news 2026/7/30 3:33:43

超详细 C 语言入门笔记｜原理、编译、规范全覆盖

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张小明

前端开发工程师

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超详细 C 语言入门笔记｜原理、编译、规范全覆盖

计算机基础

为什么学C语言需要了解计算机基础？

C语言是一门贴近硬件的编程语言，它允许直接操作内存地址和寄存器。如果不了解计算机的基本组成和工作原理，就很难理解C语言中的"指针"、"内存"、"编译"等核心概念。

计算机的组成

计算机的定义与组成

定义：能进行计算以及逻辑处理的设备。

组成：软件（计算机中运行的程序和数据），硬件（计算机的物理部件：内存条、CPU硬盘等）

计算机的六大部件
类型功能说明
中央处理器（CPU)负责控制指令执行和数据计算
内存用于临时存储程序运行时的指令和数据
输入设备指向计算机输入数据（如：键盘，鼠标，扫码枪等）
输出设备指将计算机处理结果输出（如：显示器，打印机等）
外存设备永久存储数据（如：硬盘，U盘等）
网络实现设备间的数据传输与通信
计算机的工作原理

程序存储：程序和数据预先存储在内存中

程序控制：CPU按照指令顺序逐条执行

计算机语言
语言类型特点
机器语言二进制代码，可直接控制硬件，效率最高
汇报语言用助记符表示机器指令，需通过汇编器翻译为机器语言
高级语言贴近人类自然语言，可读性强，需要编译/解释执行

C语言简史与特点

2.2.1 C语言的起源

  • 其前身是 B 语言；

  • B 语言由美国贝尔实验室的 Ken Thompson（肯·汤普森）于 1969 年开发，并用其编写了初版 UNIX 系统；

  • 1972 年，美国贝尔实验室的 Dennis Ritchie（丹尼斯·M·里奇）在 B 语言基础上开发出 C 语言，C 语言提供了丰富的数据类型和标识符，使程序编写更高效便捷；

  • 1973 年初，C 语言主体完成，汤普森和里奇随即用 C 语言完全重写了 UNIX 系统。

2.2.2 C语言的标准

为推动 C 语言规范化发展，美国国家标准协会（ANSI）于 1982 年成立委员会制定 C 语言标准：

年份标准名称说明
1989C89（ANSI C）ANSI 发布首个完整 C 语言标准
1990C90（ISO C）ISO 一字不改采纳 C89
1999C99ISO 发布修订完善后的标准
2011C11ISO/IEC 9899:2011
2018C18主要修复 C11 的技术漏洞
2023C23新增#embed、nullptr、typeof/typeof_unqual、constexpr增强、十进制浮点类型、空初始化器{}、属性语法[[]]等特性

2.2.3 C语言特点

  • 简洁高效，支持底层硬件操作（可直接访问内存地址，操作寄存器）

  • 可移植性强、符合标准的C程序可在不同平台（Windows、Linux、嵌入式设备）间轻松移植

  • 适合结构化编程，代码模块化程度高、容易维护、容易调试

  • 生成代码质量高、执行速度快（接近汇编语言）

C语言程序的开发过程

开发的三个步骤

1.编辑：由程序员编写的源代码程序（.c文件）

2.编译：由编译器将源代码转换为计算机可执行的二进制指令文件

3.运行：由操作系统加载并执行二进制程序

C语言程序编译的过程

编译的四个过程：

编译步骤功能说明命令文件类型转换
预处理是处理宏定义（#define），头文件（#include）、注释等，将头文件内容直接拷贝到当前文件。预处理需要用到预处理器gcc -E *.c -o *.i.c→.i
编译对预处理后的代码进行语法分析，语义检查，生成汇编语言代码。编译要用到编译器gcc -S *.c -o *.s.i/.c→.s
汇编将汇编代码转换为二进制代码，生成目标文件。汇编要用到汇编器gcc -c *.s -o *.o.s→.o
链接将目标文件与系统库文件、其他目标文件合并，生成可执行文件。链接要用到链接器gcc *.c -o *.o→可执行文件

