【零基础学习iOS开发】【02-C语言】02-第一个C语言程序
前言
前面已经唠叨了这么多理论知识，从这讲开始，就要通过接触代码来学习C语言的语法。学习任何一门语言，首先要掌握的肯定是语法。学习C语言语法的目的：就是能够利用C语言编写程序，然后运行程序跟硬件（计算机、手机等硬件设备）进行交互。由于我们的最终目的是学习iOS开发，学习iOS开发的话必须在Mac系统下，因此我就在Mac系统环境下开发C语言程序，而不是在Windows环境下。
接下来，就在Mac系统环境下编写第一个C语言程序，最后把程序运行起来，跟计算机做一个小小的互动
一、编写第一个C语言程序-Hello World
为什么称第一个程序为“Hello Wolrd”呢？其实计算机行业里面，学习任何技术的第一个程序都可以称为“Hello World”。“Hello World”的字面意思是“你好，世界”，也就是跟世界打招呼。我们第一个程序在这世界上诞生了，那肯定要跟世界打声招呼嘛，所以就称为“Hello World”。
1.用什么工具写代码
首先我们要做的肯定是写代码，在代码里面说清楚想要计算机做出怎样的操作。其实写代码就像平时写文章一样，只是在电脑上写一些文本内容，那用什么工具来写代码么？平时我们在Windows中写文章，可以用记事本、Word等文本编辑工具。在Mac中呢，我们可以安装一些文本编辑工具来写代码，比如UltraEdit（点击链接可以下载UltraEdit）。当然，在实际开发中，为了提高开发效率，一般会使用开发工具，开发工具的好处，我在前面文章中已经说过了。不过呢，开发工具屏蔽了很多操作细节和语法细节，不利于初学者直观、系统地学习一门语言。因此，在这里，我们暂时使用文本编辑工具UltraEdit来写C语言代码。
2.写代码
1> C程序由函数构成
写代码之前，你首先要知道：任何一个C语言程序都是由一个或者多个程序段（小程序）构成的，每个程序段都有自己的功能，我们一般称这些程序段为“函数”。所以，你可以说C语言程序是由函数构成的。
比如你用C语言编写了一个MP3播放器程序，那么它的程序结构如下图所示：
- 从上图可以看出：函数就是用来实现某个功能的程序段，每一个函数都有自己的功能。因此，你应该把实现某个功能所需的代码都写在函数中。比如，有个函数的功能是播放MP3，那么播放MP3的代码都应该写到这个函数中。
- 当调用（执行）一个函数时，计算机就会按顺序执行函数中的所有代码，从而展示函数所实现的功能。
- 一般来说，我们会将不同的功能交给不同的函数去实现。比如，将暂停播放MP3的代码写到一个函数中，将停止播放MP3的代码写到另一个函数中。因此，一个C程序中可能会有很多的函数。
2> C程序的入口
前面说到：一个C程序中可能会有很多的函数，这样就会有个疑问：当我们运行整个程序时，在众多函数中，计算机会先执行哪个函数呢？也就是说，一个C程序的入口在哪里？我写了几千行的代码，应该先从哪一行代码开始执行啊？是从第一行代码还是从最后一行代码开始执行啊？
其实，C程序的入口是一个名字叫做main的函数，简称main函数。（为了区分函数，每一个函数都有一个名称）也就是说，不管整个程序中有多少个函数，都是先执行main函数。不管main函数写在文件中间，还是文件末尾，也都是先执行main函数。
需要注意的是：
- 如果一个C程序中没有main函数，那么这个程序就不具备运行的能力。连程序的入口都没有，还运行什么？
- 一个C程序中只能有一个main函数。想象一下也知道，如果有多个main函数，究竟先执行哪一个main函数呢？这会让计算机无法选择
3> 编写main函数
现在已经知道，要想运行一个C程序，必须有一个main函数，接下来就在文本编辑工具中编写一个main函数。main函数的格式大致如下：
- 第1行的int暂时不用去理解，先认为是main函数的固定写法
- 第1行的main是函数名称，main后面的一对小括号()是函数的标志，绝对不能缺少！而且这对小括号是“英文括号()”，不是“中文括号（）”！
- 第2行开始，有一对大括号{}，函数内部的代码都要写到这对大括号里面。每一个函数都有一对{}，{}里面的内容可以称为“函数体”。
