上学期一直没写，一个重要原因是我自己的C语言也不是特别熟练，然而这学期又选修了一门系统级编程，智英感觉自己又行了，所以把原帖删了重新开一个发在这

前言仍然是25年10月发的原文：

看到这题目可能就有人要叫了，现在大家要么用Python，要么用C++，C是什么上古语言？？？

不过呢，C语言能够出现在大学教材里面，肯定也是有它的原因的

作为现在基础课中几乎唯一面向过程的高级语言（Fortran：你有没有考虑过我的感受），C语言确实可用于加深对编程的理解

个人觉得，如果把C语言学明白了，那么面向对象的语言也会更容易学习一些

更何况，C语言也没有有些人想象的那么上古，以下是今年（2025年）9月的TIOBE指数排行（TOP10）：

C语言的比率高于Java，甚至逼近C++。毕竟，还有大量的操作系统是用C语言写的，甚至连Python的解释器使用的都是C语言

（这里需要讲到C语言的一个特点，就是有些C语言的编译器可以用C语言自身开发！比较通俗的解释是，先用汇编等低级语言编译一个“编译器”的雏形，然后将其用于C语言编译器的编译）

所以，大家也看到了，这是一个C语言的教学帖，本人会把C语言基础知识放在这里，大致涵盖我现在正在学习的内容，也希望跟大家一起好好学C，天天向上！

第一章编译器与VS Code的下载与安装

1.1 编译环境的配置

现在有一个好消息和一个坏消息。

好消息：Linux系统自带GCC编译器。

坏消息：想必大多数人用的是Windows系统。Windows系统不但没有自带的编译器，哪怕是已经在Linux环境下（如虚拟机、WSL）编译出来的程序，都无法完成运行。

为了解决这个问题，我们可以下载安装MSYS2。以下是下载的方法（以清华镜像源为例）：

从清华镜像源网页首页开始，依次点击msys2，distrib，x86_64目录，或者直接输入下面的链接：

点击最新的exe文件，即可进行下载。下载完成后，在“下载”文件夹点击安装包，即可进行安装（不断点击Next）：

这里我把下载目录放在了D盘（因为智英电脑的C盘已经飘红很多次了）。除了这里，其他所有的内容都可以跳过。

上图为最终的完成页面。选择Run MSYS2 now，然后点击Finish，就会自动打开MSYS2 UCRT64的终端。

对MSYS2本身下载和安装的步骤均已完成，然而，为了完成编译，我们还需要为其配置GCC工具链（如MinGW-w64）。一般我们使用Pacman对其进行管理。具体方法如下：

首先，向刚刚打开的终端输入如下命令：

sed -i "s#https\?://mirror.msys2.org/#https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/msys2/#g" /etc/pacman.d/mirrorlist*

这一步骤将Pacman的默认镜像地址替换为清华镜像源。然后再执行如下命令：

pacman -Sy

pacman -S --needed base-devel mingw-w64-ucrt-x86_64-toolchain

会出现如下提示：

直接回车。接下来会有Y/n确认：

输入Y，然后回车。就能看到工具链的安装：

安装需要2~3分钟时间。安装完成后，直接退出即可。

既然安装完成了，那么就可以使用了吗？未必！有可能出现了如下的情况：

问题出在哪呢？

如果看过[栖岸计划]（回归学术区）LaTeX：从公式，到排版 - 质心论坛的第一章，应该很容易发现问题在哪里：没有完成环境变量的配置！

配置方法详见LaTeX的帖子，基本相同。路径：安装目录\ucrt64\bin。重启PowerShell，再输入命令，就可以找到：

1.2 VS Code的下载，安装与使用

下载和安装不算复杂。直接在网上搜索VS Code，在官网下载，然后在本地“下载”文件夹中找到安装包，双击安装即可。重点在于，以C语言为背景，我们如何使用它。

我们知道，要由C语言写的程序得到可执行文件，需要进行编译。编译的快捷键为Ctrl+Shift+B。然而，如果我们对新安装的VS Code直接进行操作，会出现这样的情况：

它无法帮你找到编译器，因此无法完成编译。为了让它找到我们刚刚下载安装的GCC工具链，我们需要安装拓展C/C++ Extension Pack。安装方法如下：

找到左侧一栏自上往下第六个图标（四个正方形，三个正放，一个斜放），在应用商店中搜索C/C++ Extension Pack：

直接点击最上面的拓展的“安装”键即可。完成后，再按Ctrl+Shift+B，我们看到的内容就和刚才不同：

点击最上面的一栏即可。效果如下：

注意左侧显示文件夹中已经多了一个文件test.exe。点击终端最下面一行文字下方，出现光标，按任意键即可退出完成编译的终端。

关闭后，终端页面会变成这个样子：

点击方框的位置，输入./可执行文件名称（例如，这里就是./test.exe），即可展示运行结果。

当然，还有另一种方法能直接完成从编译到运行的全部过程，即Ctrl+F5快捷键。（严格来说，这快捷键跟调试有一定关系，这点后面再详细说。）

我们回到编译前。点击Ctrl+F5，会出现如下对话框：

点击后，我们就可以直接在终端看到最终的运行结果。

注意左边的文件夹。不止多了一个可执行文件test.exe，还多了一个叫.vscode的子文件夹。展开子文件夹，里面只有一个文件tasks.json：

这个文件的一个作用是，此后无论再使用Ctrl+Shift+B还是Ctrl+F5进行编译/运行，都无需再向刚才一样在页面上方进行选择。这确实起到了简化的作用。

第二章第一个C语言程序

刚才的图片中展示了这样一个完整的C语言程序：

#include <stdio.h>

int main() {

printf("Hello, world!\n");

return 0;

}

运行结果是在控制台打印了"Hello, world!"。与Python只用一句

print('Hello, world!')

