C語言程序設(shè)計(jì)第一章

1、C C語言程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)第1章 C語言基礎(chǔ) 熟練掌握：C程序的基本結(jié)構(gòu)、C程序的編譯環(huán)境。 掌握：運(yùn)行一個(gè)簡單的C語言程序。 了解：程序與程序設(shè)計(jì)語言、C語言的發(fā)展、C語言的標(biāo)準(zhǔn)及特點(diǎn)。 1.1 程序與程序設(shè)計(jì)語言 1.1.1 計(jì)算機(jī)與程序 計(jì)算機(jī)是怎樣工作的呢？它又是如何懂得人的語言的呢？計(jì)算機(jī)是“聰明傻瓜”，不告訴它怎樣干它什么也不會(huì)干，告訴它怎樣干它會(huì)干得很好。 這就要使計(jì)算機(jī)明白一個(gè)個(gè)的命令，它就會(huì)按照你的命令去干。這種給計(jì)算機(jī)的命令，稱為指令；指令是計(jì)算機(jī)要執(zhí)行的一種基本操作命令，是對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的最小單位。指令由操作碼和操作數(shù)構(gòu)成，分別表示何種操作和存儲(chǔ)地址。 一連串的

2、計(jì)算機(jī)指令的集合，叫作程序。程序即遵循一定規(guī)則完成指定工作的代碼。程序算法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法語言工具和環(huán)境。 所謂程序，就是要計(jì)算機(jī)完成某一任務(wù)所規(guī)定的一系列動(dòng)作或步驟。沒有程序和程序設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)將不能做任何事情，即程序（軟件）是計(jì)算機(jī)的必要組成部分。1.1.2 計(jì)算機(jī)語言 1. 機(jī)器語言機(jī)器語言 機(jī)器語言是最底層的計(jì)算機(jī)語言，是用二進(jìn)制代碼指令表達(dá)的計(jì)算機(jī)語言，能被計(jì)算機(jī)硬件直接識(shí)別并執(zhí)行，由操作碼和操作數(shù)組成，如指令00111110，00000111。機(jī)器語言程序編寫的難度較大且不容易移植，即針對(duì)一種計(jì)算機(jī)編寫的機(jī)器語言程序不能在另一種計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。 機(jī)器語言被稱為第一代計(jì)算機(jī)語言。2.

3、 匯編語言匯編語言 匯編語言是用助記符代替操作碼，用地址符代替操作數(shù)的一種面向機(jī)器的低級(jí)語言，一條匯編指令對(duì)應(yīng)一條機(jī)器指令。例如，用“ADD”代表加法，“MOV”代表數(shù)據(jù)傳遞等等，這樣一來，人們很容易讀懂并理解程序在干什么，糾錯(cuò)及維護(hù)都變得方便了，這種程序設(shè)計(jì)語言就稱為匯編語言，即第二代計(jì)算機(jī)語言。由于匯編語言采用了助記符，它比機(jī)器語言易于修改、編寫、閱讀，但用匯編遠(yuǎn)編寫的程序（稱為匯編語言源程序）機(jī)器不能直接執(zhí)行，必須使用匯編程序把它翻譯成機(jī)器語言即目標(biāo)程序后，才能被機(jī)器理解、執(zhí)行，這個(gè)編譯的過程稱為匯編。 匯編語言同樣十分依賴于機(jī)器硬件，移植性不好，但效率仍十分高，針對(duì)計(jì)算機(jī)特定硬件而編制

4、的匯編語言程序，能準(zhǔn)確發(fā)揮計(jì)算機(jī)硬件的功能和特長，程序精煉而質(zhì)量高，所以至今仍是一種常用而強(qiáng)有力的軟件開發(fā)工具。 匯編語言和機(jī)器語言都是面向機(jī)器的語言，稱為低級(jí)語言。 3. 高級(jí)語言高級(jí)語言 高級(jí)語言是直接面向過程的程序設(shè)計(jì)語言，它與具體的計(jì)算機(jī)的硬件無關(guān)。用高級(jí)語言編寫的源程序可以直接運(yùn)行在不同機(jī)型上，因而具有通用性。但是，計(jì)算機(jī)不能直接識(shí)別和運(yùn)行高級(jí)語言程序，必須經(jīng)過“翻譯”。所謂“翻譯”，就是由一種特殊程序把源程序轉(zhuǎn)換成目標(biāo)程序，這種特殊程序被稱為語言處理程序。高級(jí)語言的翻譯方式有兩種：一種是“編譯方式”，另一種是“解釋方式”。編譯方式是通過編譯程序?qū)⒄麄€(gè)高級(jí)語言源程序翻譯成目標(biāo)程序，再

