Linux C语言编程基本原理与实践
2020-12-11 本文已影响0人
前端程序猿
一、C 语言是什么？
C 语言是一个有结构化程序设计、具有变量作用域以及递归功能的过程式语言。广泛用于系统软件与应用软件的开发。
C 语言，通俗的讲，就是人类和计算机交流的一种方式。
1.1 ANSI C
ANSI C、ISO C、Standard C 是指美国国家标准协会（ANSI）和国际标准化组织（ISO）对 C 语言发布的标准。历史上，这个名字专门用于指代此标准的原始版本，也是支持最好的版本（称为 C89 或 C90）
1.2 C 语言的特点
- 简单
- 快速
- 高性能
- 兼容性好
- 功能强大
- 易于学习
1.3 C 语言适合做什么？
什么样的程序最有价值？
什么样的场景最适合用 C 语言
- Linux 嵌入式 （小工具: ls cd 等）
- 和硬件打交道的程序 (操作系统 ARM 嵌入式 单片机 Arduino)
- 性能要求较高的应用程序 (nginx)
二、开发环境与配置
2.1 准备一个 linux 环境
- 虚拟机安装
- 云服务器
2.2 编辑器
- emacs (编辑器之神)
- vim (神的编辑器)
2.3 安装 vim
yum install vim
2.4 查看 cc 编译器
cc -v
显示当前的 cc 编译器是 gcc 版本，gcc 是兼容 cc 的编译器
gcc version 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-39) (GCC)
也可以使用这条命令查看
gcc -v
三、Linux 下的第一个C程序
3.1 创建工程目录以及编辑 C 程序文件
mkdir less1
cd less1
vim a.c
3.2 hello world
#include <stdio.h> // 导入标准的输入输出流 头文件
int main()
{
printf("hello world\n");
return 0;
}
保存并退出
3.3 编译 c 程序
cc a.c
会生成 a.out 的可执行文件
3.4 执行编译后的 c 程序
./a.out
结果在命令行输出
[root@VM_0_3_centos less1]# ./a.out
hello world
四、多文件操作
4.1 函数文件和入口文件分别定义
- 求最大值的函数文件 max.c
int max(int a, int b) {
if (a > b) {
return a;
} else {
return b;
}
}
- 求最小值函数文件 max.c
int min(int a, int b) {
if (a > b) {
return b;
} else {
return a;
}
}
- 入口文件 main.c
#include <stdio.h> // 系统库中查找
#include "max.c" // 当前项目中查找
#include "min.c" // 当前项目中查找
int main() {
int a = 12;
int b = 20;
int maxNum = max(a, b);
int minNum = min(a, b);
printf("the max value is %d\n", maxNum);
printf("the min value is %d\n", minNum);
return 0;
}
- 编译并运行
gcc main.c -o main.out
./main.out
4.2 引用编译后的函数文件
当入口文件中引入很多自定义的 C 源程序代码时，一起编译时会很慢，如果引入的是编译后的文件，编译就会很快了
- 编译函数源程序
gcc -c max.c -o max.o
gcc -c min.c -o min.o
- 注释入口文件中引入的 max.c min.c
#include <stdio.h> // 系统库中查找
// #include "max.c" // 当前项目中查找
// #include "min.c"
- 使用命令行编译并运行
gcc min.o max.o main.c -o main.out
./main.out
4.3 编写头文件
使用编译后的文件与入口函数一起编译时，能够加快编译速度，但是却看不到编译文件中的函数的用法，因此需要编写编译文件的头文件，让别人知道该编译文件的使用方法
- max.c 的头文件 max.h
int max(int a, int b);
- min.c 的头文件 min.h
int min(int a, int b);
- 在入口函数中引入头文件
#include <stdio.h> // 系统库中查找
// #include "max.c" // 当前项目中查找
// #include "min.c"
#include "max.h"
#include "min.h"
五、 Makefile 的编写和使用
如果我们在编译时，引入了有很多个编译文件
gcc min.o max.o main.c -o main.out
命令行就会变得很长很长，这种方式就不可行了，这时我们需要来编写 MakeFile
5.1 make 命令
- make 工具可以将大型的开发项目分成若干个易于管理的模块
- make 工具可以很清晰和很快捷的整理源文件
- make 内部也是使用了 gcc
查看 make 工具是否已经安装
make -v
5.2 编写 Makefile
# main.out 是目标文件， 依赖于 min.o max.o main.c
# 通过执行 gcc min.o max.o main.c 生成 main.out
main.out:min.o max.o main.c
gcc min.o max.o main.c -o main.out
# 如果缺少 min.o max.o, 需要先执行下面的命令生成 min.o max.o
# 如果 min.o max.o 已经存在， 再次编译时，就不会再生成 min.o max.o 了
# 如果 min.o 或 max.o 做了修改，再次编译时，也会重新生成 min.o 或 max.o
# min.o 是目标文件，依赖 min.c
# 通过执行 gcc -c min.c 生成 min.o
min.o:min.c
gcc -c min.c
# max.o 是目标文件，依赖 max.c
# 通过执行 gcc -c max.c 生成 max.o
max.o:max.c
gcc -c max.c
5.3 执行 Makefile 生成目标文件
make Makefile
./main.out
六、 main 函数的详解
6.1 main 函数中的 return
- 在 shell 命令行中可以通过
echo $?查看上一条命令的执行结果
[root@VM_0_3_centos less2]# ./a.out
hello world
[root@VM_0_3_centos less2]# echo $?
