C語言文法徹底解析｜從基本結構、BNF 到標準規範，初學者完整指南

1 1. 前言｜C語文法學習的意義與好處
2 2. C語言語法的基本結構
3 3. C 語言文法術語彙（給初學者的解說）
4 4. 以BNF記法理解C語言語法
5 5. 基於 C 標準規範（C11）的語法全貌
6 6. 初學者容易卡住的語法要點
7 7. C語言文法有效學習方法
8 8. 總結｜語法理解帶來的長期效益
9 9. FAQ｜C 語言文法相關的常見問題

1. 前言｜C語文法學習的意義與好處

C語自1970年代問世以來，一直在系統開發、嵌入式程式設計等廣泛領域持續使用，是一門具有歷史的程式語言。現代雖然 Python 與 JavaScript 等高階語言相當受歡迎，但 C語提供了許多語言的基礎語法，是系統性理解程式設計不可或缺的存在。 C語的語法學習的最大意義在於其通用性與廣泛的應用範圍。C語中使用的控制結構（if、for、while 等）以及函式定義方式，與許多程式語言共通，一旦掌握，其他語言的學習速度會大幅提升。此外，透過編譯器可直接理解低階運作，因而可應用於硬體導向的程式設計與效能調校。另一方面，C語的語法雖然簡潔卻具高度彈性，因而若寫法出錯，容易導致預期之外的行為。記憶體管理與指標操作等在其他高階語言中被抽象化的部分，需要直接處理，因此對語法的精確理解對於安全且高效的程式開發是不可或缺的。本篇文章將從基礎系統性說明 C語的語法，涵蓋以 BNF（Backus–Naur Form）表示的形式化描述以及依據 C 標準規範的結構。也會探討初學者容易卡關的重點與實務上有用的語法知識學習方法，讓學習者到現場工程師皆能廣泛運用。

2. C語言語法的基本結構

C語言的語法是為了構成程式整體圖像的規則集合。大致可分為「敘述（statement）」「表達式（expression）」「宣告（declaration）」「函式定義（function definition）」「外部宣告（external declaration）」等要素。這些要素相互關聯，最終形成編譯器能理解的指令列。

2.1 敘述（statement）與表達式（expression）的關係

敘述是程式中執行某種動作的指令單位，在 C 語言中必須以分號（;）結束。表達式是進行計算或評估的要素，其特點是會回傳值。例如以下程式碼中，a = b + 5; 這個敘述中包含了 b + 5 這個表達式。表達式常作為敘述的一部份使用，也有表達式單獨作為敘述的情況。

int a, b;
b = 3;
a = b + 5; // 此行是「敘述」，其中的 b + 5 是「表達式」

2.2 函式定義與宣告的基本形

在 C 語言中，所有的處理都在函式內執行。函式定義由回傳值型別、函式名稱、參數列表、處理內容（區塊）構成。最著名的例子是 main 函式，它是 C 程式執行的起始點。

int main(void) {
    printf("Hello, World!n");
    return 0;
}

在函式定義之前放置「宣告」即可讓編譯器知道函式的存在與型別。這是常在標頭檔中使用的方法。

int add(int x, int y); // 函式宣告（原型宣告）

2.3 外部宣告與內部宣告的差異

外部宣告（external declaration）：宣告在整個檔案或多個檔案之間使用的變數或函式。通常，全域變數與函式定義屬於外部宣告。
內部宣告（local declaration）：宣告僅在函式或區塊內有效的變數。像在函式內 int count = 0; 這樣定義的變數即屬於此類。

int globalValue = 10; // 外部宣告（全域變數）

void func() {
    int localValue = 5; // 內部宣告（局部變數）
}

如此一來，C 語言的語法結構即使看起來簡單，了解各要素之間的關係仍然非常重要。

3. C 語言文法術語彙（給初學者的解說）

C 語言的文法在理解時，必不可少的是構成程式的最小單位「token（標記）」。token 是編譯器能辨識的有意義字串，依種類其角色不同。這裡為了讓初學者也能容易理解，整理了主要的術語。