- 在第3行添加了一行return 0;，暂时不用理解它的意思，先认为是main函数的固定写法。
- 像第3行这种写在函数中的代码可以称为一条“语句”。写完一条语句后，要在尾部加上一个分号“;”，代表语句结束了
4> 编写输出语句
接下来在main函数中添加代码。
1 #include <stdio.h> 2 3 int main() 4 { 5 printf("Hello World\n"); 6 return 0; 7 }
- 在第5行添加了一条语句printf("Hello World\n");，这条语句的作用是让计算机在屏幕上输出用双引号""括住的内容：Hello World，后面的"\n"是一个转义字符，表示回车换行，因此，输出Hello Wrold这一串内容后会自动换行。至于为什么这条语句要这样写？为什么这条语句能让计算机输出东西？这些疑问都先搁着，以后会详细解释。
- 为了保证第5行代码的正常使用，就在main函数的前面加了一行代码#include <stdio.h>，暂时不用去深刻了解它的意思，默默加上即可，注意，这里是不用加上分号";"的
- 当运行这个程序，就会先执行main函数，接着就会按顺序执行main函数大括号{}中的所有语句（第5行、第6行语句）
- 需要注意的是：main函数中所有语句都必须写在第6行return 0;语句的前面，先别问为什么，以后会详细介绍
3.保存为C程序的源文件
代码写完了，总得保存起来吧，保存为什么格式的文件呢？每个文件都有自己的拓展名，不同的拓展名就代表着不同类型的文件，比如.mp3代表着音频文件，.txt代表着文本文件。我们前面编写的C语言代码，应该保存为一个拓展名为.c的文件，这个.c文件称为C语言程序的“源代码文件”，也称为“源文件”。
按下快捷键command + s，输入文件名（我这里叫做one.c），选择文件格式
就这样，第一个C语言程序就写完了，非常简单吧，一点压力都没有
二、编译程序
前面已经把程序写好了，迫不及待想做的事情肯定是运行程序，看看计算机会有什么反应。遗憾的是，前面编写好的one.c文件还不能够运行。上一篇文章已经说过了，计算机只能识别0和1组成的机器指令，你现在写的这些什么int、main这些英文，它是看不懂的。我们需要使用C语言编译器，将源文件翻译成只有0和1的二进制文件，这个翻译过程，我们称之为“编译”。
Mac系统上支持一款叫做gcc的编译器，gcc支持多种编程语言：C语言、C++、Objective-C、Java等。在后来，苹果公司自己开发了一款叫做clang的编译器，目标就是要超越gcc。我们这里就采用clang编译器来编译程序。要想在Mac中使用clang编译器，首先要安装一个命令行工具（Command Line Tools）
1.下载安装命令行工具
安装命令行工具的方式有2种。
1> 方式一：直接到苹果官网下载
先点击屏幕左上角的“苹果图标”，查看你的Mac系统版本
- 如果你的Mac是Lion系统（版本<=10.7），请选择下载：
- 如果你的Mac是Mountain Lion系统（版本>=10.8），请选择下载：
2> 方式二：先到苹果官网下载安装Xcode，然后打开Xcode，在Xcode中安装命令行工具
2.打开终端
安装完命令行工具后，就可以使用clang编译器了。那怎么使用clang呢？通过在“终端”中输入相应的clang指令来启动编译器。
默认情况下，终端所指向的路径是用户的个人主文件夹，我的主文件夹是/Users/apple，我的用户名叫apple
3.跳转到one.c所在的路径
为了方便操作，我们应该将终端的路径切换到one.c所在的路径，one.c存放在我的桌面，文件夹路径是/Users/apple/Desktop
输入指令：cd /Users/apple/Desktop , 然后敲回车，指令"cd"是改变路径的意思。
4.输入编译指令，编译one.c文件
输入指令：cc -c one.c , 然后敲回车
指令"cc -c"表示编译某个源文件，后面跟上源文件的名称或者全路径。
