Python 与 C 语言

Python 十分好用但并非万能，让我们再了解一下几种别的编程语言，实际上 Python 号称是“胶水语言”，能把不同语言编写的程序粘合在一起——本篇介绍的是 C 语言，它经历了半个世纪的时间考验，目前主要应用于“底层开发”，各大操作系统的内核都是以 C 语言编写的，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，C 语言经典的语法形式也被许多新兴编程语言所沿用。

C.jpg

任何文本编辑器都可以编写 C 语言程序，但还需要有个“编译器”（Compiler）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，推荐安装开源编译工具集 TDM-GCC http://tdm-gcc.tdragon.net/

TDM-GCC 5.1.0 64位安装包 http://sourceforge.net/projects/tdm-gcc/files/TDM-GCC%20Installer/tdm64-gcc-5.1.0-2.exe/download
TDM-GCC 5.1.0 32位安装包 http://sourceforge.net/projects/tdm-gcc/files/TDM-GCC%20Installer/tdm-gcc-5.1.0-3.exe/download

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，确认可以正常运行：

gcc --version

让我们用 VSCode 作为 C 语言源代码的编辑器，请在扩展面板搜索并安装 C/C++ 插件，然后新建文件并命名为 hello.c：

#include <stdio.h>

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（这种不算语句）；接下来是定义作为程序入口的主函数，名称必须为 main，返回值要求为整数类型，可以传入任意多个字符类型数组作为参数（注意任何标识符都必须确定类型且不能改变）；主函数体第一条语句用格式化打印函数输出一行文本；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，用分号表示语句结束，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，还可以帮你规范格式，右击选择“格式化文件”即可）。

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，输入命令编译 hello.c 生成可执行文件 hello.exe 然后运行：

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，你也可以编译生成“共享库”文件，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，首先新建文件 mylib.h：

int accumulate(int);

这个头文件中是函数原型的声明语句，指定累加函数的参数与返回值类型，函数声明之后即可调用，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（可以对照一下之前同样实现累加的 Python 代码）：

#include "mylib.h"

int accumulate(int n)
{
    int result = 0;
    int i = 1;
    while (i <= n)
    {
        result += i;
        i++;
    }
    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，下面输入命令生成共享库文件 mylib.dll：

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：

#include <stdio.h>
#include "mylib.h"

int main()
{
    int n;
    printf("计算1累加至n，请输入n：");
    scanf("%d", &n);
    int result = 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，注意要指定字符编码为 Windows 默认的 GBK 避免中文乱码：

PS D:\Test\c> gcc myapp.c mylib.dll -fexec-charset=GBK -o myapp
PS D:\Test\c> .\myapp.exe
计算1累加至n，请输入n：600
1累加至600的结果是180300

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

import os
from ctypes import CDLL
cdll = CDLL(os.path.abspath("mylib.dll"))
result = cdll.accumulate(500)
print(result)

实际上官方 Python 解释器就是 C 语言编写的，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，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

Python 与 C 语言

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