0
输出 0 表示上一条命令执行成功, 而 0 也是 main 函数里的返回结果
./a.out && ls
上面的命令，会接着执行 ls
- main 函数返回 非 0 表示程序运行错误
如果 main 函数的返回值不为 0， 表示程序执行失败
int main(int argv, char* argc[]) {
printf("hello world \n");
return 1;
}
编译运行后的结果：
[root@VM_0_3_centos less2]# ./a.out
hello world
[root@VM_0_3_centos less2]# echo $?
1
./a.out && ls
上面的命令，不会接着执行 ls
6.2 main 函数中的参数
main 函数的完整形式
// argv 表示命令行参数的个数
// argc 表示命令行参数组成的字符串数组
int main(int argv, char* argc[]) {
printf("argv is %d\n", argv);
int i;
for (i = 0; i < argv; i++) {
printf("argc[%d] is %s\n", i, argc[i]);
}
return 0;
}
编译并运行的结果：
[root@VM_0_3_centos less2]# ./a.out -a -b
argv is 3
argc[0] is ./a.out
argc[1] is -a
argc[2] is -b
七、 输入流、输出流、错误流
7.1 标准输入流输出流以及错误流
- stdout 标准输出流
- stdin 标准输入流
- stderr 标准错误流
#include <stdio.h>
int main() {
// stdout 标准输出流
// printf("Please input a number: \n");
fprintf(stdout, "Please input a number: \n");
int a;
// stdin 标准输入流
// scanf("%d", &a);
fscanf(stdin, "%d", &a);
if (a < 0) {
// stderr 标准错误流
fprintf(stderr, "the inputed value must be greater than 0\n");
return 1;
}
return 0;
}
7.2 输入流输出流以及错误流的重定向
- 标准输入流在 shell 中用 0 表示
- 标准输出流在 shell 中用 1 表示
- 标准错误流在 shell 中用 2 表示
#include<stdio.h>
int main() {
int i, j;
printf("please input value a: \n");
scanf("%d", &i);
printf("please input value b: \n");
scanf("%d", &j);
if (j == 0) {
fprintf(stderr, "the value of j can't equal to 0\n");
return 1;
} else {
printf("%d/%d=%d\n", i, j, i/j);
}
return 0;
}
- 将标准输出流重定向到文件
1 表示输出流，默认值，可以不写
./a.out 1> stdout.txt
./a.out > stdout.txt
编译并运行
[root@VM_0_3_centos less2]# ./a.out > stdout.txt
1
1
[root@VM_0_3_centos less2]# cat stdout.txt
please input value i:
please input value j:
1/1=1
- 将标准输出流追加到文件
./a.out 1>> stdout.txt
- 将标准输入流重定向到文件
文件内容为
stdin.txt
8
4
0 表示输入流， 默认值， 可以不写
./a.out <0 stdin.txt
./a.out < stdin.txt
编译并运行
[root@VM_0_3_centos less2]# ./a.out < stdin.txt
please input value i:
please input value j:
8/4=2
- 将标准错误流重定向到文件
-
>会重新写人,覆盖原有内容 -
>>表示追加到文件
-
./a.out 2>> stderr.txt
编译并运行
[root@VM_0_3_centos less2]# ./a.out 2>> stderr.txt
please input value i:
1
please input value j:
0
[root@VM_0_3_centos less2]# cat stderr.txt
the value of j can't equal to 0
- 输入流、输出流、错误流的重定向
./a.out 1>> stdout.txt 2>> stderr.txt <0 stdin.txt
八、 使用管道打造实用的C语言程序
8.1 什么是管道？
将前一个命令的输出流, 作为下一个命令的输入流
查看 /etc/ 包含 ab 的文件
ls /etc/ | grep ab
查看是否开启了 ssh 进程
ps -e | grep ssh
8.2 使用管道计算平均值
input.c
#include<stdio.h>
int main() {
int i;
int count = 0;
int sum = 0;
while(1) {
scanf("%d", &i);
if (i == 0) {
printf("%d,%d\n", sum, count);
break;
}
sum += i;
count++;
}
return 0;
}
avg.c
#include <stdio.h>
int main(){
int s = 0;
int n = 0;
scanf("%d,%d", &s, &n);
float v = s / n;
printf("avg = %f\n", v);
return 0;
}
编译并运行
[root@VM_0_3_centos less3]# ./input.o | ./avg.o
5
98
0
avg = 51.000000
