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开发环境安装与第一次编译运行

Info

本文档参考了 ZhouTimeMachine 在 2023 年为程算课程准备的资料。

本节要完成两件事：

  1. 在自己的电脑上准备好可以编写、编译和运行 C 程序的开发环境；
  2. 成功编译并运行第一个 C 程序。

课程不限制你使用哪一种开发环境。只要能可靠地处理 .c 文件、编译标准 C 程序并方便你完成作业即可。你可以用包括但不限于

  • Dev-C++
  • Xcode
  • Visual Studio Code
  • CodeBlocks
  • ...

选择其中之一即可。对初学者，用 MS Windows 系统同学可以先使用 Dev-C++；用 Mac OS 同学可以使用 Xcode。用 Linux 系统的同学显然不需要指导。也推荐大家尝试搭建 VS Code。后文会提供搭建这些环境的具体操作。

Warning

我们这门课程使用的软件都是免费的，如果遇到安装付费或者使用付费的情况，一定是下载错了。

先认识三个概念：

  • 编辑器 (editor) 用来编写代码。VS Code 就是编辑器；安装 VS Code 并不等于安装了 C 编译器。
  • 编译器 (compiler) 把 .c 源代码转换为计算机可以执行的程序，如 GCC 和 Clang。
  • 集成开发环境（IDE） 把编辑、编译、运行和调试等功能放在同一个软件中。Dev-C++ 和 Xcode 都属于 IDE。

Note

一段 C 程序通常会经过预处理、编译、汇编和链接，最终生成可执行文件。我们把这一整套过程简称为“编译”即可。 有一本书叫 《程序员的自我修养——链接、装载与库》，关于链接和装载等系统软件知识，可以去读这本书。

从源代码到可执行文件

准备第一个程序

下面的程序就是经典的 Hello World，其运行效果是在终端输出 Hello World。

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#include <stdio.h>

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

可以用这段代码来检验环境是否成功配置。不过请注意： + 在本地，文件名应为 hello.c，后缀是 .c，不是 .cpp 或别的东西； + 代码中的括号、引号和分号都应使用英文符号（半角）； + 在本地，编译前先 Ctrl+S 保存文件； + 在本地，应该把代码放在纯英文、没有空格的路径中，能避开许多工具的路径兼容问题。

在线 IDE

在线 IDE 适用于非计算机专业同学。配好环境的同学也可以看一看，因为你可能偶尔临时用到一个没有配置环境的电脑，这时使用在线 IDE 最为便捷。当然，在线 IDE 功能有限，无法代替一个本地 IDE。

步骤如下：

  • 打开这个网址：。
  • 它已经为你写好 C 语言的 Hello World 程序源码。
  • 在右上角选择 C 语言，然后点击左上角的 Run。
  • 在下方，你就可以看见程序的输出。

按下 Enter 键离开终端。下方会显示几个选项：

  • Command Line Arguments：命令行参数
  • Standard Input：标准输入。你可以选择 Interactive Console（就是正常地用键盘和程序交互）或者 Text（预先准备一些文本自动输入，通常用于测试 PTA 的样例数据）。

Dev-C++

Dev-C++ 是一个开箱即用的 IDE，适合希望先完成第一次编译运行的初学者（下载安装时请选择包含 TDM-GCC 编译器的版本，即 Embarcadero_Dev-Cpp_6.3_TDM-GCC_9.2_Setup.exe）。

安装完成后：

  1. 打开 Dev-C++，选择 文件（File）→ 新建（New）→ 源代码（Source File）；
  2. 写入上面的 Hello World 程序；
  3. 按 Ctrl+S，将文件保存为 hello.c；——注意保存时后缀名一定要选 .c！
  4. 选择 运行（Execute）→ 编译并运行（Compile & Run）；
  5. 如果出现一个黑色窗口并显示 Hello, world!，就说明你配置完成了。