如果敲完编译指令后，没有显示太多的信息，说明你编译成功了。编译成功后，会在终端所在的路径下生成一个二进制文件，称为“目标文件”，拓展名为".o"，文件名与源文件一致。one.c文件编译成功后就生成了one.o文件。
补充：在开发过程中，不可能将所有的代码都写在一个.c文件中，为了模块化开发，一般会将不同的功能写到不同的源文件中。如果要同时编译多个源文件，这样写：cc -c one.c two.c three.c。源文件编译之后，每个源文件都会生成对应的.o文件，比如two.c生成了two.o、three.c生成了three.o
5.编译器的语法检测
编译器除了能将.c源文件编译成.o目标文件之外，还有一个非常重要的功能：语法检测。跟英语一样，C语言也有自己的语法，如果你不按照C语言语法去写代码，那就无法编译成功。生成目标文件之前，编译器会先检查.c文件是否有语法错误，如果出现语法错误，会列出错误的总个数、错误原因和错误代码的行号，这时候就不会产生目标文件；必须修正相应的语法错误，重新编译成功后，才会生成目标文件。
接下来我把代码故意写错，第3行把int写成了intt，第5行语句少了一个分号";"
1 #include <stdio.h> 2 3 intt main() 4 { 5 printf("Hello World\n") 6 return 0; 7 }
重新保存源文件，在终端中重新编译一下
它说得非常明显：有2个错误，第1个错误是在one.c的第3行，第2个错误是在one.c的第5行。这些错误信息（error）是一定要修改的，只要有一个错误信息存在，就不可能编译成功。以后还有可能会遇到一些“警告信息（warning）”，警告信息可以忽略，不影响编译。
三、链接程序
1.什么是链接
源文件编译成功后，会生成一个.o目标文件，这就是一个二进制文件，但是，还是不能运行。目标文件不能运行的主要原因有2个：
1> 在开发过程中，不可能将所有的代码都写在一个.c文件中，为了模块化开发，一般会将不同的功能写到不同的源文件中。源文件编译之后，每个源文件都有对应的.o文件，比如two.c生成了two.o、three.c生成了three.o，这些.o文件都不能单独运行，它们之间都有密不可分的关系，需要将所有相关联的.o目标文件组合在一起。
2> 除开组合所有的目标文件之后，还需要将C语言的函数库包含进来，才能生成可执行文件。
将所有相关联的.o目标文件、以及C语言函数库组合在一起生成可执行文件的过程，我们称为“链接”。
2.链接目标文件
在终端中输入指令：cc one.o , 然后敲回车。如果要同时链接多个目标文件，这样写：cc one.o two.o three.o
链接成功后，会生成一个可执行文件，默认的名称叫做“a.out”。由于我们是在mac系统下生成了可执行文件，mac系统是基于UNIX系统的，所以这个文件只能在UNIX系统中运行。如果是在Windows环境下，生成的可执行文件拓展名为".exe"。
3.更改可执行文件的名称
如果想更改可执行文件的名称，可以输入指令：cc -o one one.o，-o后面跟上可执行文件的名称，因此可执行文件的名称就变成了one
4.连续执行编译、链接
其实也可以在终端中直接输入：cc one.c , 会按顺序执行编译、链接两个操作。
这条命令产生一个名为"a.out"的可执行程序。中间会产生一个名为one.o的目标文件，但它在链接完成后会被删除。
如果想修改可执行文件的名称，跟前面是一样的，指令为：cc -o abc one.c , 可执行文件的名称为abc
四、运行程序
经过前面几个步骤后，终于生成了可执行文件，接下来就可以运行这个程序了。运行程序有2种方式：
1.在终端中输入指令运行程序
在终端中输入：./a.out，敲回车就可以运行这个程序。这里a.out是可执行文件的名称。
敲完指令后，你会发现屏幕上输出了一句“Hello World”。就这样，我们成功跟计算机来了一点小小的互动，它替我们输出了一句文字。
2.双击可执行文件
直接双击a.out文件，选择用终端来运行程序
运行成功后
五、总结