3.1 關鍵字（keyword）

關鍵字是 C 語言中事先保留的單詞，不能用作變數名或函式名。它在語言規範中表示特定的功能或語法。常見的關鍵字範例：

int, return, if, else, for, while, void, char, struct

例如 if 是用於條件分支的語法關鍵字，而 int 是表示整數型別的型別指定關鍵字。

3.2 識別子（identifier）

識別子是程式設計師可以自由命名的名稱，包含變數名、函式名、結構體名等。識別子的命名規則：

以英文字母或底線（_）開頭
第二個字元之後可以使用數字
不能使用與關鍵字相同的名稱

範例：

int score;
float average_value;

3.3 字面值（literal）

字面值是指直接寫在原始碼中的常數。它表示值本身，亦可不經賦值而單獨使用。常見的類型：

整數字面值：42, -5
浮點數字面值：3.14, -0.5
字元字面值：'A', 'n'
字串字面值："哈囉", "C 語言"

3.4 運算子（operator）

運算子是對值進行計算或處理的符號。分類範例：

算術運算子：+, -, *, /, %
比較運算子：==, !=, <, >, <=, >=
邏輯運算子：&&, ||, !
賦值運算子：=, +=, -=

範例：

a = b + 5;
if (x >= 10 && x <= 20) { ... }

3.5 分隔符號（punctuator）

分隔符號用於明確程式的結構。主要範例：

分號 ;（語句結尾）
大括弧 {}（區塊範圍）
小括弧 ()（函式呼叫或優先順序指定）
方括弧 []（陣列存取）

這些要素皆作為 token 被編譯器辨識，並相互組合形成語句、函式與整個程式。

4. 以BNF記法理解C語言語法

BNF（Backus–Naur Form）是一種用於形式化描述程式語言語法的記號方法。C語言的規範文件與編譯器設計資料等也廣泛使用，對於客觀理解語法結構很有幫助。

4.1 什麼是BNF

BNF以**非終端符號（結構的名稱）與終端符號（具體的符號或關鍵字）**的組合來表示語言的構文規則。

非終端符號會以 <...> 這樣的角括號包住。
終端符號是實際在程式碼中使用的關鍵字或符號。
::= 表示「〜由〜構成」。

例如，<if文> 以BNF表示如下。

<if-statement> ::= "if" "(" <expression> ")" <statement> [ "else" <statement> ]

此規則說明「在 if 後接寫上用括號包住的表達式，接著寫敘述，且可選擇性地以 else 加上敘述」的含意。

4.2 以BNF表示C語言的基本結構

作為C語言最簡單的結構範例，main 函式以BNF表示如下。

<program> ::= <function-definition>

<function-definition> ::= <type-specifier> <identifier> "(" <parameter-list-opt> ")" <compound-statement>

<type-specifier> ::= "int" | "void" | "char" | "float" | "double"

<parameter-list-opt> ::= <parameter-list> | ε

<compound-statement> ::= "{" <statement-list-opt> "}"

<statement-list-opt> ::= <statement-list> | ε

4.3 BNF與實際程式碼的對應範例

將以BNF寫成的規則與實際的C語言程式碼作比較。 BNF:

<function-definition> ::= "int" "main" "(" ")" "{" <statement-list> "}"
<statement-list> ::= <statement> | <statement-list> <statement>

程式範例:

int main() {
    printf("哈囉，世界!n");
    return 0;
}

對應要點：

"int" → 回傳值的型別指定子
"main" → 函式名稱（識別子）
"(" “)” → 表示無參數
"{" ... "}" → 複合敘述（函式的處理區塊）
<statement-list> → 函式內敘述的排列（printf敘述、return敘述等）

