1 基本概念

前言

本文程序开发基于 Ubuntu 环境下的 gcc 编译器。

本着没整理就是没学习的原则，菜鸡的我又来学 C 了。

前面学 C 都是学到在 CTF 中够用就行了，不过这次打算一定要把 C 研究透。

基本结构

C 中一个程序最基本的结构就是头文件和主函数，以下列代码为例。

头文件就是使用#include包含的库文件，即stdio.h这样。

以下库文件就是最常用的库stdio.h库，因为它是输入输出标准库，我们要调用其中函数输入输出内容。

主函数就是main函数，是程序的入口函数，笼统的说程序从这里开始执行。

我们需要将以下代码保存为后缀名为.c的源文件，然后使用 gcc 编译器进行编译。

经典程序 Hello,world!

利用stdio.h标准输入输出库中的printf函数输出文本。

输出的文本中\n 是一个转义字符表示换行。

下面这行程序输出一行指定文本

#include <stdio.h>
int main(){
	printf("Hello,world\n");
	return 0;
}
//运行结果
Hello,world
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printf函数

用于格式化输出到标准输出（屏幕）。

其基本语法如下：

#include <stdio.h>
int printf(const char *format,...)
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函数括号中的是函数参数。

• printf参数
  • format：格式化字符串，用于指定输出的格式。格式化符号如%d、%f、%s等用于显示不同类型的数据。
  • %d：表示输出整数
  • %f：表示输出浮点数
  • %c：表示输出字符
  • %s：表示输出字符串
• ...可变参数，根据format字符串中指定的格式进行匹配。

字符

字符规则就像英语中的拼写规则，决定你在源程序中如何形成单独的字符片段，也就是标记（token）。

一个 ANSI C 程序由声明和函数组成。函数定义了需要执行的工作，而声明则描述了函数和（或）函数将要操作的数据类型（有时候是数据本身）。

标准规定 C 字符集必须包括英语所有的大写和小写字母，数字 0 到 9，以及下面这些符号：

三字母词

三字母词（trigrph），三字母词就是几个字符的序列，合起来表示另一个字符。三字母词使 C 环境可以在某些缺失一些必需的字符的字符集上实现。

常见三字母词：

两个问号开头再尾随一共字符一般不会出现在其它表达式中，所以把三字母词用这种形式来表示，这样就不致于引起误解。

当你编写某些 C 代码时，你在一些上下文环境里想使用某个特定的字符，却可能无法如愿，因为该字符在这个环境里有特别的意义。例如，双引号 " 用于界定字符串常量，你如何在一个字符串常量内部包含一共双引号呢？这个适合就需要通过转义字符了。

转义字符

C 语言的转义字符用于表示那些不能直接在字符串中输入的字符。

常见的转义字符包括：

标识符

标识符（indentifier） 就是变量、函数、类型等的名字。它们由大小写字母、数字和下划线组成，但不能以数字开头。

C 是一种大小写敏感的语言，所以 abc、Abc、abC 和 ABC 是 4 个不同的标识符。

标识符的长度没有限制，但标准允许编译器忽略第 31 个字符以后的字符。标准同时允许编译器对用于表示外部名字（也就是由链接器操纵的名字）的标识符进行限制，只识别前六位不区分大小写的字符。

下列 C 语言关键字是被保留的，它们不能作为标识符使用：

注释

注释用于在代码中添加说明文字，帮助他人理解代码的功能和意图。

注释不会被编译器执行，因此不会影响程序的运行。

C 语言支持两种类型的注释：

单行注释

//这是单行注释
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多行注释

/*
这是多行注释
*/
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注意：注释不能够嵌套使用

定义变量

这里我们只介绍基本整型变量，详细的后面会讲述。

常见的变量类型有：

• char：一般用于表示单个字符
• short：占两个字节的整型
• int：占四个字节的整型
• long：至少2个字节，可能是4个字节。

以下代码声明了一个int型的变量并初始化值为 10。

利用printf格式化函数输出变量。

实例

int main(){
	int a=10;
	printf("%d",a);
	return 0;
}
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scanf函数

前面的printf函数用于输出内容，这里的scanf函数用于输入内容。

既然要输入内容，那么输入的内容就必须要有地方存储。

我们采用上面提到的变量来存储它。

#include <stdio.h>
int scanf(const char *format,...)
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• 参数
  • format：格式化字符串，用于指定输入的数据类型。
  • 常用格式化符号
    • %d：整数
    • %f：浮点数
    • %c：字符
    • %s：字符串
  • ...可变参数，用于存储输入的数据。每个变量应对应格式化字符串中的格式符。
    • scanf参数变量前必须加&。

示例

下面代码定义了一个int变量 a 用于接收输入内容。

然后利用printf函数将输入的内容打印出来。

int main(){
	int a;
	scanf("%d",&a);
	printf("%d\n",a);
	return 0;
}
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计算两数之和

以下程序定义了 3 个变量。

先利用printf函数输出提示信息。

通过scanf函数输入两个数，然后计算两个数的和存储到第三个变量。

之后利用printf格式化输出将和输出。

#include <stdio.h>

int main(){

  int a,b,sum;
  printf("请输入两个数字\n");
  scanf("%d %d",&a,&b);
  sum=a+b;
  printf("sum = %d\n",sum);

  return 0;
}
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Makefile

Makefile 是一种自动化构建工具的配置文件，通常用于管理和自动化编译程序的过程。它定义了如何从源代码生成目标文件，以及在目标文件发送变化时如何重新构建这些文件。以下是 Makefile 的基本概念：

1. 目标（Target）：需要生成的文件，如可执行文件或中间文件。目标通常是文件名，如hello。
2. 依赖（Dependency）：目标文件生成所依赖的源文件或其它目标文件。例如，hello依赖于main.o和printhello.o。
3. 规则（Rule）：指定如何从依赖文件生成目标文件的命令。规则通常包括目标文件、依赖文件以及执行的命令。
4. 变量（Variable）：用于定义可重复使用的值，如编译器或编译选项。变量简化了 Makefile 的编写和维护。例如，C=gcc。
5. 伪目标（Phony Target）：不代表实际文件的目标，如clean，用于执行特定的操作，如删除生成的文件。

在 Linux 下进行 C 语言程序开发我们离不开 Makefile，Makefile 可以提升我们管理代码和编译代码的效率，可以避免重复工作。

我们利用 Makefile 来编译上述程序

使用 Makefile 的前提是系统上要安装 make 工具。

Ubuntu下可以执行如下命令安装。

apt install make
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#规则：sum:main.c
#依赖：main.c
#命令：gcc - sum main.c
sum: main.c
  gcc -o sum main.c
.PHONY:clean

#伪目标：.PHONY:clean
#规则：clean 执行下列命令
clean:
  rm -r sum
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将 Makefile 保存到代码文件目录命名为 Makefile。

然后使用make命令进行编译。

直接在命令行执行 make 命令即可。

对于上述 Mkaefile我们也可以写成下面这样，增加通用性。

#变量
C=gcc
TARGET=sum
OBJ=main.c

#规则：目标:依赖
#命令：$(C)替换为gcc，$@ 代表目标文件名，$^ 代表所有依赖文件
$(TARGET):$(OBJ)
	$(C) -o $@ $^

#伪目标：删除生成的目标文件
.PHONY:clean
clean:
	rm -f $(TARGET)
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上面的 Makefile 可以通过使用 make clean命令清理掉编译后的可执行文件，便于重新编译。

这些都是比较简单的，随着对 C 的学习我们还会编写更复杂的 Makefile。