经过一番折腾，终于将第一个C程序运行成功了，总共有4个步骤：编写程序 -> 编译 -> 链接 -> 运行
需要注意的是：
- 中间某个环节出错了，那么就不会有后面的操作。比如编译出错了，那么就不可能有链接这个环节。
- 如果你对源代码进行了修改，那么需要重新编译、链接之后再运行程序，这样才能看到最新的效果。
六、学习建议
1.学编程并不是学英文
写完这个Hello World程序后，可能很多人会去查单词，看看int什么意思、看看那stdio、return又是什么意思。其实，这是非常没必要的做法，我们学的是编程，并不是学英文，没有必要一个一个词语地去扣。再说，这些词语对计算机来说并不是什么英文单词，仅仅是个符号、是代码！！！计算机只能识别0和1，因此还要将这些代码编译成0和1之后才能被计算机所执行。计算机并不是有道词典，它不可能认识什么英文单词。很多代码都是固定写法，并没有太多的所谓英文含义。
2.程序的可读性
这个Hello World程序的功能很少，只有一丁点内容，我们就占用了好几行行代码。有人可能会问：这些代码一定要换行么？第5行prinf语句的前面一定要要缩进几个空格么？
其实，你完全可以不缩进
1 #include <stdio.h> 2 3 int main() 4 { 5 printf("Hello World\n"); 6 return 0; 7 }
也可以将所有的代码都写成一行（第1行代码比较特殊，必须独立一行）
1 #include <stdio.h> 2 int main() {printf("Hello World\n");return 0;}
这样写虽然没有问题，但是代码可读性非常地差，想象一下也知道：整个文件中就一行代码，如果这个程序很大的话，肯定很多代码，这样的代码是有多恶心啊！别人 可能根本看不太懂你写的是什么东西，甚至你自己都看不太懂。在工作中，我们难免会遇到难题，经常要求助于他人，但是别人要在看得懂我们代码的基础上，才能 帮我们解决问题啊。因此，代码的可读性很重要！一定要养成良好的编程习惯。
3.初学者不要过于寻根问底
当你对一门新技术还不是很了解的时候，你首先要做的事情是学会怎么使用它，先把它成功用起来，并不是从头到尾看清楚所有的源代码、把每一行代码中的每个词语都摸清楚什么意思，完全没有这个必要。等你有一定的技术基础了，这门技术用得很熟了，而且时间和能力允许的话，才有必要去寻根问底地解读所有的源代码。所以，第一个C程序的代码中很多不懂的地方，暂时不用去纠结，学到后面了，你就会不自觉地就知道它们是什么意思了。
七、clang指令汇总
这些指令不用去死记，大致有个了解，用到时再来查资料即可
1.编译单个c源文件，并产生一个目标文件
cc -c one.c
这条命令产生一个名为one.o的目标文件
2.编译多个c源文件，并为每个文件产生一个目标文件
cc -c one.c two.c three.c
这条命令产生3个目标文件：one.o、two.o、three.o
3.链接单个目标文件
cc one.o
这条命令产生一个名为a.out的可执行文件
4.链接多个目标文件
cc one.o two.o three.o
这条命令产生一个名为a.out的可执行文件
5.编译并链接一个c源文件
cc one.c
这条命令产生一个名为a.out的可执行文件。中间会产生一个名为one.o的目标文件，但它在链接过程完成后会被删除。
6.编译并链接多个c源文件
cc one.c two.c three.c
这条命令产生一个名为a.out的可执行文件。当编译的源文件超过一个时，目标文件便不会被删除。这就允许你对程序进行修改后，只对那些进行过改动的源文件进行重新编译。
7.编译一个c源文件，并把它和现存的目标文件链接在一起
cc one.o two.o three.c
这条命令产生一个名为a.out的可执行文件
8.上面那些可以产生可执行文件的指令均可以加上“-o name”这个选项，产生的可执行文件就叫做name
比如 cc -o abc one.c
这条指令会产生一个名为abc的可执行文件
9.执行可执行文件
./a.out
这条指令可以执行一个名为a.out的可执行文件
