Изучите C за 10 минут

7 October 2025 — Programming Language

C — это мощный язык программирования общего назначения, известный своей эффективностью и близостью к аппаратному обеспечению. Это руководство охватывает основы программирования на C, помогая быстро понять язык.

1. Написание первой программы на C

Начнем с классической программы “Hello, World!”. Создайте файл с именем hello.c и введите следующий код:

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Hello, World!\n");
    return 0;
}

Сохраните файл и скомпилируйте его с помощью компилятора C, такого как GCC:

gcc hello.c -o hello
./hello

Вывод будет:

Hello, World!

Эта простая программа демонстрирует базовую структуру C:

#include <stdio.h> включает библиотеку стандартного ввода/вывода
int main() — точка входа программы
printf() отображает текстовый вывод
return 0 указывает на успешное выполнение

2. Базовый синтаксис

C использует структурированный синтаксис с точками с запятой для завершения операторов и фигурными скобками {} для определения блоков кода.

// Это однострочный комментарий
/* Это многострочный комментарий */

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Hello, World!\n");
    return 0;
}

Основные правила синтаксиса в C:

Точки с запятой: Каждый оператор должен заканчиваться точкой с запятой ;
Комментарии: Однострочные комментарии используют //, многострочные — /* */
Блоки кода: Определяются фигурными скобками {}
Чувствительность к регистру: C чувствителен к регистру (main против Main)

3. Переменные и типы данных

C — это язык со статической типизацией, что означает, что вы должны объявлять типы переменных перед использованием.

Основные правила именования переменных:

Имена переменных могут содержать буквы, цифры и подчеркивания
Имена переменных не могут начинаться с цифры
Имена переменных чувствительны к регистру
Ключевые слова C нельзя использовать как имена переменных

Основные типы данных в C:

int: Целые числа (например, 42, -10)
float: Числа с плавающей точкой (например, 3.14, -2.5)
double: Числа с двойной точностью
char: Отдельные символы (например, 'A', 'z')
void: Отсутствие типа

int age = 25;
float temperature = 36.5;
double pi = 3.14159265359;
char grade = 'A';

3.1 Целочисленные типы

C предоставляет несколько целочисленных типов с разными размерами:

char small_number = 100;        // Обычно 1 байт
short medium_number = 32000;    // Обычно 2 байта
int regular_number = 1000000;   // Обычно 4 байта
long large_number = 1000000000; // Обычно 4 или 8 байтов

3.2 Типы с плавающей точкой

float single_precision = 3.14f;
double double_precision = 3.14159265359;
long double extended_precision = 3.14159265358979323846L;

3.3 Символьный тип

Символы хранятся как целые числа с использованием кодировки ASCII:

char letter = 'A';
char digit = '7';
char newline = '\n';
char tab = '\t';

4. Константы

Константы — это фиксированные значения, которые нельзя изменить во время выполнения программы:

const int MAX_SIZE = 100;
const float PI = 3.14159;
const char NEWLINE = '\n';

#define MAX_USERS 1000
#define PI 3.14159

5. Ввод и вывод

C использует функции из stdio.h для операций ввода и вывода.

5.1 Вывод с printf()

#include <stdio.h>

int main() {
    int age = 25;
    float height = 1.75;
    char name[] = "John";

    printf("Hello, %s!\n", name);
    printf("You are %d years old\n", age);
    printf("Your height is %.2f meters\n", height);

    return 0;
}

Распространенные спецификаторы формата:

%d — целое число
%f — float/double
%c — символ
%s — строка
%p — указатель

5.2 Ввод с scanf()

#include <stdio.h>

int main() {
    int age;
    float height;
    char name[50];

    printf("Enter your name: ");
    scanf("%s", name);

    printf("Enter your age: ");
    scanf("%d", &age);

    printf("Enter your height: ");
    scanf("%f", &height);

    printf("Hello %s, you are %d years old and %.2f meters tall\n",
           name, age, height);

    return 0;
}

6. Операторы

C предоставляет богатый набор операторов для различных вычислений.

