【1】简单的 C 语言程序#

先从一个输出文字的 C 程序开始，观察头文件、main 函数与 return 语句的位置：

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#include <stdio.h>
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int main() {
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  printf("Hello, World!\n");
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  return 0;
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}

上面的代码可以从以下几个组成部分理解；变量声明和其他函数定义则会出现在后续示例中：

• 预处理器指令：如 #include 和 #define，在编译前由预处理器处理。
• 主函数：每个 C 程序都有且只有一个 main() 函数，是程序的执行入口。
• 变量声明：声明程序中使用的变量，C89 要求声明必须在代码块最开头。
• 函数定义：定义程序中使用的函数，描述函数的具体实现逻辑。

【2】复杂一点的 C 程序结构#

再看一个稍完整的 C 程序：它从标准输入读取两个整数，调用 add 函数计算结果，并输出求和结果。下面先认识整体结构，各知识点会在后续章节展开说明。

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#include <stdio.h>   // 头文件包含
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#define PI 3.14159    // 宏定义
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// 函数声明
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int add(int a, int b);
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int main() {         // 主函数
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    // 变量声明
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    int num1, num2, sum;
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    // 用户输入
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    printf("Enter two integers: ");
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    if (scanf("%d %d", &num1, &num2) != 2) {
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        printf("Invalid input.\n");
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        return 1;
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    }
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    // 函数调用
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    sum = add(num1, num2);
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    // 输出结果
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    printf("Sum: %d\n", sum);
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    return 0;        // 返回 0 表示程序成功执行
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}
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// 函数定义
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int add(int a, int b) {
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    return a + b;
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}

scanf 会返回成功读取并转换的数据项数量。本例需要读取两个整数，因此返回值应为 2；如果返回值不等于 2，程序会提示输入无效并提前结束，从而避免继续使用未正确赋值的变量。

头文件包含

• 头文件通常在程序开头通过 #include 指令引入。例如，<stdio.h> 声明了标准输入输出函数，<stdlib.h> 提供了常用的通用工具声明。包含相应头文件后，编译器才能获得所用函数和宏的相关信息。
• 标准库头文件通常使用尖括号 < >，项目自定义头文件通常使用双引号 " "；两种写法的头文件搜索方式不同。
• 示例：#include <stdio.h>（标准库头文件）、#include "myheader.h"（自定义头文件）。

宏定义

• 宏通过 #define 指令定义，可表示符号常量或代码片段。预处理器会在编译前展开宏；宏常用于定义常量或简短的可复用表达式。
• 宏本身不进行类型检查，使用时需谨慎；需要类型约束时，可以考虑使用 const 变量。
• 示例：#define PI 3.14159、#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

函数声明

• 函数声明（也称函数原型）提供返回类型、函数名和参数信息，使编译器能在调用处检查参数与返回类型。本例在调用 add 之前先写出声明，再在 main 之后给出定义。
• 多个源文件需要调用同一个函数时，可以将其声明放在头文件中共享。
• 示例：int add(int a, int b);

主函数

• main() 函数是 C 程序的入口点，每个 C 程序都必须包含一个 main() 函数。程序从 main() 开始执行，返回值通常为 0 表示程序成功执行，非零值表示出现了错误。
• main() 函数也可以接收命令行参数：int main(int argc, char *argv[])，其中 argc 是参数个数，argv 是参数字符串数组。
• 示例：int main() { ... }

变量声明

• 在 C 程序中，变量使用前需要声明其类型。变量既可以在函数内部声明为局部变量，也可以在函数外部声明为全局变量。
• 声明变量时可同时进行初始化，未初始化的局部变量包含不确定值（垃圾值），而全局变量和静态变量会被自动初始化为 0。
• 示例：int count = 0;、float price = 9.99;、char grade = 'A';

语句和表达式

• 语句用于组织程序中的操作，例如函数调用、赋值或控制流。表达式则可以由变量、运算符和常量等构成，并参与求值。
• C 语言中，赋值本身也是一个表达式，具有值（即被赋的值），因此可以写出 a = b = c = 0; 这样的链式赋值。
• 示例：

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printf("Enter two integers: ");
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sum = add(num1, num2);

控制流语句

• 控制流语句决定程序的执行顺序，包括条件判断（if/else、switch）、循环（for、while、do-while），以及 break、continue、goto 和 return 等跳转语句。
• 合理使用控制流语句有助于让程序逻辑更清晰；为了保持代码可读性，应避免滥用 goto。
• 示例：

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if (num1 > num2) {
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    printf("num1 is greater than num2");
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}

函数定义

• 函数定义包含完整的函数体，描述函数的具体实现。一个函数通常由返回类型、函数名、参数列表和函数体组成。设计函数时，可以尽量让每个函数专注于一项明确的任务。
• C 语言的函数不支持重载，每个函数名在同一作用域中必须唯一。函数可以递归调用自身。
• 示例：

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int add(int a, int b) {
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    return a + b;
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}

返回语句

• return 语句用于终止函数的执行，并将控制权连同返回值一起交还给调用者。void 类型的函数可以使用不带值的 return; 提前退出，也可以省略 return 语句。
• main() 函数的返回值会传递给操作系统，0 通常表示成功，可使用标准宏 EXIT_SUCCESS 和 EXIT_FAILURE（定义在 <stdlib.h>）。
• 示例：return 0;、return EXIT_SUCCESS;