Bài này dạy gì: viết, biên dịch và chạy một chương trình C; kiểu dữ liệu, printf, if, for, while và hàm.
Cần biết trước: mở được terminal và đã cài trình biên dịch (xem Cài môi trường). Không cần biết lập trình.
Đây là bài đầu của nhóm bài "kiến thức nền": C, C++, CMake và shader, đọc theo thứ tự trước khi bắt đầu njin (mục lục ở Kiến thức nền: học trước khi làm game). Ai đã biết chủ đề nào thì bỏ qua bài đó. Mọi ví dụ chạy được với chỉ một trình biên dịch, không cần njin. Các ví dụ dưới đây biên dịch với GCC 15.2 trên Windows (w64devkit) bằng gcc -std=c17 -Wall -Wextra, và không có cảnh báo nào.
Vì sao học C khi làm game bằng njin?
njin viết bằng C++, nhưng đứng trên raylib, một thư viện thuần C. C++ gần như chứa C bên trong, nên mọi thứ trong bài này còn dùng nguyên vẹn khi bạn viết game:
- Đường dẫn file và chuỗi vẫn là kiểu C: const char *path, ví dụ texture_load(ctx, "assets/tiles.png").
- Log dùng chuỗi định dạng của printf: NJIN_INFO("player spawned at %.1f, %.1f", x, y).
- Các kiểu số như int32_t và float là của C. njin chỉ đặt tên ngắn cho chúng (i32, f32).
Chương trình đầu tiên
#include <stdio.h>
int main(void) {
printf("Xin chao, C!\n");
return 0;
}
Ghi vào file hello.c, rồi trong terminal:
gcc -std=c17 -Wall -Wextra hello.c -o hello
./hello
(Trên Windows, GCC tạo hello.exe, chạy bằng hello hoặc .\hello.) Từng phần:
| Phần | Nghĩa |
| #include <stdio.h> | lấy khai báo của printf từ thư viện chuẩn; thiếu dòng này, trình biên dịch không biết printf là gì |
| int main(void) | điểm bắt đầu: chương trình chạy từ đây; void là "không nhận tham số" |
| printf("...\n") | in ra màn hình; \n là xuống dòng |
| return 0; | báo cho hệ điều hành "thành công"; khác 0 là "có lỗi" |
Ba cờ của gcc đáng nhớ: -std=c17 chọn phiên bản ngôn ngữ, -Wall -Wextra bật cảnh báo. Luôn bật cảnh báo: rất nhiều lỗi C được báo ở đây, trước khi chương trình chạy sai.
Kiểu dữ liệu và printf
#include <stdbool.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
int main(void) {
int lives = 3;
float speed = 110.5f;
char grade = 'A';
bool alive = true;
int32_t score = 1250;
uint8_t red = 255;
printf("lives=%d speed=%f speed(2 so)=%.2f\n", lives, speed, speed);
printf("grade=%c ma so=%d alive=%d\n", grade, grade, alive);
printf("score=%d red=%u hex=%x\n", score, red, red);
printf("7 / 2 = %d, 7 / 2.0 = %.1f\n", 7 / 2, 7 / 2.0);
red = (uint8_t)(red + 1);
printf("255 + 1 trong uint8_t = %u\n", red);
printf("sizeof: char=%zu int=%zu float=%zu double=%zu int64_t=%zu\n", sizeof(char), sizeof(int),
sizeof(float), sizeof(double), sizeof(int64_t));
return 0;
}
lives=3 speed=110.500000 speed(2 so)=110.50
grade=A ma so=65 alive=1
score=1250 red=255 hex=ff
7 / 2 = 3, 7 / 2.0 = 3.5
255 + 1 trong uint8_t = 0
sizeof: char=1 int=4 float=4 double=8 int64_t=8
Mỗi biến có một kiểu, quyết định nó chiếm bao nhiêu byte và hiểu các bit thế nào:
| Kiểu | Dùng cho | Chỉ định printf |
| int | số nguyên có dấu | d |
| unsigned int, uint8_t... | số nguyên không dấu | u (hex: x) |
| float, double | số thực | f (%.2f: hai chữ số thập phân) |
| char | một ký tự (thực chất là số nhỏ: 'A' là 65) | c (hoặc d để xem số) |
| bool | đúng/sai, cần <stdbool.h> | d (0 hoặc 1) |
| size_t (kết quả của sizeof) | kích thước, chỉ số | zu |
Vài điều kết quả trên cho thấy:
- 7 / 2 là 3: chia hai số nguyên thì bỏ phần thập phân. Muốn 3.5, một trong hai phải là số thực (7 / 2.0).
