Mdr-C-Tutorial

主题

一个简单的 C 程序 ​

这个程序会输出数组里面最大的数。

c
#include <assert.h>
#include <float.h>
#include <stdio.h>

/*
 * 这是 main 函数 (main function)
 * 一般情况下（有宿主环境）C 程序的入口点
 */
int main(void) {

    // 对象声明
    double max = -DBL_MAX;
    double arr[6] = {
        [0] = 1,
        [2] = 2.26,
        [3] = (double)(5 / 2),
        [4] = .1,
        [5] = 3.E-2
    };

    size_t size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    assert(size == 6);

    for (size_t i = 0; i < size; ++i) {
        if (arr[i] > max) {
            max = arr[i];
        }
    }

    printf("The maximum in the %zu numbers is %g", size, max);

    return 0;
}

可能的输出（示例）：

bash

The maximum in the 4 numbers is 2.26

有些写法现在看不懂没关系，本章只要求你能编译运行，并知道它整体在做什么。后面的章节会逐步解释这些细节。

你可以将以上代码保存到自己的电脑里面，命名为 main.c。像这样存储代码的文件被称为源文件。C 语言的源文件的名称应该以 .c 结尾。

接下来，你需要把这个源文件放进一个 C 项目并编译运行。根据你使用的开发环境，选择对应的小节：

成功运行后，我们再逐行理解这段代码。

1. 包含标准库头文件 ​

看以下的高亮代码行：

c
#include <assert.h>
#include <float.h>
#include <stdio.h>

/*
 * 这是 main 函数 (main function)
 * 一般情况下（有宿主环境）C 程序的入口点
 */

我们可以看到，代码的第一行和第二行具有 #include <...> 的形式，这是包含标准库头文件的写法。

  1. 以 # 开头的是一条预处理器指令 (Preprocessor Directive)，我们将在 10 - 预处理器 这一章中详细讲解预处理器的功能。
  2. #include 指令是把目标文件的内容“原封不动”地粘贴到此文件，我们将在 10.2 #include 这一节中详细讲解 #include 的用法。
  3. <stdio.h> 是标准库提供的一个头文件，需要包含它才能使用其中的内容。第 11 章 标准库概述 会提到 <stdio.h> 这个头文件及其功能。

2. 注释 (Comment) ​

看以下的高亮代码行：

c
#include <assert.h>
#include <float.h>
#include <stdio.h>

/*
 * 这是 main 函数 (main function)
 * 一般情况下（有宿主环境）C 程序的入口点
 */
int main(void) {

    // 对象声明
    double max = -DBL_MAX;

这片代码中有两种注释：行内注释和块注释。我们将在 3.1 注释 中详细讲解。

3. main 函数 ​

c
/*
 * 这是 main 函数 (main function)
 * 一般情况下（有宿主环境）C 程序的入口点
 */
int main(void) {

    // 对象声明
    double max = -DBL_MAX;

3.1 程序入口点 ​

  1. 一般来说，一个 C 程序从 main() 函数开始执行，也从 main() 函数结束

3.2 main 函数的几种原型 ​

  1. 标准规定的：int main(void)
  2. 标准规定的：int main(int argc, char* argv[])
  3. 很多编译器实现的：int main(int argc, char* argv[], char* envp[])

4. 返回值 (return value, RV) ​

看下面的高亮代码行：

c
    printf("The maximum in the %zu numbers is %g", size, max);

    return 0;
}
  1. return 的东西是函数的返回值。
  2. 如果 main() 函数的返回值为 0，则说明程序正常退出。我们将在 14 - 程序支持 中讲解 main() 函数退出时发生的一些情况，以及那时可以进行的一些操作。
  3. 主函数正常执行到末尾如同返回 0。

5. 库函数 ​

看下面的高亮代码行：

c
    printf("The maximum in the %zu numbers is %g", size, max);

    return 0;

printf 是标准库提供的函数，用于格式化输出。

除此之外，也可以定义自己的函数。我们将在 7. 函数 中详细介绍如何定义自己的函数。

6. 初识断言 (Assertion) ​

看下面的高亮代码行：

c
    size_t size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    assert(size == 4);

我们可以看到，第 19 行具有 assert( ... ) 的形式，它是一个断言。

6.1 什么是断言 ​

断言是用于进行调试和错误处理的工具。

它允许程序员在代码中插入条件检查，以确保程序在运行时满足特定的前提条件。

如果断言的条件不成立，程序将终止执行并生成一条错误消息，提供关于出错位置和原因的信息。C 语言没有提供在断言不成立的时候打印自定义错误消息的接口。有个被普遍应用的技巧是使用逗号运算符额外提供错误消息。

6.2 使用断言 ​

c
#include <assert.h>

int main(void){
    int a = -5;
    assert(a > 0);
}

程序终止执行，因为断言的条件 a > 0 不成立。

控制台可能打印出以下内容：

***.c:4: main: Assertion `a > 0' failed.
Program terminated with signal: SIGSEGV

6.3 用途 ​

在开发和调试阶段用于防御性编程，缩小错误可能存在的范围，便于调试。

todo ​

习题 ​

#10201
⚡0⏳1

创建 C 语言项目，把本章的示例代码复制进你的项目中，并且进行编译运行。

#10205
⚡1⏳3

破坏与修复：理解 #include a. 将代码第一行的 #include <stdio.h> 在行首加上 //。 b. 尝试编译程序。你看到了什么样的编译错误（Compiler Error）？错误信息是否提到了 printf？ c. 恢复 #include <stdio.h>，在 #include <assert.h> 的行首加上 //，再次编译。这次的错误信息又提到了什么？ d. 通过这个实验，你能否总结出 #include 指令的作用是什么？

自测题 ​

单选

根据 C 语言的规则，如果不使用强制类型转换，表达式 5 / 2 的结果是多少？

5 / 2 = 2.5
5 / 2 = 2
-5 / 2 = -3
5.0 / 2 = 2
多选

关于 assert（断言），以下哪些描述是正确的？（多选）

用于确保程序运行时满足特定条件。
当条件为假（false）时，程序会终止运行。
assert(b != 0) 意味着如果 b 不等于 0，程序就会报错。
通常用于调试和开发阶段，进行防御性编程。
❌ 缺少头文件
c
// 编译报错！
// 编译器不知道 puts 是什么
int main(void) {
    puts("Hello");
    return 0;
}
✅ 正确包含
c
// 编译通过
// <stdio.h> 提供了 puts 的声明
#include <stdio.h>

int main(void) {
    puts("Hello");
    return 0;
}
单选

关于 #include <stdio.h>，以下哪项描述是 错误 的？

它是一条预处理器指令，以 # 开头。
它的作用是将目标文件的内容“复制粘贴”到当前文件。
它必须放在 main 函数内部才能生效。
<stdio.h> 是标准库提供的头文件，包含了输入输出函数的声明。