【C編程】開始

編程的流程是先編寫程序文件，再編譯。編程語言有多種，例如 C，Java，Python。C 語言的話，程序文件類型是.c文件。

C語言編譯將生成可執行文件。即，這個文件和app一樣可運行。

A) 編寫.c文件。

雖然是計算機語言，卻是純文本。純文本就是沒有任何文檔格式，比如字體大小設置，只能手輸所有字符。其編輯器可以是任何純文本編輯器，比如我用MacOS TextEdit。

或比較專業的 Sublime Text，其支持批量縮進和不縮進(tab 和 shift tab)、關鍵詞高亮、程序語句編號。但這些功能沒有也可以的。

先寫helloworld.c程序。

#include <stdio.h>

int main() {
  printf("您好，世界。");
  return 0;
} 

B) 編譯

打開操作系統窗口（MacOS Terminal），cd到程序文件所在文件夾（MacOS Terminal輸入cd ，然後從Finder按住一個文件夾，拖進Terminal窗口）。以下默認以MacOS為例。

編譯器有CC Compiler和GCC Compiler兩個。^[1]

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如果用CC compiler，輸入命令：

cc helloworld.c

編譯完後，可在Finder看到一個新文件：a.out。

如何執行該文件？在Find直接點擊a.out，會跳出Choose Application窗口，只能在Terminal運行之。但為什麼不是直接a.out，而要寫成./a.out。（為什麼？我不知道。）

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如果用GCC Compiler，輸入編譯命令：

gcc helloworld.c -o output 

如果gcc helloworld.c，同上一個命令，默認生成a.out。

這命令各平台通用，MacOS，Linux，Windows。

在MacOS output文件的文件類型是Unix executable。

MacOS如何執行output程序？1）直接在Find點擊output。或2）在Terminal輸入./output。

C) Debug

如果編譯通不過，根據編譯器的報錯，修改程序文件，即.c文件，可能是語法錯。

如果編譯通過，運行出錯，我們就需要Debug。如何Debug？基本上就是在程序的各個部位不停地printf（比如printf變量值）。

所以，C語言的語法是什麼？

我們需要考慮如下內容。我們通過具體的編程來看細節，下面只說明概念。

1. 框架。
   程序文件的格式，頭尾，比如，c 文件的框架是文件頭#include <stdio.h>，主程序int main() {/*很多語句在這裡*/ return 0;}

2. 變量類型、定義和賦值(variable data type, declaration, assignment)
   data_type_name variable=value;
   variable=value;
   但字符串變量的賦值不完全如此，本文的重點是介紹字符串。

3. 數學函數(math)
   除了算術，加減乘除，最重要的是初等函數公式，像指數函數exp(x)、三角函數(如cos(x))。

4. if 判斷語句(conditionals)
   比如：if (condition) {/*Do something*/}

5. 循環語句(loop)
   比如：While (condition) {}

6. function 定義
   function定義在頭部。
   比如：return_value_data_type functionname(parameters){}

7. 遞歸調用(recursion)
   function 自己調用自己，例如漢諾塔算法。

8. 打印到顯示器
   printf("請輸入一個字符：");

9. 用戶輸入數據
   scanf("%c", &c); 這是從鍵盤輸入一個字符。

10. 輸入文件
    fopen(filename, 讀寫權限)；

11. 輸出文件
    fprintf(filename, 內容);
    fclose(filename);

12. 註釋
    //單行註釋
/*多行註釋*/
    註釋在編程中的最多用的，主要用於程序算法說明、閱讀和維護，團隊協作。

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以下參考 W3C 的 C tutorial ^[2]，我來談C編程的難點，如字符串操作、內存管理、畫圖。本文講字符串的操作。

C的data type 常用的有int整數型，double小數型（即實數），char字符型，但字符串是char數組，沒有單獨的data type。如何定義，如何賦值？我寫在下例的註釋中。核心是：無法直接等於號賦值，string_name="blabla"，這是不行的。只能通過字符串拷貝函數strcpy(string_name, "blabla")賦值。

BTW，C的data type是嚴格的，不但有定義名，還有printf format specifier，例如，int myNum=3; printf("%i", myNum); 這裡%i與data type相應。string沒有獨立的data type，卻有獨立的format specifier：%s。這是因為char是單獨字符，如果要打印一串字符，printf用%s來連續打印多個字符，直到字符串的結束符\0（捺零）。

C的字符有三個系統保留字符，不能直接輸入，這樣輸：捺杠\\，單引號\'，雙引號\"。

// Array and String，array_string.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>/*用於數組操作的頭文件，頭文件就是把那個文件加載至這裡，這樣那裡定義的函數都可以用。例如字符串長度計算函數strlen。*/


int main(){
int i=0;
int length;