4.4 學習BNF的好處

能夠以結構化方式理解語言規格
較容易想像編譯器與解析器的運作
可應用於其他語言的語法比較與設計

BNF 在實際的程式設計學習中往往較少接觸，但對於深入理解C語言非常有用。

5. 基於 C 標準規範（C11）的語法全貌

C 語言的語法已由 ISO 標準化。作為最新的主要規範之一的 C11（ISO/IEC 9899:2011），明確分類語言的整體結構，確保所有程式在一定規則下撰寫。此處整理其大致的全貌。

5.1 語法的大分類

C11 的語法大致分為以下類別。

翻譯單位（translation unit）
- 構成程式的最小編譯單位，等同於一個來源檔案。
- 也包含標頭檔的內容以及巨集展開後的程式碼。
外部宣告（external declaration）
- 全域變數或函式定義等，可在檔案範圍內使用的元素。
- 外部變數宣告、函式原型宣告、函式定義等。
函式定義（function definition）
- 由返回值型別、函式名稱、參數、處理區塊構成。
- main 函式包括在內，所有可執行的處理皆以函式定義。
宣告（declaration）
- 告訴編譯器變數、型別、函式的存在。
- 本地變數宣告、typedef 宣告、結構體與共用體的宣告等。
敘述（statement）
- 執行實際處理的單位。
- 表達式敘述（expression statement）、複合敘述（compound statement）、選擇敘述（if/switch）、迴圈敘述（for/while/do-while）、跳躍敘述（return/break/continue/goto）等。
運算式（expression）
- 結合值、變數、運算子以進行計算或評估的構成要素。
- 單項式、二項式、賦值式、函式呼叫式等。

5.2 語法結構的階層圖（概念圖）

翻譯單位 (Translation Unit)
 ├─ 外部宣告 (External Declaration)
 │    ├─ 函式定義 (Function Definition)
 │    └─ 宣告 (Declaration)
 └─ 宣告 (Declaration)
      └─ 型指定子、初始化子等

敘述 (Statement)
 ├─ 表達式敘述 (Expression Statement)
 ├─ 複合敘述 (Compound Statement)
 ├─ 選擇敘述 (If / Switch)
 ├─ 迴圈敘述 (For / While / Do-While)
 └─ 跳躍敘述 (Return / Break / Continue / Goto)

運算式 (Expression)
 ├─ 單項式
 ├─ 二項式
 ├─ 函式呼叫式
 └─ 賦值式

5.3 基於官方規範的優點

能夠撰寫沒有歧義的程式碼
可正確預測編譯器與分析工具的行為
更容易理解他人撰寫的程式碼結構

了解 C 標準規範的全貌，不僅對學習者有幫助，也有助於在實務上撰寫更少錯誤且穩健的程式碼。

6. 初學者容易卡住的語法要點

C 語言的語法看似簡單，但初學者在實際寫程式時，常會被意想不到的錯誤或未預期的行為所困擾。這裡將針對特別容易讓初學者卡住的代表性語法要點，說明其原因與解決方案。

6.1 忘記加分號

在 C 語言中，語句（statement）結尾必須加上分號（;）。若遺漏會導致編譯錯誤。範例（錯誤範例）：

int a = 10  // 缺少分號

修正版：

int a = 10;

要點：在控制結構的if或for語句之後，有時不會加分號，這會讓人容易混淆，直到習慣為止。

6.2 大括號 `{}` 的範圍錯誤

在將多行處理合併時，若大括號的開閉位置錯誤，會導致非預期的處理範圍。範例（非預期的動作）：

if (x > 0)
    printf("Positiven");
    printf("Always printedn"); // 不屬於 if

修正版：

if (x > 0) {
    printf("Positiven");
    printf("Only when positiven");
}

要點：控制結構可以省略大括號，但省略會降低可讀性，且容易成為錯誤的根源。

6.3 型別宣告的順序錯誤

在使用變數或函式之前，若未以正確的型別宣告，會產生編譯錯誤或警告。範例（錯誤範例）：

x = 5;  // 未宣告就使用
int x;

