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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。

Python 与 C 语言

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 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:Testc> gcc hello.c -o hello PS D:Testc> .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:Testc> 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%dn", 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:Testc> gcc myapp.c mylib.dll -fexec-charset=GBK -o myapp PS D:Testc> .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

原文始发于:Python 与 C 语言

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