Tutorial pemrograman C untuk pemula

Apa itu C dan untuk apa dipakai

C dibuat oleh Dennis Ritchie di Bell Labs pada awal 1970-an untuk menulis sistem operasi Unix. C distandarkan oleh ISO (C99, C11, C17, dan C23 adalah edisi utamanya). C dikompilasi menjadi kode mesin dengan runtime yang sangat kecil, sehingga berjalan hampir di mana saja. C dipakai untuk kernel sistem operasi (Linux), firmware embedded, database (SQLite), runtime bahasa (CPython ditulis dalam C), dan pustaka berperforma tinggi. Belajar C juga mengajarkan bagaimana memori dan komputer benar-benar bekerja.

Instal compiler dan jalankan Hello, world

Di Linux, instal gcc (misalnya sudo apt install build-essential); di macOS jalankan xcode-select --install untuk mendapatkan clang (juga tersedia sebagai gcc); di Windows gunakan MSYS2, WSL, atau Visual Studio.

#include <stdio.h>
int main(void) {
    printf("Hello, world\n");
    return 0;
}

gcc -Wall -Wextra -std=c17 hello.c -o hello
./hello
# Hello, world

#include memasukkan deklarasi dari file header, di sini pustaka input dan output standar. Mengembalikan 0 dari main berarti sukses. Selalu kompilasi dengan peringatan aktif (-Wall -Wextra).

Variabel dan tipe data dasar

Setiap variabel punya tipe yang menentukan ukuran dan maknanya. Ukuran bergantung pada platform, kecuali standar menyatakan lain; <stdint.h> menyediakan tipe berlebar pasti seperti int32_t.

#include <stdio.h>
int main(void) {
    int count = 7;
    double avg = count / 2;     /* 3.0: integer division first */
    double avg2 = count / 2.0;  /* 3.5 */
    printf("%d %.1f %.1f\n", count, avg, avg2);  /* 7 3.0 3.5 */
    printf("%zu\n", sizeof(int));                /* 4 on most systems */
    return 0;
}

Alur kontrol dan fungsi

Fungsi harus dideklarasikan sebelum dipakai. Argumen dikirim secara by value: fungsi menerima salinan.

#include <stdio.h>
int square(int x) {
    return x * x;
}
int main(void) {
    int score = 72;
    if (score >= 90) {
        printf("A\n");
    } else if (score >= 70) {
        printf("B\n");              /* B */
    } else {
        printf("C\n");
    }
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("%d ", square(i));   /* 0 1 4 */
    }
    printf("\n");
    int n = 10;
    while (n > 1) n /= 2;
    printf("%d\n", n);              /* 1 */
    return 0;
}

C juga punya do/while, switch dengan label case (ingat break), dan goto, yang sebagian besar dipakai untuk pembersihan di jalur error.

Array dan string

Array adalah sejumlah elemen tetap yang disimpan berdampingan. C tidak memeriksa batas dan tidak menyimpan panjang, jadi Anda mengirim panjang secara terpisah. String adalah array char yang diakhiri byte nol '\0'.

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int sum(const int *values, size_t n) {
    int total = 0;
    for (size_t i = 0; i < n; i++) total += values[i];
    return total;
}
int main(void) {
    int nums[] = {3, 1, 2, 5};
    size_t n = sizeof nums / sizeof nums[0];
    printf("%zu items, sum %d\n", n, sum(nums, n));  /* 4 items, sum 11 */
    char name[16] = "Ada";
    strncat(name, " Lovelace", sizeof name - strlen(name) - 1);
    printf("%s (%zu chars)\n", name, strlen(name));  /* Ada Lovelace (12 chars) */
    return 0;
}

Ketika array dikirim ke fungsi, ia berubah (decay) menjadi pointer ke elemen pertamanya, itulah sebabnya sum menerima const int * dan sebuah panjang.

Fitur khas: pointer

Pointer menyimpan alamat memori dari nilai lain. &x memberi alamat x, dan *p membaca atau menulis nilai di alamat p. Pointer memungkinkan fungsi mengubah variabel milik pemanggil, berbagi data besar tanpa menyalin, dan membangun struktur data berantai.