- uint8_t chỉ chứa 0..255, nên 255 + 1 quay về 0. Với số không dấu, quay vòng là hành vi được C bảo đảm. Với số có dấu, tràn số là hành vi không xác định: đừng dựa vào nó.
- Kích thước của int không cố định trong ngôn ngữ (thường 4 byte). Nếu cần đúng bao nhiêu bit, dùng kiểu trong <stdint.h>.
Kiểu có kích thước cố định
<stdint.h> cho int8_t, int16_t, int32_t, int64_t (có dấu) và uint8_t... uint64_t (không dấu). Game hay dùng chúng và đặt tên ngắn:
typedef int32_t i32;
typedef float f32;
typedef uint8_t u8;
Đó chính là điều njin làm trong src/engine/api/_types.h, bằng cú pháp C++ tương đương:
using i32 = std::int32_t;
using u8 = std::uint8_t;
using f32 = float;
Đọc i32 trong code njin là đọc int32_t.
Chỉ định sai là lỗi thật
printf không biết kiểu của tham số: nó tin bạn. Đưa sai chỉ định thì chương trình in rác hoặc sập. May là trình biên dịch kiểm tra được, với -Wall:
int lives = 3;
printf("lives=%s\n", lives);
printf("speed=%d\n", 110.5);
warning: format '%s' expects argument of type 'char *', but argument 2 has type 'int' [-Wformat=]
warning: format '%d' expects argument of type 'int', but argument 2 has type 'double' [-Wformat=]
Việc này chỉ hoạt động với printf và họ hàng của nó, vì trình biên dịch biết riêng về chúng. Với hàm tự viết, bạn phải nói cho nó biết bằng một thuộc tính của GCC/Clang:
__attribute__((format(printf, 1, 2))) static void log_info(const char *fmt, ...);
format(printf, 1, 2) nghĩa là "tham số 1 là chuỗi định dạng kiểu printf, các tham số kiểm tra bắt đầu từ vị trí 2". Gọi log_info("texture missing: s", 42) thì nhận đúng cảnh báo -Wformat= như trên, và nếu bỏ qua cảnh báo mà chạy thì chương trình sập (đã thử: segmentation fault), vì s đi đọc bộ nhớ ở địa chỉ 42.
Trong njin, src/engine/api/njin_log.h làm đúng như vậy:
#define NJIN_PRINTF(fmt, args) __attribute__((format(printf, fmt, args)))
...
void log_write(log_level level, const char *file, i32 line, const char *fmt,
...) NJIN_PRINTF(4, 5);
Chuỗi định dạng của log_write là tham số thứ 4, các tham số sau bắt đầu từ thứ 5. Nhờ đó NJIN_INFO("... d", x) với sai kiểu cũng bị cảnh báo lúc biên dịch. (Trên MinGW, tức GCC ở Windows, njin dùng __MINGW_PRINTF_FORMAT thay cho printf; đó là lý do có nhánh #if ở đầu file: bài sau nói về #if.)
Điều kiện, vòng lặp và hàm
#include <stdio.h>
static float clampf(float value, float lo, float hi) {
if (value < lo)
return lo;
if (value > hi)
return hi;
return value;
}
int main(void) {
const float gravity = 30.0f;
const float dt = 1.0f / 60.0f;
const float ground = 5.0f;
float y = 0.0f;
float vy = 0.0f;
for (int frame = 0; frame < 5; frame++) {
vy += gravity * dt;
y += vy * dt;
printf("frame %d: y=%.4f vy=%.3f\n", frame, y, vy);
}
int frames = 5;
while (y < ground) {
vy += gravity * dt;
y += vy * dt;
frames++;
}
y = clampf(y, 0.0f, ground);
printf("cham dat sau %d frame, y=%.2f\n", frames, y);
return 0;
}
frame 0: y=0.0083 vy=0.500
frame 1: y=0.0250 vy=1.000
frame 2: y=0.0500 vy=1.500
frame 3: y=0.0833 vy=2.000
frame 4: y=0.1250 vy=2.500
cham dat sau 35 frame, y=5.00
Chương trình mô phỏng một vật rơi, đúng cách một game cập nhật vị trí mỗi frame:
- if chọn nhánh. clampf dùng nó để giữ một giá trị trong khoảng [lo, hi].
- for (khởi tạo; điều kiện; bước) lặp khi biết trước số lần. frame chỉ tồn tại trong vòng lặp.
