标准中规定的，并且在代码中有特殊意义和用途。因此，关键词不能作为一个标识符来使用。

C语言中的关键词如下表所示。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th></th> 
   <th></th> 
   <th></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>auto</td> 
   <td>_Bool*</td> 
   <td>break</td> 
   <td>case</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>char</td> 
   <td>_Complex*</td> 
   <td>const</td> 
   <td>continue</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>default</td> 
   <td>restrict*</td> 
   <td>do</td> 
   <td>double</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>else</td> 
   <td>enum</td> 
   <td>extern</td> 
   <td>float</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>for</td> 
   <td>goto</td> 
   <td>if</td> 
   <td>_Imaginary*</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>inline*</td> 
   <td>int</td> 
   <td>long</td> 
   <td>register</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>return</td> 
   <td>short</td> 
   <td>signed</td> 
   <td>sizeof</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>static</td> 
   <td>struct</td> 
   <td>switch</td> 
   <td>typedef</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>union</td> 
   <td>unsigned</td> 
   <td>void</td> 
   <td>volatile</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>while</td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 9. 什么是字面常量？ ###

问题：那么，像2，3，这种数值，需不需要声明呢？  
回答：不需要，他们是 `常量` ，无法被更改。并且一旦被写出来，就已经知道它们是整型int类型的常量了。

同样的， 字符串字面常量 也不需要被声明，例如：`"Hello World"`。被双引号包裹的，我们认为它是一个字符串，以区别于数值。

变量我们可以通过赋值来更改，常量不能更改，所以不能对它进行赋值。

2 = 3; // 错误 
    "Hello" = "World"; // 错误

### 10. printf函数 ###

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

和 `add` 一样， `printf` 也是一个函数，但是这个并不是一个自定义函数，而是一个系统自带的函数。  
我们把字符串字面常量 `"Hello World"` 传给了 printf函数 。运行代码时，我们在屏幕上看到了这行字  
符。显然， `printf函数` 的作用就是将字符串输出到控制台上了。

`printf` 由单词 `print`（打印） 和单词 `format`（格式） 的首字母`f`组成，意为 格式化打印。

在早期，计算机的输出主要是靠连接打印机将字符打印在纸张上。而如今，计算机的输出大部分都在屏幕上实现。但是`print`这个词却被保留了下来。有时候我们会沿用打印这种说法，而实际上，我们是在屏幕上的控制台中输出字符。

`printf`函数更多用法

int main() {
         
        int result; 
        result = add(2, 3); 
        printf("%d", result); 
        return 0; 
    }

比较两段代码，我们写 `Hello World` 时只传了1个参数给 `printf` ，但为什么在 `add`函数 后却能传2个给它呢？函数定义的参数个数和类型需要和函数调用时候的保持一致吗？

`printf` 是一个很特别的函数，它是一个 变参函数 ，所以可以接受可变数量和类型的输入参数。这里我们无需太过关心怎样写一个可变参数函数，暂时只需要使用它即可。

通过如下示例，我们可以简单了解 `printf`函数 的更多用法。

> 用于打印一个整数：printf(“%d”, 整型int);
> 
>     printf("%d", 12345);

> 用于打印两个整数：printf(“%d\\n%d\\n”, 整型int1, 整型int2);
> 
>     // \n表示换行，就是从下一行开始再继续打印 
>     printf("A=%d\nB=%d\n", 123, 456);

总结一下 `printf` 的公式  
**printf(“XXX占位1 XXX 占位2 XXX占位3”, 替换1, 替换2, 替换3);**

`printf` 的第一个参数必须是 字符串 ，这里我们传入了一个字符串字面常量（被双引号包裹）。其中，占位用 `%`转换操作 表示。例如：整型`int`的占位符为 `%d` 。后面的替换参数，会依次替换前面的占位。 `printf`是一个变长参数函数，只要第一个字符串参数占位符写对了，后面可以加任意多的替换参数。

![在这里插入图片描述][70013d4d54814a67984c920a682b4d93.png]

### 11. \#include命令 ###

`printf函数` 并不是我们定义的函数，而是系统自带的函数。这个函数被写在文件 stdio.h 中，我们要使用 printf 就必须先让编译器理解 printf 。

假定 `printf` 的函数定义写在文件 `stdio.h` 中，用 `#include` 命令，可以将文件 `stdio.h` 的代码复制到我们的代码中。

**ps**：`stdio.h`里面并未定义`printf函数`，但是它里面有`printf函数`的函数声明。初学者可以理解为`stdio.h`里面，写了`printf`的函数定义。

[C]: https://blog.csdn.net/weixin_43847283/article/details/125921908?spm=1001.2014.3001.5501
[37f5b77723fe4012807add9cfa26bbb8.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/37f5b77723fe4012807add9cfa26bbb8.png
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