Note

蓝色图标的（旧版）Dev-C++ devc 由独立开发者 Orwelldevcpp 开发（现已停止），最新版本为 5.11，使用 GCC 4.9，上次更新时间为 2015 年 4 月。下载链接位于 http://orwelldevcpp.blogspot.com/。 这个版本有些过于老旧，在现在可能会遇到各种问题。而 Embarcadero Dev-C++ embarcadero-devcpp 是原版 Dev-C++ 的继承和发展。

Xcode

Xcode Xcode 是 Apple 提供的开发环境，可以从 Mac App Store 安装。它的安装包较大，请预留下载和安装时间。

安装完成后：

  1. 打开 Xcode，选择 Create New Project；
  2. 选择 macOS → Command Line Tool；
  3. Product Name 可以填写 hello，Language 选择 C；
  4. 创建项目后，用上面的 Hello World 程序替换 main.c 中的内容；
  5. 点击左上角的运行按钮，或按 Command+R；
  6. 如果控制台中出现 Hello, world!，环境就可以使用了。

Apple 官方关于创建 Xcode 项目的说明可以参考：https://developer.apple.com/documentation/xcode/creating-an-xcode-project-for-an-app

一个演示视频：https://www.bilibili.com/video/BV11gs6zNEni/

VS Code：推荐的通用方案

VS Code 跨平台、插件丰富，今后的课程和项目中也能继续使用，因此比较推荐同学们尝试。但是它本身只是编辑器，因此需要再安装 C/C++ 扩展和编译器。

Warning

请注意，Visual Studio Code VSC 不是 Visual StudioVS 。不要弄混了，不要用后者。

1. 安装 VS Code 和 C/C++ 扩展

从 VS Code 官网 下载对应系统的安装包。Windows 安装程序中建议勾选“添加到 PATH”和“将 Code 注册为受支持的文件类型的编辑器”。

打开 VS Code，点击左侧“扩展”图标 ，搜索并安装 Microsoft 发布的 C/C++ 扩展。这个扩展提供代码高亮、补全和调试支持，但它本身仍然不是编译器。

在 VS Code 中安装 C/C++ 扩展

如有需要，还可以安装 Microsoft 发布的界面汉化插件 Chinese (Simplified) Language Pack。

安装汉化插件后可能需要你手动切换显示语言。Ctrl + Shift + P，出现的搜索框中输入 Configure，选择 Configure Display Language。

随后再选择“中文 ( 简体 )”就可以完成界面汉化了。

2. 安装编译器

Windows

在 Windows 平台上，我们可以使用 MinGW-w64 GCC。下面提供两种安装方法，任选一种即可，不要重复安装多套编译器。

MinGW-w64 不只是一个编译器，而是一套完整的工具集合。简单来说，它提供了在 Windows 上使用 GCC 所需的编译器、链接器、库和头文件等工具。

  1. 从 WinLibs 或其 GitHub 仓库 下载打包好的 GCC + MinGW-w64 工具链，.zip 或 .7z 压缩包均可。

    在 WinLibs 中选择下载版本

    下载 WinLibs 压缩包

  2. 解压到固定的纯英文路径，路径中不要有空格，例如 C:\mingw64。不要在使用期间随意移动它。

  3. 确认该目录下存在 bin\gcc.exe，然后把 bin 文件夹的完整路径（例如 C:\mingw64\bin）加入 Windows 的 Path 环境变量。
  4. 关闭并重新打开终端和 VS Code，让新的环境变量生效。

添加 Path 的方法：按 Win+R，输入 sysdm.cpl 并回车，依次打开“高级 → 环境变量”，在“用户变量”中的 Path 新增上述 bin 路径。不要删除 Path 中已有的其他项目。