- while (điều kiện) lặp đến khi điều kiện sai. Nếu điều kiện không bao giờ sai, chương trình chạy mãi. Cũng có do { ... } while (điều kiện); chạy thân ít nhất một lần.
- Hàm gồm kiểu trả về, tên, và danh sách tham số. static ở đây nghĩa là "chỉ file này dùng hàm này", bài Bài 3: Nhiều file, preprocessor và liên kết giải thích.
- const cam kết "không đổi": const float dt không thể bị gán lại. Hãy dùng nó cho mọi thứ không cần đổi.
Số 1.0f / 60.0f là thời gian của một frame ở 60 FPS. vy += gravity * dt là "vận tốc tăng theo gia tốc nhân với thời gian", y += vy * dt là "vị trí tăng theo vận tốc nhân với thời gian". Bạn sẽ gặp đúng hai dòng này trong mọi game, kể cả trong platformer_body của njin (nhân với delta(ctx) thay vì hằng dt).
Tự kiểm tra
- printf("d\n", 7 / 2); in ra gì, và vì sao?
- Khác nhau giữa int và int32_t là gì? Khi nào nên dùng cái sau?
- uint8_t x = 250; x = x + 10; cho x bằng bao nhiêu?
- Tại sao -Wall -Wextra quan trọng khi học C?
- Vòng for và while khác nhau ở điểm nào?
Bài tập
- Viết hàm float lerp(float a, float b, float t) trả về a + (b - a) * t, rồi in giá trị với t = 0, 0.25, 0.5, 0.75, 1 giữa 10 và 20.
- Một vật bật lên với vy = -10 (âm là hướng lên trên, y = 0 là mặt đất) và gia tốc 30. Đếm bao nhiêu frame ở 60 FPS thì nó rơi lại mặt đất (y >= 0). Dùng do ... while.
- Viết hàm bool is_even(int n) và in các số chẵn từ 1 đến 10.
Đáp án
Tự kiểm tra.
- In 3. Cả hai toán hạng là int, nên phép chia là chia nguyên và bỏ phần thập phân.
- int có kích thước tùy trình biên dịch (thường 32 bit); int32_t luôn đúng 32 bit có dấu. Dùng int32_t khi kích thước quan trọng: dữ liệu lưu file, gửi qua mạng, giao tiếp với thư viện.
- 4. x + 10 là 260, nhưng uint8_t chỉ chứa 0..255 nên còn 260 - 256 = 4.
- Vì C tin lập trình viên: nhiều lỗi (sai chỉ định printf, biến chưa gán, so sánh nhầm) chỉ bị phát hiện ở cảnh báo, không phải lỗi biên dịch.
- for gọn khi biết trước số lần lặp (khởi tạo, điều kiện, bước nằm cùng một dòng); while dùng khi lặp đến một điều kiện không đếm được, ví dụ "đến khi chạm đất".
Bài 1
#include <stdio.h>
static float lerp(float a, float b, float t) { return a + (b - a) * t; }
int main(void) {
for (int i = 0; i <= 4; i++) {
float t = i / 4.0f;
printf("t=%.2f -> %.1f\n", t, lerp(10.0f, 20.0f, t));
}
return 0;
}
t=0.00 -> 10.0
t=0.25 -> 12.5
t=0.50 -> 15.0
t=0.75 -> 17.5
t=1.00 -> 20.0
Bài 2
#include <stdio.h>
int main(void) {
const float gravity = 30.0f, dt = 1.0f / 60.0f;
float y = 0.0f;
float vy = -10.0f;
int frames = 0;
do {
vy += gravity * dt;
y += vy * dt;
frames++;
} while (y < 0.0f);
printf("roi lai mat dat sau %d frame\n", frames);
return 0;
}
roi lai mat dat sau 39 frame
Dùng do ... while vì thân vòng phải chạy ít nhất một lần: lúc đầu y = 0, nên điều kiện y < 0 sai ngay và một vòng while thường sẽ không chạy lần nào.
Bài 3
#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
static bool is_even(int n) { return n % 2 == 0; }
int main(void) {
for (int n = 1; n <= 10; n++)
if (is_even(n))
printf("%d ", n);
printf("\n");
return 0;
}
Bước tiếp theo
Bài 2: Bộ nhớ, con trỏ và chuỗi : bộ nhớ, con trỏ, mảng và chuỗi, phần khó nhất và quan trọng nhất của C.
1.18.0 