6.1 Арифметические операторы

int a = 10, b = 3;

printf("Addition: %d\n", a + b);      // 13
printf("Subtraction: %d\n", a - b);   // 7
printf("Multiplication: %d\n", a * b); // 30
printf("Division: %d\n", a / b);      // 3
printf("Modulus: %d\n", a % b);       // 1

6.2 Операторы сравнения

int x = 5, y = 10;

printf("Equal: %d\n", x == y);     // 0 (false)
printf("Not equal: %d\n", x != y); // 1 (true)
printf("Greater than: %d\n", x > y);  // 0
printf("Less than: %d\n", x < y);  // 1

6.3 Логические операторы

int a = 1, b = 0;

printf("AND: %d\n", a && b);  // 0
printf("OR: %d\n", a || b);   // 1
printf("NOT: %d\n", !a);      // 0

6.4 Побитовые операторы

unsigned int a = 5;  // 0101 в двоичной системе
unsigned int b = 3;  // 0011 в двоичной системе

printf("AND: %d\n", a & b);   // 1 (0001)
printf("OR: %d\n", a | b);    // 7 (0111)
printf("XOR: %d\n", a ^ b);   // 6 (0110)
printf("NOT: %d\n", ~a);      // зависит от системы
printf("Left shift: %d\n", a << 1);  // 10 (1010)
printf("Right shift: %d\n", a >> 1); // 2 (0010)

7. Управление потоком выполнения

C предоставляет несколько операторов управления потоком для управления выполнением программы.

7.1 Операторы if

int age = 20;

if (age >= 18) {
    printf("Adult\n");
} else if (age >= 13) {
    printf("Teen\n");
} else {
    printf("Child\n");
}

7.2 Операторы switch

int day = 3;

switch (day) {
    case 1:
        printf("Monday\n");
        break;
    case 2:
        printf("Tuesday\n");
        break;
    case 3:
        printf("Wednesday\n");
        break;
    default:
        printf("Other day\n");
}

7.3 Циклы for

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("i = %d\n", i);
}

7.4 Циклы while

int count = 0;
while (count < 5) {
    printf("Count: %d\n", count);
    count++;
}

7.5 Циклы do-while

int count = 0;
do {
    printf("Count: %d\n", count);
    count++;
} while (count < 5);

7.6 break и continue

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    if (i == 5) {
        break;  // Выйти из цикла
    }
    if (i % 2 == 0) {
        continue;  // Пропустить четные числа
    }
    printf("i = %d\n", i);  // Вывод: 1, 3
}

8. Массивы

Массивы хранят несколько значений одного типа.

8.1 Одномерные массивы

int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

// Доступ к элементам
printf("First element: %d\n", numbers[0]);
printf("Last element: %d\n", numbers[4]);

// Изменение элементов
numbers[0] = 10;

// Перебор массива
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("numbers[%d] = %d\n", i, numbers[i]);
}

8.2 Многомерные массивы

int matrix[2][3] = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6}
};

// Доступ к элементам
printf("matrix[1][2] = %d\n", matrix[1][2]);  // 6

// Перебор двумерного массива
for (int i = 0; i < 2; i++) {
    for (int j = 0; j < 3; j++) {
        printf("%d ", matrix[i][j]);
    }
    printf("\n");
}

9. Строки

В C строки — это массивы символов, заканчивающиеся нулевым символом \0.

char greeting[] = "Hello";  // Автоматически включает нулевой терминатор
char name[20] = "John";

// Строковые функции из string.h
#include <string.h>

char str1[20] = "Hello";
char str2[20] = "World";

printf("Length: %lu\n", strlen(str1));  // 5
strcpy(str1, str2);  // Копировать str2 в str1
printf("After copy: %s\n", str1);  // World

if (strcmp(str1, str2) == 0) {
    printf("Strings are equal\n");
}

10. Функции

Функции — это переиспользуемые блоки кода, которые выполняют определенные задачи.

10.1 Определение и вызов функций

#include <stdio.h>

// Объявление функции
int add(int a, int b);

int main() {
    int result = add(5, 3);
    printf("5 + 3 = %d\n", result);
    return 0;
}

// Определение функции
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

10.2 Функция без возвращаемого значения

void greet(char name[]) {
    printf("Hello, %s!\n", name);
}

int main() {
    greet("Alice");
    return 0;
}

10.3 Рекурсивные функции

int factorial(int n) {
    if (n <= 1) {
        return 1;
    }
    return n * factorial(n - 1);
}

int main() {
    printf("5! = %d\n", factorial(5));  // 120
    return 0;
}

11. Указатели

Указатели — это переменные, которые хранят адреса памяти.