即可实现相同功能不同，由于C语言写的程序有不少必要的组成部分，所以长度更长。下面我们来拆解这段代码。

2.1 预处理指令

我们看到第一行：

#include <stdio.h>

类似这种以#号开头的指令会在编译之前执行，作为编译的准备工作，因此被称为预处理指令。预处理指令主要分为以下几种：

2.1.1 头文件包含

即#include。后面跟着由<>或""包裹的文件名，表示导入在这些头文件中声明的函数、结构体，以及头文件中的宏定义等信息。在入门阶段，我们重点关注的是如何调用头文件中声明的函数。换句话说，如果我在某个头文件A.h中声称“你可以调用这个函数”，那么我在程序开头添加#include "A.h"这一语句，就可以调用上面这里提到的函数。

习惯上，在包含头文件时，标准库头文件用<>，自己写的头文件用""，这与头文件的搜索路径相关。前者有时也可以混用""，但后者绝大多数时候不能使用<>，后文会详细讲解。

（关于函数的声明、定义与调用，后文中会详细解释，这里先按下不表）

具体到上面这段代码，我们需要调用格式化输出函数printf。C语言没有内置的输入和输出，需要先包含头文件stdio.h（或者自己实现），才能从中调用scanf，printf等用于输入输出的函数。因此，上面程序的头文件包含指令是必要的。我们可以尝试，删除这一指令后，会发生什么：

报错信息显示，printf函数存在不兼容的隐式声明，建议包含stdio.h或者自行提供printf函数的声明。这也正是没有包含必要的头文件会带来的后果。由于输入和输出极为必要，绝大多数程序都会直接或间接包含stdio.h。

关于头文件与#include指令的更详细讲解，以及如何自己写头文件，远超本章的入门需求，将在后文中提到。

2.1.2 宏定义

即#define。原版代码中没有呈现，但我们稍作修改：

上面的#define STR "Hello, world!\n"指令告诉预编译器，需要将后面所有的STR替换为"Hello, world!\n"。于是后面的STR被替换为"Hello, world!\n"，此时代码已与原版没有任何区别。从而最终仍然打印"Hello, world!"。

看起来，既然宏定义仅仅是对后面代码的直接替换，完全可以在手写时就在后面的代码使用替换的结果。实际上，#define对于编写和阅读代码都有很重要的作用，后文会详细提到。

需要注意的是，这里的STR看起来像一个单独变量，实际不是。由于宏定义仅仅是单纯的文本替换，我们完全可以写一个这样的程序：

是的，它通过了编译，且完全能正常输出。当然，没有任何一个正常人会这么写代码，这一极端的例子，不过是更具体地体现了“文本替换”的含义。

2.1.3 条件编译和其他指令

条件编译语句有很多种，包括#if, #else, #elif, #endif, #ifndef, #ifdef等。除此之外，预处理指令还有#error等，有不同的用途。这些对于初学者而言，难度较大，此处略去，在后文中都会出现。

2.2 main函数

在预处理指令之后，我们看到整个程序由这些部分构成：

int main() {

//此处有一系列的代码

return 0;

}

这里的int main()（或写作int main(void)）被称为主函数（main函数），其作用是给运行程序提供入口。执行程序时，系统会调用main函数，完成main函数内部内容的运行。

一般在main函数的定义内部，最后需要以return 0;结尾。这里return后面跟的数表示函数的返回值，换句话说，就是函数运行的结果。main函数返回0表示程序正常运行，返回其他值表示程序异常。例如，我们对上面程序里main函数的返回值改为1：

看起来它还是正常输出了"Hello, world!"，实际上控制台的红叉告诉我们，程序异常退出了。这就是main函数返回值不为0的结果。有的时候，我们会刻意把某些情况下main函数的返回值设为非零数，其目的往往是为了在程序出现异常时，能通过不同的返回值设置，找到出问题的地方。例如下面的程序：

这个程序比较复杂，所以这里语言解释其含义：从键盘输入一系列内容，如果输入的是整数，那么把这个整数打印出来；如果输入的不是整数，那么就报错。下面控制台显示的内容：当输入1，114514，-11等整数时，程序把这个整数打印了一遍；但输入的是abc时，程序报错。此时，我们就可以通过查看返回值，找到程序出错的地方。如果我们把这个return 1;删掉，让它正常返回，那么结果会变成这样：

输入的是整数的时候，看起来一切正常；但输入的是字符串时，程序正常返回，并输出了一个奇怪的整数。此时，我们再要去排查问题，难度就会更大。更何况实际进行编程时，往往涉及到许多文件，每个文件都可能有上百行，如果不进行这些设置，debug会成为一件极度令人痛苦的事。（当然，即便有这些设置，debug也很令人痛苦，但至少比这种都不知道错在哪要好得多）

（上面为什么会输出一个奇怪的整数？因为声明n时，其会被初始化为一个“垃圾值”。详细内容后面会再提到。）

main函数还有一些不标准的写法。在讲解之前先强调一遍：尽量不要用以下两种方法写main函数！

一般情况下，如果main函数的返回值为0，那么return 0;语句可以省略。例如，下面的程序也是正确的：