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C 语言开发环境

在开始编写 C 程序之前,我们需要先准备好 C 的编程环境。实际上,如果单纯“编写” C 代码,任意选择一个文本编辑器即可。但由于 C 语言是一门编译型语言,并且在不同的平台上存在多个不同的版本,因此还需要安装相应的编译器和函数库。

目前,最常用的 C 编译器是 GCC,本文也会着重以 GCC 为例介绍如何搭建 C 语言的开发环境。

代码编辑器

代码编辑器可大致分为两种:文本编辑器(Text Editor)和集成开发环境(IDE)。

代码编辑器

世界上有很多文本编辑器,相信你已经用过其中一些,例如 Windows 的记事本(Notepad)。没错,你可以直接在记事本上编写 C 程序!当然啦,对于程序员来说,还有更好的选择,例如 Sublime Text 3AtomVisual Studio Code 等等,以及有些历史的 EmacsVim

实际上,工作在不同操作系统上的程序员可能有不同的偏好,比如 Windows 用户更喜欢用图形化的编辑器,而一些 Linux 用户可能更喜欢用纯文本的编辑器,例如 Vim。如果你不知道选择哪款编辑器,那我推荐你尝试一下 Visual Studio Code,它是开源、免费、跨平台的,而且有大量扩展插件。

江湖流传着这么一句话:世界上只有三种编辑器 —— Vim、Emac 和其他编辑器,其中 Vim 是编辑器之神,Emac 是神的编辑器,而其他编辑器永远只能是其他编辑器。

集成开发环境

相对来说,使用 IDE 对初学者更加友好,因为 IDE 集成了代码编辑器、编译器、调试器等功能,并且有图形操作界面,用户不需要关系程序如何编译等问题,可以专心学习 C 语言语法。

所以,我们在这里为你推荐一些 IDE 软件工具:

源文件和头文件

我们使用编辑器创建的文件称为源代码(source code)文件,可以在其中编写程序源代码。

对于 C 程序而言,源代码又分为源文件和头文件,源文件通常以扩展名 .c 命名,头文件则以扩展名 .h 命名。前者提供实现,后者提供接口声明和类型定义。

GCC 编译器

C 语言源代码是以人类可读的形式编写的,想要运行它,还需要把 C 源代码编译成机器语言,才能得到可运行的 C 程序,完成这个“翻译”任务的就是编译器(compiler)。

源文件中编写的源代码是程序的人类可读源。 它需要被“编译”成机器语言,以便您的 CPU 可以实际按照给定的指令执行程序。

编译器将源代码编译成最终的可执行程序,这样 CPU 就可以按照给定的指令执行程序。目前,最常用且免费的编译器是 GNU C/C++ 编译器(也就是 GCC),主流的操作系统 Linux、macOS 和 Windows 都有相应的版本。如果你使用其他操作系统,例如 Solaris,则可以使用该平台提供的编译器。对于单片机一类嵌入式开发,芯片厂商或 IDE 厂商往往会提供特定的 C 编译器工具。

下面我们以通用操作系统 Linux、macOS 和 Windows 为例,介绍如何安装 GNU C/C++ 编译器。是的,虽然本教程是 C 语言教程,但 GCC 编译器适用于 C 和 C++ 编程语言。

在 Linux 上安装 GCC

Linux 发行版通常已经预装 GCC 编译器,如果你正在使用 Linux 或 UNIX 系统,可以先执行下面命令查看你的系统是否已经安装了 GCC。

$ gcc -v

如果看到类似下面的信息,则说明你的系统已经安装好 GCC 了。

Using built-in specs.
Target: x86_64-linux-gnu
Configured with: ../configure --prefix=/usr .......
Thread model: posix
gcc version 9.4.0 (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.1)

如果没有安装,那么可以参考下面命令进行安装:

# RedHat/CentOS/Fedora
$ sudo yum -y install gcc
# Debian/Ubuntu
$ sudo apt -y install gcc

更多的安装指南可参考《Installing GCC》。

提示:本教程基于 Linux,所有示例均在 Ubuntu 20.04 下编写并经过 GCC 9.4.0 编译。

在 Mac OS 上安装 GCC

如果你使用 Mac OS X,获取 GCC 的最简单方法是从 Apple 网站下载 Xcode 开发环境并按照其安装说明进行操作。设置 Xcode 后,你将能够使用 C/C++ 的 GNU 编译器。

详情请参考 developer.apple.com/technologies/tools/

在 Windows 上安装 GCC

要在 Windows 上安装 GCC,你可以安装 MinGW、Cygwin 等开发环境。

  • MinGW 是 Minimalist GNU for Windows 的缩写,是用于开发原生(32位) Windows 应用的一个开发环境。它主要提供了针对 win32 应用的 GCC、GNU binutils 等工具,以及对等于 Windows SDK(的子集)的头文件和用于 MinGW 版本 linker 的库文件(so、a 等,而不是 VC 的 lib)。
  • Cygwin 是运行于 Windows 平台的 POSIX “子系统”,提供 Windows 下的类 Unix 环境,并提供将部分 Linux 应用“移植”到 Windows 平台的开发环境的一套软件。

下面以 MinGW 为例介绍安装步骤:

  1. 首先访问 MinGW 主页 www.mingw.org,然后点击链接进入 MinGW 下载页面。下载最新版本的 MinGW 安装程序,该程序应命名为 MinGW-<version>.exe
  2. 安装 MinGW 时,至少必须安装 gcc-core、gcc-g++、binutils 和 MinGW 运行时。
  3. 将 MinGW 安装的 bin 子目录添加到 PATH 环境变量中,以便你可以在命令行上通过简单名称指定这些工具。
  4. 安装完成后,将能够从 Windows 命令行运行 gcc、g++、ar、ranlib、dlltool 和其他几个 GNU 工具。

实际上,在 Windows 系统中进行 C 语言编程,你还有很多选择。例如使用 Visual Studio 开发环境,安装时勾选 “使用C++的桌面开发”,即可支持 C 语言编程。或者安装 Dev-C++ 这样的集成开发环境,本身也会自带 MinGW 和 GDB 等编译、调试工具。