C语言和Python不能说的秘密

前言

Python 十分好用但并非万能&＃xff0c;让我们了解一下别的编程语言&＃xff0c;——本篇介绍的是 C 语言

它经历了半个世纪的时间考验&＃xff0c;目前主要应用于“底层开发”&＃xff0c;各大操作系统的内核都是以 C 语言编写的&＃xff0c;学习 C 语言可令你更好地理解计算机的内部运行机制。而且&＃xff0c;C 语言经典的语法形式也被许多新兴编程语言所沿用。

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任何文本编辑器都可以编写 C 语言程序&＃xff0c;但还需要有个“编译器”&＃xff08;Compiler&＃xff09;例如 GCC 来将其编译为机器语言程序文件才能运行。如果你用 Windows&＃xff0c;推荐安装开源编译工具集 TDM-GCC

TDM-GCC 装好后打开命令提示符输入以下命令查看 GCC 编译器版本&＃xff0c;确认可以正常运行&＃xff1a;

gcc --version


我们用 VSCode 作为 C 语言源代码的编辑器&＃xff0c;请在扩展面板搜索并安装 C/C&＃43;&＃43; 插件&＃xff0c;然后新建文件并命名为 hello.c&＃xff1a;

#include int main(int arc, char const *argv[])
{printf("Hello World!\n");return 0;
}


这个测试用 C 语言源代码的第一行是包含标准输入输出库“头文件”的预编译指令&＃xff08;这种不算语句&＃xff09;&＃xff1b;接下来是定义作为程序入口的主函数&＃xff0c;名称必须为 main&＃xff0c;返回值要求为整数类型&＃xff0c;可以传入任意多个字符类型数组作为参数&＃xff08;注意任何标识符都必须确定类型且不能改变&＃xff09;&＃xff1b;主函数体第一条语句用格式化打印函数输出一行文本&＃xff1b;第二条语句返回 0 值表示主函数正常退出——C 语言用花括号标明层次结构&＃xff0c;用分号表示语句结束&＃xff0c;因此预编译指令以外的代码允许不分行地书写。输入代码时 VSCode 会自动提示补全&＃xff0c;还可以帮你规范格式&＃xff0c;右击选择“格式化文件”即可&＃xff09;。

接下来点击 VSCode 菜单栏上的“终端”选择“新建终端”打开命令行模式&＃xff0c;输入命令编译 hello.c 生成可执行文件 hello.exe 然后运行&＃xff1a;

PS D:\Test\c> gcc hello.c -o hello
PS D:\Test\c> .\hello.exe
Hello World!


除了上述的可执行文件&＃xff0c;你也可以编译生成“共享库”文件&＃xff0c;如同 stdio 库那样提供给其他程序使用——让我们来做一个提供累加函数的共享库&＃xff0c;首先新建文件 mylib.h&＃xff1a;

int accumulate(int);


这个头文件中是函数原型的声明语句&＃xff0c;指定累加函数的参数与返回值类型&＃xff0c;函数声明之后即可调用&＃xff0c;否则须在定义之后方可调用。接下来新建文件 mylib.c 包含 mylib.h 并定义累加函数&＃xff08;可以对照一下之前同样实现累加的 Python 代码&＃xff09;&＃xff1a;

#include "mylib.h"int accumulate(int n)
{int result &＃61; 0;int cnt &＃61; 1;while (cnt <&＃61; n){result &＃43;&＃61; cnt;cnt&＃43;&＃43;;}return result;
}


请注意包含自定义头文件的 include 指令要用引号而非尖括号&＃xff0c;下面输入命令生成共享库文件 mylib.dll&＃xff1a;

PS D:\Test\c> gcc mylib.c -shared -o mylib.dll


接下来新建文件 myapp.c 也包含 mylib.h 并调用累加函数&＃xff1a;

#include
#include "mylib.h"int main()
{int n;printf("计算1累加至n&＃xff0c;请输入n&＃xff1a;");scanf("%d", &n);int result &＃61; accumulate(n);printf("1累加至%d的结果是%d\n", n, result);return 0;
}


最后编译生成可执行文件 myapp.exe 并运行&＃xff0c;注意要指定字符编码为 Windows 默认的 GBK 避免中文乱码&＃xff1a;

PS D:\Test\c> gcc myapp.c mylib.dll -fexec-charset&＃61;GBK -o myapp
PS D:\Test\c> .\myapp.exe
计算1累加至n&＃xff0c;请输入n&＃xff1a;600
1累加至600的结果是180300


对于 Python 开发者来说&＃xff0c;只需引入标准库的 ctypes 模块&＃xff0c;就可以直接使用上面的共享库&＃xff0c;示例代码如下&＃xff1a;

import os
from ctypes import CDLL
cdll &＃61; CDLL(os.path.abspath("mylib.dll"))
result &＃61; cdll.accumulate(500)
print(result)


实际上官方 Python 解释器就是 C 语言编写的&＃xff0c;许多 Python 第三方包也都在底层用 C 语言实现以保证运行效率。如果你想深入学习 C 语言&＃xff0c;推荐再安装一个专用集成开发环境例如免费开源的 CodeBlocks http://www.codeblocks.org

福利

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