01_C语言学习路线与开发环境搭建

C语言学习路线与开发环境搭建一、本篇文章要解决什么问题你可能是第一次接触编程或者从其他语言转过来想学 C 语言。不管哪种情况摆在面前的第一个问题都是从哪开始这篇文章就帮你解决三个最实际的问题C 语言到底能干什么值不值得花时间学怎么在 Windows 上把 C 语言开发环境搭起来怎么写一个最简单的 C 程序把它跑起来学完这篇你的电脑上就有一个能用的 C 语言开发环境而且你能自己写出并运行第一个程序。后面的所有文章都建立在这个环境之上。二、先用一个简单例子理解很多教程一上来就讲 C 语言的历史、讲计算机组成原理。咱们换个方式——先看一个生活化的类比。写 C 程序就像做一道菜你得有一个厨房开发环境比如 Visual Studio你得写一份菜谱源代码.c 文件你得把菜谱给厨师厨师把它做成菜编译编译器把 .c 变成 .exe你品尝这道菜运行程序这篇文章要做的事就是帮你把厨房搭好然后带你做第一道菜——一个在屏幕上显示 “Hello, C Language!” 的程序。当你看到屏幕上出现这行字的时候就说明整个厨房→菜谱→做菜→品尝的流程全通了。三、核心知识点讲解3.1 C 语言适合什么人学如果你是以下情况之一C 语言非常适合你大学正在上 C 语言课需要系统地学会并考试想学单片机、嵌入式开发这些领域 C 语言是绝对主力想打牢编程基础以后学其他语言更快准备考研数据结构要用 C 语言描述对计算机底层原理感兴趣想搞清楚内存到底是怎么回事那 C 语言不适合什么情况呢你想两星期速成然后去找工作——C 语言没有那种拖拽控件就能出界面的开发方式你想做网页前端——那应该学 HTML/CSS/JavaScript你想做数据分析/AI——Python 上手更快C 语言的核心价值在于它让你离计算机更近让你理解程序底层到底是怎么运行的。3.2 本专栏完整学习路线我把整个学习过程分成了 5 个阶段总共 20 篇文章第一阶段入门基础第 1~4 篇 环境搭建 → 数据类型 → 输入输出 → 运算符 第二阶段流程控制与基础数据结构第 5~8 篇 分支结构 → 循环结构 → 数组 → 字符串 第三阶段函数与指针核心第 9~14 篇 函数 → 递归 → 指针入门 → 指针与数组 → 函数指针 → 字符串指针 第四阶段结构体与高级语法第 15~17 篇 结构体联合枚举 → 作用域存储类别 → 预处理多文件 第五阶段综合进阶第 18~20 篇 文件操作 → 位操作与动态内存 → 综合项目实战学习建议如果你是零基础按顺序学不要跳如果你学过一点第三阶段的指针是重点一定要认真看每篇文章后面的练习题一定要动手做光看是学不会编程的图1-1 C 语言学习路线图让读者对整体学习路径有直观认识。3.3 安装 Visual Studio 社区版在 Windows 上写 C 语言推荐使用 Visual Studio 2022 社区版。它是微软官方的集成开发环境IDE免费功能完整而且安装后就自带 C 语言编译器。安装步骤打开浏览器搜索 “Visual Studio 2022 Community 下载”进入微软官网下载安装程序双击运行在工作负荷选择界面勾选“使用 C 的桌面开发”注意这个选项虽然名字叫 C但它同时包含 C 语言的编译工具点击安装等待下载完成大约需要 6~8 GB 空间耗时取决于网速安装完成后可以选择以后登录直接跳过常见问题为什么选使用 C 的桌面开发而不是别的因为 C 语言和 C 共用同一套编译工具链这个选项里的 MSVC 编译器既支持 C 也支持 C 语言。你只要在新建文件时把后缀写成.c编译器就会自动按 C 语言的规则来编译。图1-2 Visual Studio 安装关键步骤帮助读者准确勾选必要组件避免安装后无法编译。3.4 创建第一个 C 语言项目打开 Visual Studio点击创建新项目在模板列表中找到“空项目”或者搜索空项目选中它点击下一步给项目起个名字比如CLearning选择保存位置点击创建在右侧解决方案资源管理器中右键点击源文件 → “添加” → “新建项”选择C 文件(.cpp)然后把文件名改成hello.c注意后缀必须是 .c不能是 .cpp否则编译器会按 C 规则处理点击添加3.5 C 程序的基本结构一个最简单的 C 程序长这样#includestdio.hintmain(void){printf(Hello, C Language!\n);return0;}逐行解释一下后面文章会展开讲#include stdio.h—— 告诉编译器我要用到标准输入输出库里面的东西。printf就来自这个库。int main(void)—— 这是程序的入口。