从 TDM-GCC 选择 tdm64-gcc-10.3.0-2.exe 下载安装程序，然后选择 Create。

在 TDM-GCC 安装程序中创建新环境

选择 64 位系统：

选择 64 位 TDM-GCC

选择安装路径，推荐使用默认路径：

选择 TDM-GCC 安装路径

安装选项中注意勾选 Add to PATH：

将 TDM-GCC 添加到 PATH

安装完成后，在一个新终端中执行：

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gcc --version

能看到 GCC 的版本信息即表示编译器可用。

如果没有版本信息，可能是你还没有安装 gcc，或者你前一步 Add to PATH 没有正常进行，可能需要参照 Windows 修改环境变量进行环境变量的检查。

VS Code 官方还提供了 使用 MinGW-w64 和 GCC 的教程。

macOS

macOS 可以直接使用 Apple 提供的 Clang 编译器。可见 VS Code 官方教程。若已经安装 Xcode，一般无需重复安装命令行工具。

首先在“终端”中执行：

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xcode-select --install

这条命令安装 Apple Command Line Tools，其次执行

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clang --version
检查 Clang 是否安装完成。如果可以正常显示版本信息，即说明编译器可用。

3. VSCode 使用的一个简单示例

如下是 VS Code 的页面：

先创建一个专门存放代码的文件夹，例如 D:\code\fpa。然后打开 VS Code， VS Code 中选择 File → Open Folder，打开这个文件夹。

随后在左侧打开的工作目录区 右键 → New File 新建代码文件，输入文件名例如 hello.c，写入上面的 Hello World 程序并按 Ctrl+S（macOS 为 Command+S）保存。

Warning

左侧标签如果仍显示 Untitled-1，或者文件名旁有表示未保存的圆点，说明代码还没有正确保存。终端无法编译一个只存在于编辑器、尚未保存的文件。

一些同学写了代码后没有保存文件，文件名为 Untitled-1 或 #include <stdio.h>，如下图所示

file_untitled

file_not_saved

这些都属于没有保存的情况。

文件命名请使用全英文，最好能表达这个代码文件的功能，并且加上 .c 的后缀名。

在 VS Code 顶部选择 Terminal → New Terminal。如果你按上一小节打开了文件夹，新终端通常已经位于 hello.c 所在目录。

编译：

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gcc hello.c -o hello.exe

运行：

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.\hello.exe

编译：

1
clang hello.c -o hello

运行：

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./hello

如果终端输出

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Hello, world!

就说明编辑器、编译器、工作目录和运行方式都已经配置正确。

这里的 -o 用来指定输出文件名。如果省略它，GCC 通常会在 Windows 生成 a.exe，在 macOS 生成 a.out。

Note

还应区分：

  • gcc hello.c -o hello.exe 是编译，成功时通常不会输出任何提示；
  • .\hello.exe 或 ./hello 才是运行刚生成的程序。

常见问题

提示找不到 gcc 或 clang

  • Windows 出现“无法将 gcc 识别为命令”或“不是内部或外部命令”，通常是编译器没有安装好，或编译器的 bin 目录没有正确加入 Path；
  • 修改 Path 后必须关闭并重新打开终端和 VS Code；

这类错误发生在编译器启动之前，通常与 hello.c 中的代码无关。

提示找不到 hello.c

例如：

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fatal error: hello.c: No such file or directory

这表示终端当前所在目录中没有 hello.c。请检查：

  1. 文件是否已经保存，扩展名是否确实为 .c；
  2. VS Code 是否打开了包含该文件的文件夹；
  3. 终端提示符显示的路径是否与左侧工作文件夹一致；
  4. 在终端执行 dir（Windows）或 ls（macOS / Linux），能否看到 hello.c。

编译成功，却没有看到输出

编译和运行是两步。输入 gcc hello.c -o hello.exe 后没有报错，只代表已经生成程序；还要输入 .\hello.exe 才会运行。macOS / Linux 对应执行 ./hello。

修改了代码，运行结果却没有变化

先保存源文件，再重新编译，最后重新运行。旧的可执行文件不会因为源代码发生变化而自动更新。

出现语法错误或链接错误

先定位输出中的第一条 error，并检查：

  • main、printf、#include <stdio.h> 是否拼写正确；
  • 英文分号 ;、引号 " 和括号是否完整；
  • 文件是否保存；
  • 编译命令中的文件名是否与实际文件名完全一致；
  • 当前工作目录、以及编译器安装路径是否是纯英文的，并且路径中不包含空格。

ld returned 1 exit status 或 linker command failed 往往只是最后的汇总信息，真正原因通常在它前面的报错中。