第3章 C语言开发环境
“工欲善其事，必先利其器”。程序员要想快速高效地开发C程序，必须首先要熟悉C语言开发环境的使用。本章介绍几种常用C语言开发环境。
3.1 C语言开发环境简介
C语言可应用到多种硬件平台、多种操作系统中，对于不同的平台需要不同的C编译器。针对某一具体的硬件、操作系统环境，都会有多家软件公司推出不同的开发环境。程序员可根据软件工作环境和自己的习惯选择不同的开发环境。
3.1.1 C语言开发环境的组成
一般情况下，C语言开发环境都比较小，至少应包含以下部分：
编译程序：用来将C源代码编译为目标代码；
链接程序：将目标代码与库链接生成可执行程序；
函数库：一般C开发环境都提供符合ANSI C标准的函数库，有的开发环境还提供更多的函数库；
头文件：为库函数声明函数原型、定义常量。
随着C语言的发展，目前使用的开发环境都是一种集成开发环境（IDE）。在集成开发环境中，通过菜单命令对源代码进行编译、调试，省去了用户在编辑器、编译器之间的切换，提高了程序开发效率。
常用的C语言IDE有Microsoft Visual C++，Borland C++，Turbo C等。
3.1.2 常用开发环境
在不同的编译环境中，有不同的 C 语言开发环境。微机中常见的操作系统为 DOS、Windows和Unix（Linux）。在DOS和Windows操作系统中，常见的是集成开发环境，比如TC和VC等。而在UNIX（Linux）环境中，程序员更习惯于在控制台使用命令来编译C程序。
下面简单介绍常用开发环境的特点。
1.Turbo C
Turbo C是Borland公司的产品（简称TC），在集成开发环境中使用一系列下拉式菜单，将文本编辑、程序编译、链接，以及程序运行一体化，大大方便了程序的开发。这是DOS环境中最流行的C开发环境之一，在我国各院校都曾使用TC进行教学。TC的工作环境为16位的DOS操作系统，也可在Windows 2000、Windows XP的命令窗口中工作，但工作不稳定，不推荐在Windows中使用。
2.Visual C++
Visual C++是 Microsoft 公司推出的可视化软件开发语言工具，它适合编写 Windows应用程序。使用Visual C++集成开发环境能够方便地管理开发过程中的各个阶段——从创建源代码、编译代码到测试、调试和优化代码。通过Visual C++提供的MFC（微软基础类库）大大简化了Windows编程工作。
从名称上可以看出Visual C++支持C++，当然也可用于C语言程序的编写。与TC编译生成16位的程序不同，C语言源代码在Visual C++中编译后将得到32位的程序。
3.Dev-C++
Dev-C++是一个Windows下的C和C++程序的集成开发环境，使用GCC编译器，遵循C/C++标准。开发环境包括多页面窗口、工程编辑器及调试器等。在工程编辑器中集合了编辑器、编译器、链接程序和执行程序，提供高亮度语法显示等，以减少编辑错误，还有完善的调试功能。
与Visual C++相比，Dev C++没有提供针对Windows编程的类库，使得开发环境比较小巧，特别适合初学者使用。本书的大部分代码都在该环境中调试。
4.Linux C开发环境
Linux 的操作系统内核大部分代码就是用 C 语言编写的，同样，Linux 下的很多软件也是用C语言编写的，如MYSQL、Apache等。
在安装Linux时，如果选择了安装开发包，即可将C语言的函数库、编译器GCC安装到系统中。GCC（Gnu C Compiler）是GNU推出的功能强大、性能优越的多平台编译器（Dev C++也是使用GCC编译器）。GCC编译器能将C、C++语言源程序编译链接成可执行文件。
以上简单了解了常见的各种操作平台下的C开发环境，在本章后面将对后三种开发环境的使用进行简单介绍。需要读者注意的是，作为初学者不必在开发环境的使用技巧上花太多工夫，而应重点学习C语言各种语法要素。对于开发环境的使用，只要学会在开发环境中编写、编译链接代码，查找代码中的错误等操作即可。
3.2 使用Dev-C++
Dev-C++是由Bloodshed公司开发的一款C/C++的集成开发环境（IDE）。它对C和C++标准的支持非常好，该开发环境是一个共享软件，程序小巧，是基于 Windows 的 C 开发环境，适合初学者使用。在最新版中，增加对中文的支持。