/*整數數組*/
int myNumbers[] = {10, 25, 50, 75, 100};

printf("%zu\n", sizeof(myNumbers));  // Prints 20
length =sizeof(myNumbers)/sizeof(myNumbers[0]);  

for (i=0; i<length;i++){
printf("myNumber[%i] is %i.\n", i, myNumbers[i]);
}

/*實數數組*/
/*計算數組長度*/
double myValues[] = {1.1, 2.2, 3.3};
length = sizeof(myValues) / sizeof(myValues[0]);

printf("數組長度%d\n", length);  // Prints 3

/*多維數組
    2D arrays (like int scores[3][4]) are great for storing things like scores, game boards, or spreadsheets
    3D arrays (like int cube[2][3][4]) can represent more complex structures like a set of tables or levels in a game
*/
/*這一部分拷貝自W3C tutorial，目的是了解數組是表達矩陣的data type。*/

int matrix[2][3] = { {1, 4, 2}, {3, 6, 8} };

int j;
for (i = 0; i < 2; i++) {
  for (j = 0; j < 3; j++) {
    printf("%d\t", matrix[i][j]);
  }
printf("\n");
} 

/*以下我們講string。*/
/*Since strings are actually arrays in C, you can access a string by referring to its index number inside square brackets [].*/
char greetings[] = "Hello World!";
printf("%s\n", greetings);
printf("%c\n", greetings[3]);

char hw[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ' ', 'W', 'o', 'r', 'l', 'd', '!', '\0'};/*string 最後有\0結尾，算一個字符*/
printf("%s\n", hw);

printf("%zu\n", sizeof(greetings));   // Outputs 13，將\0計算在內
printf("%zu\n", sizeof(hw));  // Outputs 13

char txt[] = "It\'s alright.";
printf("%s\n", txt);

/*字符串長度計算函數strlen*/
char alphabet[] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
printf("%zu\n", strlen(alphabet));//不包含\0結尾符

char* firstName = "Johnnie";
char* surname = "B. Goode";
printf("firstName length is %zu\n", strlen(firstName));//不包含\0結尾符
printf("surname length is %zu\n", strlen(surname));//不包含\0結尾符

/*兩個字符串比較函數strcmp*/
//Ref: https://www.w3schools.com/c/ref_string_strcmp.php
char myStr1[] = "ABCD";
char myStr2[] = "ABCd";//d ASCII 100, D ASCII 68
printf("d ASCII code is %i, while D ASCII code is %i.\n", 'd', 'D');
int cmp = strcmp(myStr1, myStr2);
if (cmp > 0) {
  printf("%s is greater than %s\n", myStr1, myStr2);
} else if (cmp < 0) {
  printf("%s is greater than %s\n", myStr2, myStr1);
} else {
  printf("%s is equal to %s\n", myStr1, myStr2);
}

/*如何定義string，方便以字符串賦值。
定義是：char string_name[100]; 
賦值是：strcpy(string_name, "I am bewildered by C char array, pointer, and %s.");*/

/*兩個字符串連接起來的函數strcat。*/
/*Concatenate Strings*/
char str1[100]="Hello ";
char str2[100]="World!";

//Concatenate str2 to str1 (result is stored in str1)
strcat(str1, str2);

// Print str1
printf("Concatenate string %s\n", str1);

/*拷貝string到string variable，這是賦值的方法。*/
// String copy
strcpy(str1, str2);
printf("Copy string %s\n", str1);


strcpy(str1, "How to assigned a string? Namely a char array. ");

strcpy(str2, "How to assigned a string? Namely a char array. ");

int result = strcmp(str1, str2);

if (result == 0) {
printf("Strings are equal.\n");
} else if (result > 0) {
printf("\"%s\" is greater than \"%s\".\n", str1, str2);
} else {
printf("\"%s\" is less than \"%s\".\n", str1, str2);
}

// String assignment

/* 定義字符串，方法1）char temp[]="blabla"; 方法2）char *temp="blabla"; 這兩個定義都限定了分配的內存的長度為這一串字符的長度，如果給這變量拷貝一個過長的字符串，程序運行會abort。所以上文我們給str1，str2各設置了100 bytes。
 
我來介紹指針pointer，即帶*的變量。指針即內存地址，通常是八字節的一個整數。例如下文tmp1是一個地址，如果printf("%p", tmp1)；地址的format specifier是%p。*tmp1即這個地址的存儲所存的數據，數據類型char format specifier是%c，例如printf("%c", *tmp1);*/

char *tmp1 = "How to assigned a string variable? Namely a char array. ";
printf("Pointer tmp1 address is %p. Address is %zu bytes.\n", tmp1, sizeof(tmp1));/*\n是換行。只有換行，才看得清楚。有時我連用兩個\n\n。%zu是sizeof函數返回值的format specifier，正整數。*/

printf("Data in tmp1 address is %c.\n", *tmp1);
strcpy(str1,tmp1);

char tmp2[]= "strcpy.";
strcpy(str2, tmp2);

strcat(str1, str2);

printf("%s\n", str1);

return 0;
}

參考：

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1. How To Compile And Run a C/C++ Code In Linux，2025-7-23，https://www.geeksforgeeks.org/cpp/how-to-compile-and-run-a-c-c-code-in-linux/ ↩︎

2. C Tutorial, W3C, https://www.w3schools.com/c/c_output.php ↩︎