C语言基础：从入门到编译过程详解,-优快云博客

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1.1C语言概述

1.1.1什么是C语言

我们在日常生活中，用来交流的语言有很多种，最常见的有，汉语，英语，日语，法语等，这些语言都有它们特有的，语法格式和词汇，但是本质上都是用于人与人之间相互交流，传递信息的。

那么我们通过固定格式和语法的“语言”与人交流，同样也可以用“语言”于计算机交流，通过与计算机的信息交互，让它来为我们做事情的，那么这样的语言我们称之为计算机语言，也叫做编程语言，而C语言就是，编程语言的（Programming Langguage）一种。

编程语言用来控制计算机的一系列指令（Instruction），它就像我们人类的语言一样，有固定的格式和词汇（不同编程语言有不同的格式和词汇），在使用编程语言和计算机交流的过程中，我们必须严格的遵守它的格式和词汇，不然就会出现错误，就像我们人与人间之表述不清楚一样，同样，人在做事情当中也会出现错误，从而达不到工作的目的。

同时和人类一样计算机的语言种类也非常之多，它们做应用的领域页不尽相同，总的来说可以分为三大类：

1.机器语言

2.汇编语言

3.高级语言

机器语言：机器语言是指一台计算机的指令集合，电子计算机使用的是“0”和“1”组成的二进制数。二进制数是计算机的语言的基础。计算机发明之初，人们写出了一串串由“0”和“1”组成的指令序列，交由计算机执行。这种只有计算机才能识别的语言我们成为机器语言，即第一代机器语言。

汇编语言：为了减轻使用机器语言的困难，人们对机器语言进行了一次改良，对机器语言做了一次封装，即用一些简洁的英文字母来代替一个特定指令的二进制串，比如用“add”代表加法，“sub”代表减法。计算机语言就有原来的晦涩难懂的二进制数，变成了一个个，可以看的东的英文字母，这样就极大的降低了计算机语言的学习难度，以及开发难度，同时效率提高了，纠错和维护也变得简便，快捷。这种计算机语言我们称之为汇编语言，即第二代计算机语言。

高级语言：那么随着科学的不断发展，逐渐的，汇编语言在面对这个高速发展的社会，也变得不再那么高效。为了进一步的提升生产效率，人们又在原来的基础上发明了高级语言（相对于机器语言和汇编语言而言），它是最接近自然语言和数学公式的编程语言，基本脱离了计算机的硬件系统，用人们更为理解的方式来编写程序。用高级语言编写的程序成为源程序。高级语言不是指某一特定的具体语言，而是包括多种编程语言，这其中包括。Java，python，C，C++，C#等。

1.1.2C语言的特点优势

学习C语言呢，不仅能让你了解与编程相关的概念，还能够，让你明白程序的运行原理，比如计算机的各个部件是如何进行交互的，程序在内存中是一种怎样的状态，操作系统和用户之间有着怎样的关系，等等。

许多语言都是基于C语言开发的，可以说C语言是现代编程语言的“开山鼻祖”，那么C语言究竟有哪些独特的魅力呢？

1.，语言简洁紧凑，使用方便

2.运算符丰富

3.数据类型丰富

4.表达方式灵活

5.允许直接访问物理地址，对硬件进行操作

6.生成的目标代码质量高，程序执行效率高

7.可移植性高

8.表达力强

1.2认识C语言编译环境

目前市场上提供了两种主流的C语言编译软件

1.vsual C++6.0

2.Dev-C++

1.3编写一个简单的程序

【例】在屏幕上输出“同学们，大家好!”(注意：所有标点符号均为英文)

实现步骤如下

步骤1：新建文件

打开Dev-C++后（这里以Dev-C++为例），在菜单栏依次选择[文件]——[新建]——[源代码]

