C 语言教学——从 Hello World 讲起

先直接上一份 C 的代码：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("Hello world!");
    return 0;
}

嗯，这就是一份比较简单的 C 代码了。代码的效果，是在屏幕上打印出 “Hello world!” 的字样。功能非常简单，但是究竟这些代码是什么含义，为什么组合在一起就能够产生这样的效果呢？我们来一点一点解释。

先来个简单版的解释：

int main(void)
{
    return 0;
}

这部分代码是一个固定搭配。它表示的是程序的入口，是整个程序的大门。程序运行的时候，首先找到的就是这么一个地方。

而 printf("Hello world!"); 这一行呢，是借用一个叫做 printf 的工具，这个工具是系统自带的，作用呢，就是往屏幕上打印。那么究竟打印什么内容呢？这便由括号里的东西来决定了。在这份实例代码中，我们括号里写着"Hello world!"，就是让屏幕上打印出 Hello world! 这句话。

再回过头看第一行 #include <stdio.h> 。前面讲到，printf 是一个系统自带的工具，但是系统自带的工具有很多，放在很多地方，程序怎么知道上哪儿找 printf 这个工具呢？这便是第一行代码的作用了。stdio.h 可以理解为一个工具包。通过 include 语句，把这个工具包引入到程序里，程序才能使用它里面的工具。而 printf 正是在这个工具包中的。

通过上面的解释，相信你应该已经有了一个大体的了解。下面，我们更加仔细地解释一下。

首先我们说说 int main(void) 是什么。

每一个在我们的操作系统上运行的程序，说到底其实都是由操作系统打开的。但是我们有没有想过，操作系统是怎么知道打开一个程序之后应该先做什么再做什么？就比如我们打开 QQ 的时候，总是会先进入登录界面而不是打开什么个人资料卡的窗口之类的，这告诉我们，每个程序的执行，都是有一个既定的顺序的。那么，既然存在顺序，就势必有一个“开始”。没错，这里的int main(void)标识的便是我们程序的入口，它的名字，叫做 main 函数（main fuction） ，也有人用纯中文的方式，管它叫“主函数”或者“主方法”。

在 C 语言中，函数（function）语法上的定义，就是

返回值类型 函数名(函数参数列表)
{
    函数体
}

这样的形式。其中函数参数列表可以为空，就是什么都不写。函数体，就是这个函数的主体，也就是这个函数实际要做的事情。那么返回值类型，返回值又是什么呢？

大家对于数学中的函数应该都比较熟悉了。数学中我们常常会写 y = f(x) 。C 语言里的函数其实跟数学函数在外观上是非常相近的。数学中定义某函数 f ，自变量为 x ，函数值就是 f(x) 。对应到 C 语言的函数中，我们可以简单地认为，函数参数，就是这个函数的“自变量”（不同的是 C 语言的函数可以没有“自变量”），而返回值类型，就是定义的这个函数的函数值是什么类型，或者，用数学的方式讲，就是类似于“值域”的概念。

有了返回值类型，那么返回值也就是“函数值”究竟是什么呢？回到我们一开始的代码中，大家应该不难猜到，return 语句，就是决定这个函数的返回值的。

我们再看一眼 main 函数，函数名是 main ，这是标准中规定的，入口函数就叫这个名字。函数返回值类型为 int ，这里的 int 是 integer 的缩写，也就是整数的意思，限定了这个函数的函数值只能是整数。函数参数列表为空，意味着无论这个函数的返回值，完全是这个函数自己决定的，不随外界条件变化。而函数体中最后的return 0;一句，则给出了这个函数的返回值为整数 0 。

C 语言中，main函数由于身份特殊，按照标准，它的返回值类型必须是 int ，而函数参数列表要么是空，也就是main(void)的形式；要么是带着两个参数，main(int argc, char* argv[])。对于初学者而言，第一种形式最为常见。第二种形式由于比较复杂，我们这里按下不表。另外，main 函数的返回值，习惯中大家在程序正常退出的情况下，会给出返回值为 0 。main 函数的返回值是给程序的调用者（比如系统）看的，以方便调用者知道程序是否正常执行正常退出。