3.2.1 Dev-C++操作界面
Dev-C++是一个共享软件，可从互联网下载。安装到计算机系统后，执行“开始/程序/Bloodshed Dev-C++/Dev-C++”便可启动该开发环境。图3-1为典型的操作界面，各界面元素的功能分别简介如下：
图3-1 Dev-C++开发环境
菜单栏和工具栏：这是Windows应用程序的标准元素，将源代码的编辑、编译运行等操作集中到菜单栏和命令栏中，方便用户操作。
工程管理：用于对创建包含多个源文件的应用程序进行管理。在本书中大多数应用程序都在一个源文件中，很少使用到工程管理。
源代码：在该子窗口中输入、编辑C源代码。编辑代码时，可使用“编辑”和“搜索”菜单中的相关命令。
报告窗口：在对源代码进行编译、调试时，将在“报告窗口”中显示进展情况、出错位置及原因等信息。
状态条：显示开发环境中的一些状态，如当前插入点所在位置、代码的总行数等。
提示
本书介绍C语言的相关知识，对于Dev-C++中支持C++的相关内容将不进行介绍。
3.2.2 设置选项
在使用Dev-C++开发C语言程序时，需对一些选项进行设置。具体的设置步骤如下：
1 在Dev-C++中执行“工具/编译选项”命令，打开如图3-2所示的“编译器选项”对话框。在“编译器”选项卡中，可以设置不同的编译器配置文件。可通过右侧的三个按钮来添加、删除、并重新命名为编译器设置。
图3-2 编译器
2 单击“代码生成/优化”选项卡，切换到如图3-3所示的界面，设置“支持所有ANSI C”标准为“Yes”。
图3-3 代码生成/优化
3 单击“目录”选项卡，切换到如图3-4所示的界面，可分别设置 Dev-C++中二进制文件、库文件、C包含文件等的具体位置。
图3-4 目录
4 单击“程序”选项卡，切换到如图3-5所示的界面，可设置不同的编译器、链接程序的名称。
图3-5 程序
类似的，还可以通过“工具/环境选项”命令对Dev-C++的使用环境进行设置，通过“工具/编辑器选项”命令对编辑器的编辑属性进行设置。
3.2.3 用Dev-C++创建C程序
用Dev-C++创建C程序的一般步骤如下：
1 执行菜单“文件/新建/源代码”命令新建一个源代码。对于大型程序，可新建一个工程，执行菜单“文件/新建/工程”命令，打开如图3-6所示的对话框。在该对话框中选择工程类型（如“Console Application”为控制台应用程序），输入工程名称，再选择工程类型（如“C工程”）。
图3-6 新工程
2 接着在代码窗口中输入C程序，如图3-7所示。
图3-7 输入源代码
3 保存源代码。执行菜单“文件/保存”命令打开如图3-8所示对话框，输入源文件名称，在“保存类型”中选择为“C source files (*.c)”保存为C源文件，而不是C++源文件。
图3-8 保存文件
3.2.4 编译程序
输入并保存C源文件后，需将其编译链接为可执行文件。在Dev-C++中执行编译命令即可完成编译和链接的工作，具体操作步骤如下：
1 执行菜单“运行/编译”命令，将弹出以下编译进度对话框，如图3-9所示。
图3-9 编译进度
2 若源代码无错误，顺利通过编译，等图3-9所示对话框的“Status”从“Compling…”显示为“Done”，单击该对话框的“关闭”按钮完成编译操作。
3 若在编译过程中发现程序有错误，图3-9所示编译进度对话框将自动关闭。在“报告窗口”的“编译器”选项卡中将显示错误代码所在的行、源文件名、错误信息等，如图3-10所示。同时，在代码窗口中出错行代码的底色将显示为红色，并在左侧的行号上显示一个图标。
图3-10 编译错误
执行菜单“视图/浮动报告窗口”命令可将停靠在开发环境下方的“报告窗口”浮动显示出来，如图3-11所示。
图3-11 报告窗口
在程序中查找编译器提示的错误，将其修改后重新编译，直到通过编译为止。
3.2.5 运行Dev-C++编译的程序
在 Dev-C++开发环境中，通过执行菜单“运行/运行”命令（或“运行/编译运行”命令）即可运行当前源代码编译后的可执行程序。
对于控制台程序，如果只是向控制台显示信息（不接收用户输入），执行这类程序时，用户将只看到Windows的命令窗口闪一下就消失了。为了让用户看清屏幕输出的内容，需要在C程序中添加一行代码。
一种方法是在return语句前添加getchar()函数。具体程序代码如下：