#include <stdio.h>
void swap(int *a, int *b) {
    int tmp = *a;
    *a = *b;
    *b = tmp;
}
int main(void) {
    int x = 1, y = 2;
    int *p = &x;
    *p = 10;                      /* changes x */
    swap(&x, &y);
    printf("x=%d y=%d\n", x, y);  /* x=2 y=10 */
    int arr[3] = {7, 8, 9};
    int *q = arr;
    printf("%d %d\n", *(q + 1), q[2]);  /* 8 9: pointer arithmetic */
    return 0;
}

Memori dinamis dengan malloc dan free

Variabel lokal berada di stack dan hilang saat fungsi selesai. Untuk data yang ukurannya baru diketahui saat runtime, atau yang harus hidup lebih lama dari fungsi, alokasikan di heap dengan malloc dan lepaskan dengan free. Setiap malloc yang berhasil membutuhkan tepat satu free.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void) {
    size_t n = 5;
    int *squares = malloc(n * sizeof *squares);
    if (squares == NULL) {
        fprintf(stderr, "out of memory\n");
        return 1;
    }
    for (size_t i = 0; i < n; i++) squares[i] = (int)(i * i);
    printf("%d\n", squares[4]);  /* 16 */
    free(squares);
    squares = NULL;              /* avoid using a dangling pointer */
    return 0;
}

Fungsi terkait adalah calloc (mengalokasikan dan mengisi nol) dan realloc (mengubah ukuran). Kelompokkan nilai yang berkaitan dengan struct, misalnya struct point { int x; int y; };.

Penanganan error

C tidak punya exception. Fungsi melaporkan error lewat nilai kembalian (sering -1, NULL, atau kode status), dan banyak fungsi pustaka juga mengatur errno global. Periksa setiap nilai kembalian yang bisa gagal.

#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(void) {
    FILE *f = fopen("missing.txt", "r");
    if (f == NULL) {
        fprintf(stderr, "cannot open: %s\n", strerror(errno));
        return 1;   /* cannot open: No such file or directory */
    }
    fclose(f);
    return 0;
}

Program kecil yang lengkap: penghitung baris dan kata

Program ini bekerja seperti wc mini: membaca file yang disebut di baris perintah dan mencetak jumlah baris, kata, dan byte.

#include <ctype.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc != 2) {
        fprintf(stderr, "usage: %s FILE\n", argv[0]);
        return 1;
    }
    FILE *f = fopen(argv[1], "r");
    if (f == NULL) {
        perror(argv[1]);
        return 1;
    }
    long lines = 0, words = 0, bytes = 0;
    int c, in_word = 0;
    while ((c = fgetc(f)) != EOF) {
        bytes++;
        if (c == '\n') lines++;
        if (isspace(c)) {
            in_word = 0;
        } else if (!in_word) {
            in_word = 1;
            words++;
        }
    }
    fclose(f);
    printf("%ld lines, %ld words, %ld bytes\n", lines, words, bytes);
    return 0;
}

Kompilasi dengan gcc -Wall -Wextra wc.c -o wc dan jalankan ./wc notes.txt. Perhatikan bahwa c bertipe int, bukan char, sehingga bisa menampung nilai khusus EOF.

Kesalahan umum pemula

• Memakai = alih-alih == dalam kondisi. Peringatan (-Wall) menangkap sebagian besar kasus.
• Lupa menyisakan ruang untuk '\0' penutup saat menentukan ukuran buffer string.
• Memakai gets atau scanf("%s", buf) tanpa batas. Gunakan fgets(buf, sizeof buf, stdin).
• Mengembalikan pointer ke variabel lokal, yang sudah tidak ada setelah fungsi selesai.
• Format printf tidak cocok dengan tipenya, seperti %d untuk size_t.

Langkah selanjutnya

Gunakan bagian C di cppreference.com sebagai referensi bahasa dan pustaka standar, dan baca halaman working group ISO (WG14) untuk standar itu sendiri. Berlatihlah dengan struct, linked list, file header, dan program multi-file yang dibangun dengan make. Debugger (gdb atau lldb) serta Valgrind atau AddressSanitizer akan menghemat berjam-jam. Setelah itu jelajahi C++ atau Rust, yang membangun di atas ide yang sama dengan keamanan lebih baik.