C 语言学习路线入门

前言

本文提供一条清晰的学习路线，涵盖 Linux 基础、C 语言、Makefile、Git & GitHub、编译与链接等核心内容。目标是帮助读者建立扎实的开发基础，理解系统底层原理，掌握现代开发工具链。

学习建议

对于新手，先搭建 Linux 开发环境，然后在 Linux 上学习 C 语言，可以验证书上的内容，学习写 Makefil 来编译自己的代码，同时使用 git 和 github 或者 gitee 来管理自己的代码。这些可以同步进行，当然，同学们可以先学 Linux 好一些，Linux101 里面都会涉及到这些问题。

需要明白的是，C 语言绝对不是一个简单的 C 语言学习，它是一个生态。

Linux 基础

参考 Linux101，目的是为了在 Linux 环境下开发的时候，从敲一个命令能认识到背后发生了什么。

参考资料是 Linux101。

学习完后，应该能回答以下问题：

• 什么是内置命令，什么是外置命令，有什么区别，如何查看一个命令是不是内置命令？

• 什么是 shell，Linux 的 shell 有哪些，如何设置默认的 shell？

• sudo 是什么，为什么有的命令去要 sudo 权限，有的命令不需要？

• shell 的工作原理是什么？和 fork 有什么关系？

• 什么是僵尸晋进程？如何创造一个僵尸进程（用代码示例）？

• tmux 怎么使用？

• ssh 是什么，如何使用 ssh？

新增深入问题

1. 进程间通信有哪些方式？

   • 管道（Pipe）、命名管道（FIFO）、信号（Signal）、消息队列、共享内存、套接字（Socket）
   • 示例：ls | grep .txt 使用了匿名管道

2. 文件权限如何管理？

   • 理解和会使用 chmod 命令
   • 权限表示：rwx（读/写/执行）和数字表示（755）

3. 环境变量有什么作用？

   • PATH：决定命令搜索路径
   • HOME：用户主目录路径
   • 设置变量：export VAR=value，永久生效需写入 ~/.bashrc 或 ~/.zshrc

4. 软链接和硬链接有什么区别？

   • 硬链接：指向文件 inode，删除原文件不影响链接
   • 软链接：指向文件路径，删除原文件链接失效

C 语言基础

参考 《C primer Plus》，这部分学习在 linux 环境下复现书中的所述的内容以及完成部分你认为值得完成的作业（不一定做完，挑着做）。

完成学习后，应该能回答以下问题：

• 指针是什么？C 语言的指针能强转成任何类型的指针吗？为什么要这样设计？

• 联合体 union 和上面的指针强转有什么关系？

• extern 关键字怎么用？

• static 关键字怎么用？

• inline 关键字怎么用？

• 声明和定义有什么区别？

• 堆栈有什么区别？

• 等等…

新增深入问题

1. 函数指针有什么应用场景？

   int add(int a, int b) { return a + b; }
   int sub(int a, int b) { return a - b; }
   
   int main() {
       int (*operation)(int, int); // 函数指针声明
       operation = add;
       printf("5+3=%d\n", operation(5, 3)); // 8
       operation = sub;
       printf("5-3=%d\n", operation(5, 3)); // 2
       return 0;
   }

2. 预处理器有哪些高级用法？

   • 条件编译：#ifdef、#ifndef、#endif
   • 宏定义：带参数的宏 #define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))
   • 文件包含：#include "header.h" vs #include <header.h>

3. 内存对齐有什么作用？

   • 提高内存访问效率
   • 避免平台相关的访问错误
   • 使用 #pragma pack(n) 控制对齐方式

Makefile

Makefile 的学习参考 这个。

学完后，应该能回答一下问题：

• 为什么要有 Makefile？

• 如何解决 .h 文件的依赖问题？-MM 参数是如何解决这一问题的？

• .PHONY 的作用是什么，在哪种情形中有用？

• Makefile 如何实现增量编译的？

新增深入问题

1. Makefile 变量如何正确使用？

   CC = gcc
   CFLAGS = -Wall -O2
   TARGET = myapp
   OBJS = main.o utils.o
   
   $(TARGET): $(OBJS)
       $(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^

2. 如何实现条件编译？

   DEBUG = 1
   
   ifeq ($(DEBUG),1)
       CFLAGS += -g
   else
       CFLAGS += -O3
   endif

3. Makefile 函数有哪些实用案例？

   SOURCES = $(wildcard src/*.c)
   OBJS = $(patsubst src/%.c, build/%.o, $(SOURCES))
   
   build/%.o: src/%.c
       $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@

4. 如何管理多目录项目？

   • 使用 VPATH 或 vpath 指定源文件路径
   • 在子目录中编写 Makefile
   • 顶层 Makefile 调用子目录 Makefile

Git & GitHub

参考 这个教程。

核心问题

1. Git 工作流程是怎样的？

   • 工作区 → 暂存区（git add）→ 本地仓库（git commit）→ 远程仓库（git push）

2. 如何解决合并冲突？

3. 分支管理策略有哪些？

   • Git Flow：主分支（main）、开发分支（develop）、功能分支（feature）
   • GitHub Flow：基于 Pull Request 的轻量级工作流
   • GitLab Flow：环境分支策略

4. 如何回退错误提交？

   # 撤销最后一次提交
   git reset --soft HEAD~1
   
   # 完全丢弃未提交的修改
   git reset --hard HEAD
   
   # 回退到特定提交
   git revert <commit-hash>

5. .gitignore 文件如何使用？

   • 忽略临时文件：*.tmp
   • 忽略目录：build/
   • 例外规则：!important.tmp

编译与链接

核心问题

1. 编译过程有哪些阶段？

   • 预处理 → 编译 → 汇编 → 链接

2. 静态库和动态库有什么区别？

   特性	静态库(.a)	动态库(.so)
   链接方式	编译时链接	运行时链接
   文件大小	较大	较小
   更新	需重新编译	替换文件即可
   依赖	独立运行	需环境支持

3. ELF 文件格式包含哪些部分？

   • ELF 头：描述文件基本信息
   • 程序头表：描述段信息
   • 节头表：描述节信息
   • .text：代码段
   • .data：已初始化数据
   • .bss：未初始化数据

4. 符号解析如何工作？

   • 链接器解析未定义符号
   • 在库文件中查找匹配符号
   • 处理重复符号定义

5. 什么是位置无关代码（PIC）？

   • 动态库必须编译为位置无关代码，为什么？
   • 使用相对地址而非绝对地址
   • 编译选项：gcc -fPIC -shared -o lib.so source.c

新增深入问题

1. 如何优化编译过程？

   • 使用预编译头文件
   • 并行编译：make -j8

2. 链接脚本有什么作用？

   • 控制内存布局
   • 指定段地址
   • 嵌入式开发中关键作用

3. 如何实现热更新？

   • 使用动态库加载机制，思考这是如何实现的？
   • dlopen() 和 dlsym() 函数
   • 保持接口兼容性

探索的问题

1. glibc 和 系统调用有什么关系？

2. GNU C 和 C 语言标准有什么关系？GCC 起到了什么作用？