【程序3-1】欢迎程序
1: #include <stdio.h>
2:
3: int main()
4: {
5: printf("欢迎使用C语言!\n");
6: getchar();
7: return 0;
8: }
当程序执行第5行的printf函数的输出操作后，执行到第6行的getchar函数，将等待用户按键，这时程序将停止下来，用户即可看到printf函数的输出结果，如图3-12所示。用户按回车键，将关闭该命令窗口。
图3-12 运行程序
另一种方法是在return语句前添加system(“pause”)语句。执行DOS命令PAUSE暂停程序，并提示用户“请按任意键继续…”。使用system函数时需要包含头文件“stdlib.h”，具体代码如下：
1: #include <stdio.h>
2: #include <stdlib.h>
3:
4: int main()
5: {
6: printf("欢迎使用C语言!\n");
7: system("pause");
8: return 0;
9: }
当程序执行到第7行时将暂停，如图3-13所示。
图3-13 运行程序
用户也可切换到Windows的命令窗口状态运行编译生成的可执行文件。在命令窗口使用DOS命令CD进入到保存用户文件的目录，在DOS提示符下输入可执行程序文件名（如此处的“3-1”），按回车键即可执行，如图3-14所示。
图3-14 在命令窗口运行程序
提示
以上介绍了在Dev-C++中输入、编译、运行C程序的过程，这只是Dev-C++的很少一部分功能。有关Dev-C++更详细的使用介绍，读者可参考它的帮助文件。
3.3 使用VisuaI C++
Visual C++是Microsoft公司推出的用于支持Windows 95以上操作系统的C++开发环境。可使用Visual C++开发Win32应用程序、控制台程序、动态链接库等，另外，Visual C++还具有强有力的Internet支持。下面主要介绍使用Visual C++开发环境编写C程序的方法。
3.3.1 Visual C++操作界面
Visual C++ 6.0包含在Microsoft Visual Studio组件中。将其安装到计算机后，执行“开始/程序/Microsoft Visual Studio 6.0/Microsoft Visual C++ 6.0”可启动该开发环境。图3-15为典型的操作界面，各界面元素的功能分别简介如下。
图3-15 Visual C++ 6操作界面
菜单栏和工具栏：这是Windows应用程序的标准元素，它将源代码的编辑、编译运行等操作集中到菜单栏和命令栏中，方便用户操作。
工作区：Visual C++以项目工作区的方式来组织文件、项目和项目配置。通过项目工作区窗口可以查看和访问项目中的所有元素。
代码窗口：在该子窗口中输入、编辑C源代码。
输出窗口：在对源代码进行编译、调试时，将在“输出窗口”中显示进展情况、出错位置及原因等信息。
状态栏：显示开发环境中的一些状态，如当前插入点所在位置、代码的总行数等。
3.3.2 用Visual C++创建C程序
Visual C++以项目方式创建应用程序，每一个项目称为一个工程。必须为每个项目创建一个工作区，在工作区中再添加C或C++源文件。这对于创建复杂的Windows应用程序是非常好的一种方式，但对于本书的大部分程序，由于都只有一个C源文件，这种通过创建工作区，再添加C源文件的操作步骤就显得过于复杂了。
下面简单介绍一下在Visual C++中创建C程序的方法。具体步骤如下：
1 启动Visual C++ 6.0。
2 执行菜单“文件/新建”命令，打开如图3-16所示的“新建”对话框，还未创建工作区的情况下“工程”选项卡将显示出来。
图3-16 新建工程
3 在图3-16所示对话框的“工程”选项卡中，选择“Win32 Console Application”（Win32控制台程序为在命令提示符中执行的程序），在右侧“工程”中输入工程名称“Hello”，在“位置”中输入保存工程文件的目录。
4 在图3-16所示对话框中单击“确定”按钮，将打开如图3-17所示的向导窗口。
图3-17 Win32控制台程序向导
5 选择“An empty project”选项，单击“完成”按钮将创建一个空工程。如图3-18所示，左侧工作区窗口中各分类中都没有文件。
