講解第一支C程式

上一堂課我們安裝了GCC編譯器，並建立了最簡單的 hello world 範例，這堂課我們來逐行解讀這個範例。先看程式碼如下：

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("hello, world\n");
    return 0;
}
Code language: Arduino (arduino)

程式碼很簡單，功能就是輸出一行文字。

接下來由上到下，逐行解析每一段程式碼。

1. #include <stdio.h>

第一堂課我們簡單提到前置處理，這裡第一行程式碼就是前置處理指令。要怎麼判斷？關鍵就是 # 這個符號。

#：前置處理指令標記，交給前置處理器執行，是編譯程式的第一步。

include：匯入標頭檔關鍵字，作用是將指定檔案內的程式碼複製貼到目前的程式當中。

<stdio.h>：標準輸入輸出標頭檔（standard input output）。裡面封裝了畫面列印、鍵盤讀取等輸入輸出相關函式，下方使用的 printf 函式就定義在這個檔案內。

嚴格來說，前置處理並不屬於C語言本身的語法，C語言的前置處理並非C語言核心語法的一部分，而是編譯器在正式編譯前獨立執行的階段。它屬於完整編譯流程的一環，但不歸屬C語言本身的語意與語法體系。

簡單講，會先由獨立的前置處理程式做文字替換動作；以這行 #include <stdio.h> 為例，就是把 stdio.h 檔內所有程式碼複製到這一行的位置，直接替換掉這整句 #include <stdio.h>。假設 stdio.h 裡面只有文字 AAAAAAAAA

那麼實際送到編譯器處理前，程式碼會變成下面這樣：

 AAAAAAAAA

int main()
{
    printf("hello, world\n");
    return 0;
}
Code language: Arduino (arduino)

當然這只是假設標頭檔內容只有 AAAAAAAAA，實際檔案內容複雜許多。有興趣的同學可以自行打開這個標頭檔觀看。

這個標頭檔就存放在你的電腦裡，不同作業系統存放路徑不同：

Linux/Unix 系統：通常位於 /usr/include/stdio.h。

Windows (Visual Studio)：位於 VC/include/stdio.h。

macOS (Xcode)：位於 /Applications/Xcode.app/.../usr/include/stdio.h。

各位可以使用搜尋工具，查詢自己電腦上這個檔案的實際位置。

現在你應該對前置處理有基礎概念了吧？

如果少了這一行 #include <stdio.h>，編譯器無法辨識 printf，會直接拋出錯誤。各位可以試著刪除這行程式碼，再透過gcc執行編譯觀察結果。

再次執行編譯就會出現錯誤訊息

2. int main()

main = C語言程式進入點函式

1. 任何C語言程式執行時，作業系統都會自動從 main 函式開始執行，一份程式有且只能有一個 main 函式。
2. int：代表函式回傳值型別，全名 integer，也就是整數。
3. ()：代表這是函式，括號內可填入參數；空括號代表不接收任何參數。

這個 main 寫法也被後續多數程式語言沿用，它是程式唯一進入點。當你雙擊exe執行檔，或是在命令列輸入指令執行程式（例如輸入hello），作業系統就會自動呼叫這個 main 函式，由作業系統負責觸發執行。

開頭的 int 是函式的回傳型別，後續我們自訂函式時，每個函式都必須標註回傳型別，等到後續章節會詳細說明。

小括號（）用來宣告函式能接收哪些型別的參數；這裡括號留白，代表此函式不接收參數。我們也可以寫成接收參數的版本，範例如下：

int main(int argc, char *argv[])Code language: CSS (css)

這樣撰寫代表函式會接收兩個參數，一個int型別、一個字串陣列，這部分會留到後續課程再詳細解釋。

main 函式的參數是由作業系統自動傳入，那這些參數從哪裡取得？

各位應該用過命令列工具，像是 ping 指令。舉例來說，執行 ping 12.36.4.xxx 測試連線，這裡 ping 對應 ping.exe 程式，後面的IP位址 12.36.4.xxx 就是傳入 ping.exe 的 main 函式參數。

同理我們的hello程式，如果在命令列輸入 hello abc，abc 就會做為參數傳入程式；main 後方小括號內的參數，就是用來接收這類由使用者輸入、作業系統轉交的內容。

總結先簡單記住：main 是程式唯一進入點、只能有一個，由作業系統自動呼叫，命令列輸入的參數也會透過作業系統交給 main。

3. { } 大括號

定義函式主體的邊界，{ 代表函式內容開始，} 代表函式內容結束，函式所有執行程式碼都要寫在兩個大括號中間。

4. printf("hello, world\n");

• printf：全名 print format，格式化輸出函式，功能是在控制台畫面列印文字。
• 雙引號 " "：用來包覆字串常數，引號內就是要輸出的文字內容。
• \n：跳脫字元，換行符號，文字列印完後自動切到下一行。
• ;：C語言陳述式結束標記，每一行可執行的程式陳述結尾都必須加上分號，遺漏會造成編譯錯誤。

函式名稱後面的f代表格式化輸出，後續章節會深入講解。現在先簡單理解：這行程式會把文字 hello, world\n 顯示在控制台，其中 \n 負責在文字輸出完成後自動換行。

5. return 0;

• return：對 main 函式回傳一個整數，同時終止當前函式執行。為什麼一定要寫return？因為main開頭宣告回傳型別是int，函式內必須回傳一個整數。
• 0：業界約定代表程式正常執行、無錯誤結束，用來告知作業系統程式執行狀態。
  • 回傳 0 = 程式執行成功、無異常
  • 回傳非0數字（例如 return 1;）= 程式執行發生異常、異常結束

現代C標準允許省略 main 函式最後的 return 0;，編譯器會自動補上，但新手建議依照規範完整寫出。