接下来再谈谈printf("Hello world!");这一行。

用 C 语言的行话，printf 是一个标准库函数，叫做“格式化输出函数”（ f 表示的是 format 的含义）。这里的“标准库”，指的是 C 语言的标准中规定的一个函数库。为了方便使用，C 语言标准中规定了一系列函数，包括这些函数的函数名、参数列表、返回值类型、以及这个函数的作用，都进行了明确的规定。printf 就是这样的一个标准库里的函数。它被规定，作用是往“标准输出流”中输出字符序列，或者在大部分情况下，用更直白的话说，就是在屏幕上显示一些文字。

printf 具体显示什么，是由函数的参数决定的。我们的示例代码中是 printf 最简单的一种参数形式。"Hello world!"在 C 语言中称为一个“字符串”，也就是由字符组成的序列，由一对半角英文双引号包起来进行表示。（如果没有双引号，程序将无法编译通过。）

printf这一行的作用，便是调用（invoke） printf 函数，并指定参数为字符串 “Hello world!” 。

细心的读者将会发现，printf 这一行和 return 一行，都用了分号结尾。这是为什么呢？

这里涉及到了 C 语言的另外一个概念：语句（statement）。每个函数都由一系列的语句构成。C 语言规定，语句必须由半角英文分号作为结尾。printf 一行被称为函数调用语句，而 return 一行被称为控制语句。

最后我们再谈谈#include <stdio.h>一行。

C 语言中，以 # 开头的都叫预编译指令，与语句不同的是，它们不需要以分号结尾。预编译指令的作用，是在程序编译阶段，为编译器提供一些信息。

对于 #include 指令而言，它的作用，是告诉编译器应该去引入那些“头文件（header file）”。在本例中，引入的头文件便是 stdio.h 。用 <> 括起来，表示这个头文件存在于系统环境变量中包含的文件夹（目录）里。

头文件 stdio.h ，是 C 语言标准库中与标准输入输出（standard input and output）相关的函数的声明存放的位置。程序要使用相关的函数，就必须在程序文件中 include 这个头文件，编译器才能在编译阶段定位到对应的标准库函数，并将其用到程序中来。

至此，我们把最简单的一个 C 语言入门程序讲解完了。最后罗列一下本文涉及到的计算机术语，并附上对应的英语。

函数，function
主函数，main function
返回值，return value
函数参数，function parametre(US. parameter)
标准输出流，standard output stream
语句，statement
字符串，string
头文件，header file
调用，invoke
预编译指令，pre-compiled instruction

如有不明白的，欢迎留言提问。想进一步了解上述术语，可以自行在网上或相关书籍中查阅资料。

注：

C99 标准中对 main 函数的可接受形式有两种：

int main(void)
int main(int argc, char* argv[])

C99 标准中规定的 main 函数形式，是 main 函数的声明。而我们程序中写的 main 函数，是对它的一个定义（关于声明和定义的差别，后面讲到函数专题的时候会介绍）。

理论上，定义只要满足声明的要求即可。因此，我们常见的int main()以及int main(int argc, char** argv)这两种形式也是可以接受的。但是从代码的一致性上考虑，我们建议声明与定义保持一致。

而我们在各种其他地方的代码中，事实上还经常见到另外的两种写法：void main() 和 main()。需要明确的是，第一种写法即返回值类型为 void 的写法，是不被规范所认可的，属于某些早期程序员的陋习，是绝对需要摈弃的。而第二种写法，即不写返回值类型的写法，是利用了 C 语言中“函数缺省返回值类型为 int ”的规定做的省略。但是，从代码可读性上考虑，我们并不推荐省略返回值类型。