11.1 Базовое использование указателей

int number = 42;
int *ptr = &number;  // ptr хранит адрес number

printf("Value: %d\n", number);     // 42
printf("Address: %p\n", &number);  // Адрес памяти
printf("Pointer value: %d\n", *ptr); // 42 (разыменование)

// Изменение значения через указатель
*ptr = 100;
printf("New value: %d\n", number);  // 100

11.2 Указатели и массивы

int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *ptr = numbers;  // указывает на первый элемент

printf("First element: %d\n", *ptr);        // 1
printf("Second element: %d\n", *(ptr + 1)); // 2

// Имя массива по сути является указателем на первый элемент
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("numbers[%d] = %d\n", i, *(numbers + i));
}

11.3 Указатели и функции

void swap(int *a, int *b) {
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main() {
    int x = 5, y = 10;
    printf("Before swap: x=%d, y=%d\n", x, y);
    swap(&x, &y);
    printf("After swap: x=%d, y=%d\n", x, y);
    return 0;
}

12. Структуры

Структуры позволяют группировать связанные переменные вместе.

12.1 Определение и использование структур

#include <stdio.h>
#include <string.h>

// Определение структуры
struct Student {
    char name[50];
    int age;
    float gpa;
};

int main() {
    // Создание переменных структуры
    struct Student student1;

    // Присвоение значений
    strcpy(student1.name, "Alice");
    student1.age = 20;
    student1.gpa = 3.8;

    // Доступ к членам структуры
    printf("Name: %s\n", student1.name);
    printf("Age: %d\n", student1.age);
    printf("GPA: %.2f\n", student1.gpa);

    return 0;
}

12.2 Структуры с указателями

struct Point {
    int x;
    int y;
};

int main() {
    struct Point p1 = {10, 20};
    struct Point *ptr = &p1;

    printf("Coordinates: (%d, %d)\n", ptr->x, ptr->y);

    return 0;
}

13. Динамическое выделение памяти

C предоставляет функции для динамического управления памятью.

13.1 malloc, calloc, realloc, free

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    // Выделить память для 5 целых чисел
    int *numbers = (int*)malloc(5 * sizeof(int));

    if (numbers == NULL) {
        printf("Memory allocation failed!\n");
        return 1;
    }

    // Инициализация массива
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        numbers[i] = i * 10;
    }

    // Вывод массива
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("numbers[%d] = %d\n", i, numbers[i]);
    }

    // Освобождение выделенной памяти
    free(numbers);

    return 0;
}

13.2 Динамическое выделение строк

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main() {
    char *name = (char*)malloc(50 * sizeof(char));

    if (name != NULL) {
        strcpy(name, "Dynamic string");
        printf("Name: %s\n", name);
        free(name);
    }

    return 0;
}

14. Операции с файлами

C предоставляет функции для чтения из файлов и записи в файлы.

14.1 Запись в файл

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("example.txt", "w");

    if (file == NULL) {
        printf("Error opening file!\n");
        return 1;
    }

    fprintf(file, "Hello, File!\n");
    fprintf(file, "This is a test.\n");

    fclose(file);
    printf("File written successfully.\n");

    return 0;
}

14.2 Чтение из файла

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("example.txt", "r");

    if (file == NULL) {
        printf("Error opening file!\n");
        return 1;
    }

    char buffer[100];

    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), file) != NULL) {
        printf("%s", buffer);
    }

    fclose(file);

    return 0;
}

15. Директивы препроцессора

Директивы препроцессора обрабатываются перед компиляцией.

15.1 #include

#include <stdio.h>    // Системный заголовочный файл
#include "myheader.h" // Пользовательский заголовочный файл

15.2 #define

#define PI 3.14159
#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

int main() {
    double area = PI * 5 * 5;
    int larger = MAX(10, 20);

    printf("Area: %.2f\n", area);
    printf("Larger number: %d\n", larger);

    return 0;
}

15.3 Условная компиляция

#define DEBUG 1

int main() {
    #ifdef DEBUG
        printf("Debug mode enabled\n");
    #endif

    #if DEBUG == 1
        printf("Debug level 1\n");
    #elif DEBUG == 2
        printf("Debug level 2\n");
    #else
        printf("No debug\n");
    #endif

    return 0;
}

16. Обработка ошибок

C не имеет встроенной обработки исключений, поэтому мы используем возвращаемые значения и коды ошибок.

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("nonexistent.txt", "r");

    if (file == NULL) {
        printf("Error opening file: %s\n", strerror(errno));
        return 1;
    }

    fclose(file);
    return 0;
}

Это всеобъемлющее руководство по C охватывает основные концепции, необходимые для начала программирования на C. Практикуйте эти примеры и изучайте более продвинутые темы, такие как связные списки, указатели на функции и многомодульные программы, по мере того как вы становитесь более уверенными в языке.