程序启动后从这里开始执行。int表示这个函数返回一个整数。{和}—— 一对大括号把函数的内容包起来这叫函数体。printf(Hello, C Language!\n);—— 在屏幕上打印一行文字。\n是换行符相当于在文字末尾敲了一个回车。return 0;—— 程序正常结束返回 0 给操作系统。每个分号都不能少C 语言用分号表示一条语句的结束忘了写分号编译器会报错。图1-3 C 程序从编写到运行的完整流程让初学者理解编译运行这四个字背后到底发生了什么。3.6 运行你的程序两种方式方式一推荐按Ctrl F5不调试运行。程序运行完后会自动暂停显示按任意键继续…方便你看到输出结果。方式二按F5调试运行。程序运行完后可能一闪而过看不到结果。建议初学者用Ctrl F5。图1-4 第一个程序的结构拆解图帮读者建立程序结构的整体概念。四、完整代码示例下面是一个稍微丰富一点的入门程序你可以把它完整复制到hello.c中运行#define_CRT_SECURE_NO_WARNINGS#includestdio.hintmain(void){// 打印欢迎信息printf(\n);printf( 欢迎来到 C 语言的世界\n);printf(\n\n);// 声明变量charname[20];intage;// 获取用户输入printf(请输入你的名字);scanf(%19s,name);printf(请输入你的年龄);scanf(%d,age);// 输出结果printf(\n你好%s\n,name);printf(你今年 %d 岁欢迎开始 C 语言学习之旅\n,age);return0;}关于#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGSVisual Studio 中scanf函数会触发安全警告C4996因为微软推荐使用更安全的scanf_s。但是scanf_s不是标准 C 的函数在其他编译器上用不了。为了保持代码的可移植性我们在文件第一行加上#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS告诉编译器我知道 scanf 的风险不要报这个警告。这是一种很常见的做法。关于中文输入乱码Visual Studio 控制台默认使用的字符编码可能与系统的中文编码不匹配导致你输入中文名字后屏幕上显示的是乱码。这是编码配置问题不影响程序逻辑。建议初学者先用英文名字如 “Tom” 或 “Alice”进行测试确保程序能正常运行。等学到文件操作和编码相关内容后再回头解决中文显示问题。五、运行结果运行上面的程序输入名字和年龄后你会看到类似这样的输出 欢迎来到 C 语言的世界 请输入你的名字Tom 请输入你的年龄20 你好Tom 你今年 20 岁欢迎开始 C 语言学习之旅六、代码逐行解析我们把这个程序拆开来一行一行看。第一部分预处理指令#define_CRT_SECURE_NO_WARNINGS这是一条预处理指令。#define的作用是定义一个宏。这里定义了一个名为_CRT_SECURE_NO_WARNINGS的宏但并没有给它具体的值。它的作用是向 Visual Studio 的编译器发出一个信号不要对scanf等函数报安全警告。这行代码本身不参与程序逻辑。#includestdio.h#include是包含头文件的意思。stdio.h是 C 语言标准的输入输出头文件里面声明了printf和scanf这两个函数。如果没有这一行编译器不认识printf是什么程序就编译不过。你可以把它理解为从工具箱里拿出一个模块这个模块里有打印和读取的功能。第二部分main 函数intmain(void)这是 C 程序的入口。操作系统启动你的程序时会寻找main函数然后从它的第一行开始执行。int是返回值类型void表示这个函数不接受任何参数。把main写成int main(void)是标准 C 的规范写法。第三部分注释// 打印欢迎信息//后面的内容叫注释。注释是写给程序员看的东西编译器会完全忽略它。它不影响程序运行但对理解代码很有帮助。初学者要养成写注释的习惯——你今天写的代码三个月后自己可能都看不懂。第四部分打印多行信息printf(\n);printf( 欢迎来到 C 语言的世界\n);printf(\n\n);这里用了三个printf来打印一个欢迎横幅。\n是转义字符表示换行。注意第三行末尾有两个\n所以横幅下面会显示一个空行让输出更整洁。