修正版：

int x;
x = 5;

要點：特別是在函式呼叫時，將原型宣告寫在函式之前，或統一放在標頭檔中，會更安全。

6.4 賦值與比較的混淆

= 是賦值運算子，== 是比較運算子。若混淆會導致非預期的結果。範例（錯誤原因）：

if (a = 5) { ... } // 將 5 賦給 a，並以其值作判斷

修正版：

if (a == 5) { ... } // 比較 a 是否等於 5

要點：部分開發者為了安全，會將常數寫在左側，例如 (5 == a)。

6.5 增量/減量運算子的放置位置

++ 與 -- 放在變數前後會改變其行為。

++i（前置）先將值增加後再回傳
i++（後置）先回傳值再增加

範例：

int i = 0;
printf("%dn", i++); // 輸出 0
printf("%dn", ++i); // 輸出 2

這些要點不僅是初學者，連有經驗者也可能不小心犯錯，因此利用程式碼審查與編譯器警告來防止是很重要的。

7. C語言文法有效學習方法

C語言的文法不僅僅是死記硬背，重要的是在實際撰寫程式碼的過程中體驗其用法。以下將介紹有效掌握文法的具體步驟與工具。

7.1 從實際程式碼學習

在語法書或參考書確認規則後，立即撰寫範例程式碼並執行。舉例來說，學習「if敘述」時，從簡單的條件分支開始，逐步嘗試複雜的巢狀結構與 else‑if 語法，能加深理解。範例：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int score = 75;

    if (score >= 80) {
        printf("Excellent!n");
    } else if (score >= 60) {
        printf("Good!n");
    } else {
        printf("Needs improvement.n");
    }
    return 0;
}

重點：透過實際輸入、編譯、執行，不僅能確認語法正確性，也能理解其運作。

7.2 善用語法檢查工具與編譯器警告

編譯時出現的警告，可協助及早發現語法錯誤與潛在的程式錯誤。

gcc與clang可使用 -Wall 選項將警告顯示到最大程度
語法錯誤務必查明原因並修正
VS Code、CLion 等 IDE 能即時顯示語法錯誤

範例：

gcc -Wall sample.c -o sample

7.3 參考官方規範與參考文件

ISO C 標準規範與高可信度的參考網站，對於正確掌握語法是不可或缺的。

ISO/IEC 9899:2011 (C11) 規範文件
cppreference.com（C 語言章節）
大學與專科學校的公開資料

重點：不要僅靠網路搜尋解決疑問，養成查閱一次資訊的習慣，可減少誤解。

7.4 利用程式練習平台

善用可於線上環境練習 C 語言的網站，可提升學習效率。

paiza.IO（可於瀏覽器上執行）
AtCoder 與 Aizu Online Judge（競賽程式設計環境）
LeetCode（演算法練習）

7.5 學習步驟範例

學習基本語法（變數、運算子、控制結構）
自行製作小規模程式（計算機或簡易遊戲等）
掌握函式切分與標頭檔的使用方式
進入結構體、指標等進階語法
挑戰實務性的小規模專案

有效的學習離不開「知識→實踐→回饋」的循環。語法的理解只是過程，最終目標是能撰寫應用層面的程式碼。

8. 總結｜語法理解帶來的長期效益

C 語言的語法不僅僅是規則的集合，而是讓程式安全且高效執行的基礎。從基礎系統化學習，短期內能寫出正確的程式碼，長期則能提升整體開發技能。

8.1 加速其他語言的學習

在 C 語言中掌握的語法知識，直接對 Java、C++、C#、Go 等多種語言共通的語法理解有所幫助。特別是控制結構與函式定義方式幾乎相同，學習新語言的門檻會降低。