步骤2：编写程序代码

在代码编译区域输入下面代码：

#include <stdio.h>      //预处理命令，包含基本输入输出头文件

int main()       //函数值为整型的主函数

{       //函数的开始

printf("同学们，大家好!\n");   //输出函数，\n表示换行，C语言语句结束要在结尾加上分号

return 0;      //函数返回值
}      //函数结束

步骤3：保存文件

编写完成之后选择[文件]——[保存]，将会弹出“保存为”对话框，在该对话框中可为文件选择保存路径，并设置文件名和保存路径

步骤4：编译程序

在菜单栏选择[运行]——[编译]，程序编译结果显示在编译信息显示区，显示“-错误：0”，“-警告：0”表示程序可以运行。

步骤5：运行程序

在菜单栏选择[运行]，程序就可以在弹出的运行框内正常运行了

【代码分析】

代码中的main是主函数的函数名，表示这里使用一个主函数，每一个C语言程序由且仅有一个主函数（main函数）。printf函数的功能是把要输出的内容送到屏幕上显示。printf函数是一个由系统定义的标准函数，可在程序中直接调用。语句“return 0；”表示程序的正常结束。（c语言中return0的含义：1、返回值int类型的函数返回：return语句用来结束循环，或返回一个函数的值。return0：一般用在主函数结束时，按照程序开发的一般惯例，表示成功完成本函数。）

1.4C语言的编译过程

C语言作为高级语言，程序源代码无法被计算机直接识别。从程序源代码文件（*.c）到可执行文件（*.exe）需要经过预处理，编译，汇编，链接四个过程，如图

1.4.1C语言编译过程分析

1.预处理

预处理操作主要处理代码中以“#”开头的预处理语句，预处理完成后，会生成预处理文件（*.i）。

预处理操作主要包括以下几项。

（1）展开所有的宏定义（#define），进行字符替换。

//宏定义又称为宏代换、宏替换，简称为宏。
是 C 语言中最为常用的三种预处理指令之一。

宏定义指令，是由 # 和关键字 define 组合而成的。

它的作用是文本替换，使用标识符来代替替换列表中的内容。
使用宏定义可以提高程序的通用性、易读性，
减少因为输入错误产生的各种问题，同时还便于修改。

（2）处理所有条件编译指令（#ifdef，#ifndef，#endif）

//一般情况下，C语言源程序中的每一行代码都要参加编译。
有时候出于对程序代码优化的考虑，希望只对其中一部分内容进行编译，
此时就需要在程序中加上条件，让编译器只对满足条件的代码进行编译，
将不满足条件的代码舍弃，这就是条件编译

（3）处理条件包含语句（#include），将包含的文件直接插入语句所在处。

（4）删除所有注释。

（5）添加行号和文件标识，以便在调试和编译出错时快速定位到错误所在行。

2.编译

编译操作对预处理文件进行词法分析，语法分析，语义分析后生成汇编文件（*.s）。

3.汇编

汇编操作是指将生成的汇编文件（*.s）“翻译”成计算机能够识别的二进制文件。在linux系统当中的二进制文件是(*.o)的文件，在Windows系统中的二进制文件是（*.obj）文件。

4.链接

生成二进制文件后，文件尚不能运行，若想运行文件，需要将二进制文件于代码中用到的库文件进行绑定，这个过程成为链接。链接操作完成后将生成可执行文件。

什么是库文件,库文件有什么作用

库文件是一类计算机上的文件，它们提供了预制的变量、函数或类，以便于开发者能够复用这些功能而无需重新编写。库文件可以分为静态库和动态库两种类型：

静态库：在编译阶段，静态库的文件内容会被复制到最终的 executable（可执行文件）中。这意味着静态库的内容不会被重复加载，因为它是预先构建并包含在可执行文件内的。静态库的使用可以提高程序的可移植性和独立性，但它会增大可执行文件的大小。
动态库：与静态库不同，动态库通常不会在编译后被复制到可执行文件中。而是在程序运行时，由操作系统动态加载到内存中。这样，不同的程序可以通过相同的动态库文件共享相同的数据和函数，从而减少内存占用并方便模块化的更新。动态库的使用有助于优化内存管理，并且由于它们可以被多个程序共享使用，可以减少每个程序所需的单独库文件的数量。

库文件的另一个用途是在配置管理系统如Codesys中，它们可以用来存储可多次使用的程序组织单元（Program Unit, PU）。这些PU可以是用户自定义的功能块、函数或程序，它们可以在不同的项目之间复制和使用，从而提高了编程效率。

总结来说，库文件的作用主要包括：