图3-18 空工程
6 再次执行菜单“文件/新建”命令，打开“新建”对话框。此时，因系统中已有一个工程，将显示“文件”选项卡，如图3-19所示。
图3-19 新建文件
7 在文件类型列表中选择“C++ Source file”，在右侧的“文件”中输入文件名，单击“确定”按钮即可打开代码窗口。
8 在代码窗口中输入C语言代码，如图3-20所示。
图3-20 输入代码
9 执行菜单“文件/保存”命令，将输入的代码存盘。
3.3.3 编译程序
输入并保存C源文件后，还需将其编译、链接为可执行文件。在Visual C++中分别执行编译命令和构建命令可完成编译和链接的工作，具体操作步骤如下：
1 执行菜单“编译/编译 hello.c”命令（其中的“hello.c”随不同的源文件名而变化）， Visual C++将对当前C源代码进行编译。
2 若顺利通过编译，将在“输出窗口”中显示如图3-21所示的信息。提示用户生成的目标文件“hello.obj”，有0个错误和0个警告。
图3-21 顺利通过编译的输出窗口
3 若在编译过程中发现源代码有错误，将在“输出窗口”显示类似如图3-22所示的错误提示信息。在提示信息中可看到如下错误：
图3-22 编译错误提示
C:\hello\hello\hello.c(5) : error C2143: syntax error : missing ';' before '}'
表示在源文件“hello.c”的第5行发现一个语法错误，在大括号“}”前面丢失了一个分号。
4 源代码顺利通过编译生成扩展名为“.obj”的目标文件后，执行菜单“编译/构件hello.exe”命令，将目标文件与库文件链接生成可执行文件。在“输出窗口”中可看到完成的提示信息，如图3-23所示。
图3-23 链接程序
提示
也可不通过编译操作，直接执行菜单“编译/构件hello.exe”命令，Visual C++将自动对源文件进行编译，然后链接生成可执行文件。
3.3.4 运行Visual C++生成的程序
在Visual C++开发环境中，通过执行菜单“编译/执行 hello.exe”命令可运行编译链接后的可执行程序。控制台程序将在Windows的命令窗口输出内容，并自动在程序执行结束后暂停程序，如图3-24所示。
图3-24 运行程序
用户也可切换到Windows的命令窗口状态运行编译生成的可执行文件。在命令窗口使用DOS命令CD进入到保存用户文件的目录，在DOS提示符下输入可执行程序的文件名（如此处的“hello”），按回车键即可执行，如图3-25所示。
图3-25 命令窗口运行程序
在默认情况下，Visual C++编译生成的目标文件（扩展名为“.obj”）、链接生成的可执行文件都保存在当前目录下的“Debug”子目录中。
使用Visual C++编写C程序时，将生成很多辅助文件（如工作区文件、编译链接文件时的辅助文件等）。编写一个简单的C程序将生成十多个文件，对初学者来说感觉很复杂。因此，不建议初学者使用Visual C++开发环境编写C程序。可在熟练掌握C以后，学习C++时过渡到该编程环境中。
3.4 Linux C语言开发环境
Linux 操作系统在服务器领域的应用和普及已经有较长的历史，这源于它的开源特点以及其超越 Windows 的安全性和稳定性。Linux 的大部分代码都是用 C 语言开发的，在Linux操作系统中进行程序开发时首选程序设计语言为C语言。本节简单介绍在Linux中使用C语言编写程序的方法。读者应该能熟练地操作Linux，若未使用过Linux操作系统则可跳过本节。在Windows或Linux操作系统中编写C语言程序的语法都是相同的。
3.4.1 Linux C语言开发环境的构成
Linux C语言开发环境与Windows的有所不同。在Linux下，一个完整的C开发环境包括以下三个部分：
函数库glibc：要构架一个完整的C开发环境，glibc是必不可少的，它是Linux下C的主要函数库。默认安装在/usr/lib中。
编译器GCC：GCC(GNU CCompiler)是GNU推出的功能强大、性能优越的多平台编译器。GCC 编译器能将 C、C++语言源程序、汇编语言程序和目标程序编译、连接成可执行文件。安装在/usr/bin中。