8.2 設計低錯誤的程式碼

正確理解語法，可預防意外行為與編譯錯誤的發生。

避免型別不匹配
適當設定變數作用域
徹底安全的記憶體操作

這些直接關係到專案的穩定性與可維護性。

8.3 效能最佳化的基礎

C 語言能夠在接近硬體層級進行控制，深入理解語法後，可進行注重執行速度與記憶體效率的程式設計。這在嵌入式開發、遊戲引擎、系統工具等需要高效能的領域特別有利。

8.4 擴大專案全局視野

若能結構性地理解語法，程式碼閱讀能力會提升。能快速掌握他人撰寫的複雜程式碼，亦更容易進行重構與改進建議。

8.5 持續的技能成長

一旦掌握 C 語言的語法，可以此為基礎延伸至以下新領域的學習。

資料結構與演算法
網路程式設計
作業系統與編譯器的運作原理

C 語言的語法相當於程式設計的「讀寫基礎體力」。若花時間細心學習，程式設計的應用能力與彈性將會大幅提升。

9. FAQ｜C 語言文法相關的常見問題

Q1：C 語言的文法要學到什麼程度才算足夠？ A：只要掌握基本的控制結構（if、for、while）、函式的定義與呼叫、型別與變數的宣告、陣列與指標的使用，就能順利撰寫基礎程式。但在實務或應用開發中，若能了解結構體、檔案輸入輸出、記憶體管理等，也會更有把握。 Q2：應該先學 BNF 還是實際程式碼？ A：首先先執行實際的程式碼以掌握語法感覺，之後再以 BNF 進行系統化整理，能加深理解。可將 BNF 視為補強理論理解的工具。 Q3：為什麼理解語法會讓學習其他語言變得更容易？ A：因為許多程式語言的語法結構都是以 C 語言為基礎設計的。例如 Java、C++、C#、Go 等，都具有類似 C 語言的語法規則。對控制結構與函式定義的理解，直接可套用到其他語言。 Q4：為什麼語法錯誤不容易被發現？ A：在 C 語言中，語法上正確但與預期不同的程式碼仍可能寫出（例如 = 與 == 混淆）。此外，錯誤訊息對初學者而言往往難以理解，因此啟用警告選項（如 -Wall 等）進行開發，可較容易發現問題。 Q5：有推薦的語法檢查工具嗎？ A：以下工具與環境值得推薦。

gcc/clang：使用 -Wall 選項可詳細顯示警告
Visual Studio Code：透過擴充功能進行即時語法檢查
clang-tidy：自動偵測程式碼品質與語法風格
線上執行環境（paiza.IO、JDoodle 等）：可進行簡易語法檢查與執行結果確認

Q6：有什麼有效率記憶語法的技巧嗎？ A：最有效的方式是自行撰寫短小程式並執行。除了閱讀語法書之外，建立觀察執行結果並修正錯誤的循環，能更容易讓記憶鞏固。

1. 前言｜C語 文法學習的意義與好處

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6. 初學者容易卡住的語法要點

6.1 忘記加分號

6.2 大括號 {} 的範圍錯誤

6.3 型別宣告的順序錯誤

6.4 賦值與比較的混淆

6.5 增量/減量運算子的放置位置

7. C語言 文法有效學習方法

7.1 從實際程式碼學習

7.2 善用語法檢查工具與編譯器警告

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7.4 利用程式練習平台

7.5 學習步驟範例

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8.2 設計低錯誤的程式碼

8.3 效能最佳化的基礎

8.4 擴大專案全局視野

8.5 持續的技能成長

9. FAQ｜C 語言 文法相關的常見問題

C語加法徹底解析！從基礎用法到進階與錯誤防護

C語言中大小寫的區分與比較方法｜strcmp、tolower使用範例與常見錯誤解析

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3. C 語言文法術語彙（給初學者的解說）

4. 以BNF記法理解C語言語法

6.2 大括號 `{}` 的範圍錯誤

7. C語言文法有效學習方法

9. FAQ｜C 語言文法相關的常見問題