C语言的基本结构

简单C语言程序

示例代码

/************************************************************************* > File Name: dem01.c > Author: XXX > Description:程序结构：第一个C语言程序，输出 Hello World > Created Time: 2026年07月27日 星期一 20时35分42秒 ************************************************************************/ ​ #include <stdio.h> //引入输入输出标准库头文件 ​ int main(int argc,char *argv[]) //主函数：一个 .c 程序里有且仅有一个 { printf("hello world\n"); // C标准库提供的函数：向控制台输出 Hello World! \n是换行的意思，需要引入<stdio.h> ​ return 0; } ​ //运行结果 hello world

CV大法：

  • Linux终端 → Windows：Ctrl + Shift + C→Ctrl + V

  • Windows → Linux终端：Ctrl + C→Ctrl + Shift + V

程序结构分析

  • 注释：用于解释代码逻辑，仅给程序员阅读。注释在编译的早期翻译阶段(预处理阶段)被替换为空格，不参与后续编译。

  • 预处理指令：以#开头，用于包含头文件、宏定义等，如#include <stdio.h>，#define PI 3.14159

  • 主函数（main函数）：程序的唯一入口，由操作系统通过程序启动机制自动调用，不能被程序员自定义函数调用。

  • 函数组成：

    • 函数头：说明函数的返回值类型、函数名和参数列表。在C语言中，int main(void)明确表示无参数，int main()表示参数未指定（与C++不同，C中二者语义有区别）。若无参数，建议统一使用int main(void)或int main(int argc, char *argv[])

    • 函数体：用{}括起来，包含变量声明和语句执行的部分（语句以;结尾）

函数调用语句：调用已定义的函数（如：printf，是标准库中的输出函数）

C语言的程序规范

格式缩进

推荐缩进4个空格（或配置编辑器将Tab键显示宽度设为4个字符），统一代码层级。

足够注释

对于关键代码（如函数功能、复杂逻辑、变量含义）添加注释。

适当空行

预处理指令与函数之间、函数与函数之间、全局变量与函数之间添加空行，区分代码模块。

示例代码

/************************************************************************* > File Name: demo02.c > Author: XXX > Description: 编程规范：宏定义与空行使用示例 ************************************************************************/ // 包含头文件，预处理时，会将对应的.h文件代码全部拷贝到当前文件位置 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> ​ // 宏定义：预处理阶段，会使用宏值替换掉宏名称，称作宏展开 #define R 2 // 定义一个半径 #define PI 3.14159 ​ int main(int argc, char *argv[]) { // 向控制台输出hello world! printf("hello world!\n"); ​ // 计算圆的面积 double area = PI * R * R; //预处理：double area = 3.14159 * 2 * 2 printf("%lf\n", area); ​ return 0; } ​ //运行结果 hello world! 12.566360

{}对齐

#不推荐以下分格（多用在Java） int fun(){ ... } ​ #推荐风格（多用于C/C++） int fun() { ... }

分层缩进与模块化

函数体内的代码按逻辑层次缩进，复杂逻辑拆分模块化

int fun() { if (...) { for(...) { printf(); } } if (...) { printf(); } }

单句单行

不将多条语句写在同一行

int main() { // 不推荐的写法 printf("第1行\n"); printf("第2行\n"); printf("第3行\n"); // 推荐的写法 printf("第1行\n"); printf("第2行\n"); printf("第3行\n"); }

标识符命名

函数名、变量名等都叫标识符，命名要见名知意，使用英文单词或短语，避免无意义的字母

int main() { // 不推荐的写法 int a = 21; int b = 168; int c = 190; // 推荐的写法 int age = 21; // 年龄：21 int height = 168; // 身高：168 int weight = 190; // 体重：190 return 0; }

C语言中的注释

C语言中代码注释分为单行注释和多行注释，不参与代码编译，在预处理前计算机系统就删除了。

注释分类语法格式使用场景
单行注释用//开头，注释到这一行结束变量说明，常量说明，函数调用语句等
多行注释用/* 注释内容 */，可跨行注释，但不能嵌套头文件说明，函数功能说明等

示例代码

#include <stdio.h> ​ int main(int argc,char *argv[]) { //单行注释 //printf("int的大小=%ld\n",sizeof(int)); ​ //多行注释 /*int a=10; printf("%d\n",a);*/ ​ return 0; }

备注：文档注释（扩展）：本质上还是多行注释，用于生成标准化文档，格式更规范，一般替代传统的多行注释。

示例代码

/** * @brief 函数名：main * @author 开发者姓名 * @date 开发时间 * @param argc 解释参数 * @param argv 解释参数 * @return 返回值说明 */
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