系统头文件glibc_header：缺少了系统头文件的话，很多用到系统功能的C程序将无法编译。安装在/usr/include中。
在安装Linux时，如果选择了安装全部软件包，或选择了安装开发软件包，安装程序都会将以上三部分安装到系统中。如果安装Linux过程中少装了这些包，就会无法编译C源程序。
3.4.2 代码编辑器
在 Linux 平台下，可用任意一个文本编辑工具编辑 C 源代码，常用的有 vi 和 emacs软件，推荐使用emacs。
1.文本方式下使用emacs
emacs软件既可在文本方式启动，也可在图形界面中启动。在文本方式输入以下命令：
emacs hello.c
可启动emacs软件。打开一个全屏编辑窗口，并创建名为hello.c的文件，在该全屏编辑窗口输入C代码即可，如图3-26所示。
图3-26 文本方式的emacs
在文本方式下，不支持鼠标单击选择菜单的操作，需要用户熟练使用组合键来保存、退出编辑软件。
按组合键Ctrl+x后再按组合键Ctrl+s将保存编辑的文档。
按组合键Ctrl+x后再按组合键Ctrl+c将退出软件。如果编辑的文件未保存，将在下方显示提示，按“y”键存盘退出。
emacs软件的操作命令很多，读者可参考帮助中的说明逐步掌握这些命令。
2.图形界面中使用emacs
emacs 软件也可在图形界面下使用，并且在图形界面中使用时，可通过鼠标单击菜单操作相关命令，方便用户进行操作，不用去背那些操作命令。
在Linux图形界面中，单击面板中的“主菜单”按钮（类似Windows中任务栏的“开始”按钮），在弹出的菜单中选择“编程/Emacs”，即可启动emacs软件，如图3-27所示。
图3-27 图形界面中启动emacs
图形界面中的emacs软件如图3-28所示，可用鼠标单击窗体上方的菜单命令，在菜单下方还提供了一个工具栏，在最下方为emacs软件的提示和命令显示区域，中间为编辑区。
图3-28 图形界面中的emacs
如图3-29所示，单击菜单“Option”，在下拉菜单中选择“Syntax Highlighting (Global Font Lock mode)”命令，则编辑区中的C程序将根据关键字的不同分别用不同的颜色来显示。
图3-29 高亮语法显示
3.4.3 GCC编译器
GCC是Linux平台下最重要的开发工具。它是GNU的C和C++编译器，其基本用法为：
gcc [options] [filenames]
注意
Linux 的文件名要区分大小写。在本书中为了方便阅读，在文字中都将 GCC写为大写字符，在Linux中使用则必须输入为小写字母。
其中两个参数的作用为：
options为编译选项，GCC提供的编译选项非常多，可控制编译的结果。
filenames为需要处理的文件名列表。
GCC提供了很多的编译选项，下面介绍几个常用选项。
最简单的编译方法是不指定任何编译选项。例如，使用以下命令编译hello.c文件：
gcc hello.c
执行以上命令后，将对hello.c文件进行编译，将在当前目录生成一个可执行文件a.out。
若需要将可执行文件指定为不同的名称，需要使用-o编译选项。例如：
gcc –o hello hello.c
执行以上编译命令，将对hello.c文件进行编译，在当前目录生成一个可执行文件hello。
若只需GCC 将源文件编译为目标代码，而不连接为可执行操作，则可使用-c 选项，例如：
gcc –c hello hello.c
执行以上编译命令，将对hello.c文件进行编译生成目标文件hello.（o 不是可执行文件）。
使用-S（大写字母）编译选项，可让GCC在为C代码产生了汇编语言文件后，停止编译。GCC产生汇编语言文件的默认扩展名是.s，例如：
gcc –S hello.c
执行以上编译命令，将生成名为hello.s的汇编语言文件。
3.4.4 在emacs中编译C程序
在emacs软件Tools菜单中有一个Compile命令，可对编辑的C代码进行编译，从而省去了用户转到文本方式执行GCC命令编译的过程。
默认情况下，执行菜单“Tools/Compile”命令时，将在emacs窗口下方显示如下提示信息：
Compile command: Make
