{
 "cells": [
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "# Python 与 C 语言\n",
    "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。\n",
    "![C.jpg](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/10829283-ffb3b912a1244164.jpg?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)\n",
    "\n",
    "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/\n",
    "- 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\n",
    "- 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\n",
    "\n",
    "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：\n",
    "```\n",
    "gcc --version\n",
    "```\n",
    "\n",
    "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：\n",
    "```\n",
    "#include <stdio.h>\n",
    "\n",
    "int main(int arc, char const *argv[])\n",
    "{\n",
    "    printf(\"Hello World!\\n\");\n",
    "    return 0;\n",
    "}\n",
    "```\n",
    "\n",
    "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）。\n",
    "\n",
    "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：\n",
    "```\n",
    "PS D:\\Test\\c> gcc hello.c -o hello\n",
    "PS D:\\Test\\c> .\\hello.exe\n",
    "Hello World!\n",
    "```\n",
    "\n",
    "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：\n",
    "```\n",
    "int accumulate(int);\n",
    "```\n",
    "\n",
    "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）：\n",
    "```\n",
    "#include \"mylib.h\"\n",
    "\n",
    "int accumulate(int n)\n",
    "{\n",
    "    int result = 0;\n",
    "    int i = 1;\n",
    "    while (i <= n)\n",
    "    {\n",
    "        result += i;\n",
    "        i++;\n",
    "    }\n",
    "    return result;\n",
    "}\n",
    "```\n",
    "\n",
    "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：\n",
    "```\n",
    "PS D:\\Test\\c> gcc mylib.c -shared -o mylib.dll\n",
    "```\n",
    "\n",
    "接下来新建文件 myapp.c 也包含 mylib.h 并调用累加函数：\n",
    "```\n",
    "#include <stdio.h>\n",
    "#include \"mylib.h\"\n",
    "\n",
    "int main()\n",
    "{\n",
    "    int n;\n",
    "    printf(\"计算1累加至n，请输入n：\");\n",
    "    scanf(\"%d\", &n);\n",
    "    int result = accumulate(n);\n",
    "    printf(\"1累加至%d的结果是%d\\n\", n, result);\n",
    "    return 0;\n",
    "}\n",
    "```\n",
    "\n",
    "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：\n",
    "```\n",
    "PS D:\\Test\\c> gcc myapp.c mylib.dll -fexec-charset=GBK -o myapp\n",
    "PS D:\\Test\\c> .\\myapp.exe\n",
    "计算1累加至n，请输入n：600\n",
    "1累加至600的结果是180300\n",
    "```\n",
    "\n",
    "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：\n",
    "```\n",
    "import os\n",
    "from ctypes import CDLL\n",
    "cdll = CDLL(os.path.abspath(\"mylib.dll\"))\n",
    "result = cdll.accumulate(500)\n",
    "print(result)\n",
    "```\n",
    "\n",
    "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"
   ]
  }
 ],
 "metadata": {
  "kernelspec": {
   "display_name": "Python 3.7",
   "language": "python",
   "name": "python3"
  },
  "language_info": {
   "codemirror_mode": {
    "name": "ipython",
    "version": 3
   },
   "file_extension": ".py",
   "mimetype": "text/x-python",
   "name": "python",
   "nbconvert_exporter": "python",
   "pygments_lexer": "ipython3",
   "version": "3.7.3"
  }
 },
 "nbformat": 4,
 "nbformat_minor": 2
}