第五部分声明变量charname[20];intage;C 语言在使用变量之前必须先声明它的数据类型char name[20]—— 声明一个字符数组可以存储最多 19 个字符最后一位留给字符串结束符\0。这里用来存放名字。int age—— 声明一个整数变量用来存放年龄。你可以把变量理解为贴着标签的盒子盒子的大小和用途由数据类型决定。第六部分获取输入printf(请输入你的名字);scanf(%19s,name);printf先输出提示文字告诉用户该输什么。然后scanf等待用户输入%19s表示读取一个字符串最多读 19 个字符读到的内容存到name这个数组里。限制宽度为 19 是因为name数组长度为 20需要留出 1 位存放字符串结束符\0防止输入过长导致溢出。printf(请输入你的年龄);scanf(%d,age);%d表示读取一个整数读到的内容存到age这个变量里。注意name前面没有而age前面有。这个区别等到讲数组和指针时会详细解释现在先记住用 scanf 读基本类型如 int、double、char时变量前要加读字符串到字符数组时不加。第七部分输出结果printf(\n你好%s\n,name);printf(你今年 %d 岁欢迎开始 C 语言学习之旅\n,age);printf里的%s和%d叫做格式占位符。运行时它们会被后面的变量内容替换掉%s换成名字字符串%d换成年龄整数。第八部分程序返回return0;程序正常结束后返回 0。这个 0 是返回给操作系统的表示一切正常。虽然很多教程里main不写return 0也能编译通过但写了是规范做法。七、初学者常见错误错误1忘了写分号// 错误写法printf(Hello)return0;// 正确写法printf(Hello);return0;C 语言用分号表示语句结束。每次写完一条语句记得敲分号。编译器如果报语法错误先检查是不是漏了分号。错误2文件后缀写成了 .cpp如果新建文件时后缀是.cpp编译器会按 C 语法来处理。虽然大多数简单程序在 C 和 C 下都能跑但有些写法在 C 里会不一样。从开始就养成习惯C 语言程序用.c后缀。错误3scanf 变量前忘了加 // 错误写法scanf(%d,age);// 正确写法scanf(%d,age);这是初学者最容易犯的错误之一。忘记写会导致程序运行时崩溃或者写入错误的内存位置。不过注意字符数组如char name[20]在scanf中不加——这个原因我们在数组和指针篇会讲清楚。错误4scanf 字符串时数组长度不够// 风险写法charname[5];scanf(%s,name);// 用户输入ZhangSan就会溢出// 安全写法charname[20];scanf(%19s,name);// 限制最多读取19个字符字符数组只能装下长度减1个有效字符因为最后一位要留给\0。用%19s这样的写法可以限制读取的长度防止溢出。错误5按 F5 运行后窗口一闪而过这是 VS 新手的高频问题。F5 是调试运行程序跑完就关窗口了。换成Ctrl F5不调试运行程序跑完后会暂停提示按任意键继续。错误6安装了 VS 但没有勾选使用 C 的桌面开发如果安装 Visual Studio 时只选了默认配置是没有 C/C 编译器的。解决方法重新打开 Visual Studio Installer在已安装版本旁边点击修改勾选使用 C 的桌面开发然后点修改安装。八、练习题练习题1修改打印内容把本节完整代码中的欢迎横幅改成你自己的风格比如把换成*或者换一句欢迎语。运行程序确认修改生效。练习题2增加一个输入项在现有程序的基础上再增加一个变量用来保存学号提示用户输入学号然后打印出来。提示学号通常比较长可以用long long类型scanf 的格式占位符用%lld。练习题3打印日历效果试着写一个新程序用多个printf语句在屏幕上打印出下面这样的效果某年某月 日 一 二 三 四 五 六 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31这个练习只用printf就能完成目的是让你熟悉printf的用法和\n、\t等转义字符。九、本篇总结环境搭好了Visual Studio 2022 社区版记得勾选使用 C 的桌面开发第一个程序跑通了从创建项目→新建.c文件→写代码→CtrlF5运行这条流程要记熟程序基本结构#include→main函数 →{}内的代码 → 每条语句分号结尾printf 输出scanf 输入%d对应整数%s对应字符串\n是换行Visual Studio 用户记得加#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS放在文件最开头