这时，将调用make命令对C源代码进行编译操作。其实，make命令并不会对C文件进行编译，而是通过一个Makefile文件，控制项目中多个C源文件。make命令是用来自动维护目标文件的。与手工编译和连接相比，make 命令的优点在于它只更新修改过的文件（在Linux中，一个文件被创建或更新后有一个最后修改时间，make命令就通过这个最后修改时间来判断此文件是否被修改），而对没修改的文件则置之不理，并且make命令不会漏掉一个需要更新的文件。
而对于本书中的程序，大部分都只有一个源文件，不需要读者再创建另外的Makefile文件来进行控制。因此，需要将编译命令改为直接调用GCC编译器。
使用emacs打开.emacs文件（该文件保存emacs的配置信息），在该文件中找到类似以下的语句：
(setq compile-command "make")
将其修改为以下形式（若.emacs文件中没有找到上面的语句，也可直接在该文件最后添加以下语句）：
(setq compile-command "gcc –o")
这样，在emacs软件中执行菜单“Tools/Compile”命令时，将在emacs窗口下方显示如下信息：
Compile command: gcc -o
在“gcc -o”后面输入编译生成可执行文件的名称和需要编译的C代码文件，如图3-30所示。
图3-30 编译命令
在emacs软件的提示窗口中将显示编译的过程及其他相关信息，如图3-31所示。编译完成后，在文本方式切换到/home/root中可看到编译生成名为“hello”的可执行文件。
图3-31 完成编译
3.4.5 在Linux中编写C程序
下面使用第2章中的实例，演示在Linux中进行C程序编辑、编译、运行的全过程，具体步骤如下：
1 在Linux图形界面中启动emacs软件，输入以下代码，如图3-32所示。
图3-32 在emacs中录入代码
1: #include <stdio.h>
2: #define PI 3.1415926 /*定义常量*/
3:
4: float area(float r); /*声明计算面积的函数原型*/
5: float perimeter(float r);
6:
7: int main()
8: {
9: float r;
10: float s,l;
11:
12: printf("Please input radius：");
13: scanf("%f",&r);
14:
15: s=area(r);
16: l=perimeter(r);
17:
18: printf("Radius=%.2f,Area=%.2f \n",r,s);
19: printf("Radius=%.2f,Perimeter=%.2f \n",r,l);
20: }
21:
22: float area(float r)
23: {
24: float s;
25:
26: s=PI*r*r;
27: return s;
28: }
29:
30: float perimeter(float r)
31: {
32: float l;
33:
34: l=2*PI*r;
35: return l;
36: }
2 在emacs窗口中执行菜单“Tools/Compile”命令，在下方命令提示框中将GCC命令补充为以下代码：
Compile command: gcc –o test test.c
将当前C程序test.c编译生成可执行文件test。
3 若源代码输入正确，编译通过后将在emacs窗口中显示如图3-33所示提示信息。
图3-33 编译完成
4 切换到Linux的文本模式，使用Linux的命令切换到用户生成可执行文件的目录，输入ls命令可看到保存的C源程序test.c，以及编译生成的可执行文件test，如图3-34所示。
图3-34 编译生成的文件
5 输入以下命令执行程序：
./test
注意
在 Linux 下，若要执行现行目录下的程序，也需要指明路径，可以使用一个点表示当前路径。
可看到提示用户输入半径，输入半径后，将显示圆的面积和周长，如图3-35所示。
图3-35 程序执行结果
另外，使用emacs将C源代码编辑完成后，也可在文本方式使用GCC编译器编译生成可执行程序。在文本方式输入以下命令：
gcc –o test1 test.c
将C源文件test.c编译生成可执行文件test1。编译完成后，使用ls命令可看到编译连接的可执行文件test1，如图3-36所示。
图3-36 文本方式编译C程序