5、經(jīng)過連接程序生成可執(zhí)行的程序（.EXE）；解釋方式是通過解釋程序邊解釋邊執(zhí)行，不產(chǎn)生目標(biāo)程序。4.面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言，一般具有可視化、網(wǎng)絡(luò)化、多媒體等功能。目前比較流行的有Visual Basic、Visual C+、Java、Delphi、PowerBuild等。 1.1.3 高級(jí)語言程序的開發(fā)過程 程序設(shè)計(jì)就是分析問題、設(shè)計(jì)算法、編寫程序、調(diào)試程序的過程。在最初的程序設(shè)計(jì)步驟中，把解決問題的過程看成是數(shù)據(jù)被加工的過程，基于這種方法的程序設(shè)計(jì)稱為面向過程的程序設(shè)計(jì)。 C語言是面向過程的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言，它適合用自頂向下的軟件開發(fā)方法。該方法

6、采用自頂向下、逐步求精的設(shè)計(jì)方法，主要有 6個(gè)步驟：確定問題、分析問題、設(shè)計(jì)算法、實(shí)現(xiàn)算法、程序的測試與調(diào)試和程序的維護(hù)。 1.2 C語言概述1.2.1 C語言的發(fā)展 在20世紀(jì)60年代，BCPL語言是計(jì)算機(jī)軟件人員在開發(fā)系統(tǒng)軟件時(shí)，作為記述語言使用的一種程序語言。1970年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的Ken Thompson在軟件開發(fā)工作中，繼承和發(fā)展了BCPL語言的特點(diǎn)，進(jìn)而提出了“B”語言。當(dāng)時(shí)最新型的小型計(jì)算機(jī)，美國DEC公司的PDP-7型機(jī)中的UNIX操作系統(tǒng)就是使用B語言記述和開發(fā)的。但B語言過于簡單，功能有限。1972年至1973年間，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室Dennis MRitchie在B語言的

7、基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了C語言。 早期的C 語言主要是用于UNIX系統(tǒng)。后來，C語言多次多了改進(jìn)，但主要還是在貝爾實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部使用。直到1975年UNIX第6版公布后，C語言的突出優(yōu)點(diǎn)才引起人們的普遍注意。由于語言的強(qiáng)大功能和各方面的優(yōu)點(diǎn)逐漸為人們認(rèn)識(shí)，到了20世紀(jì)80年代，C開始進(jìn)入其它操作系統(tǒng)，并很快在各類大、中、小和微型計(jì)算機(jī)上得到了廣泛的使用?，F(xiàn)在C語言已經(jīng)風(fēng)靡全世界，成為世界上應(yīng)用最廣泛的幾種計(jì)算機(jī)語言之一。1.2.2 C語言的標(biāo)準(zhǔn) 1990年，國際化標(biāo)準(zhǔn)組織ISO（Intrernational Standard Organization）接受了87 ANSI C為ISO C的標(biāo)準(zhǔn)（ISO 98

8、99-1990）。目前流行的C編譯系統(tǒng)都是以它為基礎(chǔ)的，但不同版本的C編譯系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的語言功能和語法規(guī)則有略有差別。本書的敘述基本上以ANSI C為基礎(chǔ)。 1.2.3 C語言的特點(diǎn) C語言的主要特點(diǎn)如下：（1）簡潔、緊湊、靈活。（2）模塊化、結(jié)構(gòu)化。（3）移植性強(qiáng)。（4）C語言允許直接訪問物理地址，可以直接對(duì)硬件進(jìn)行編程操作，因此C即具有高級(jí)語言的功能，又具有低級(jí)語言的許多功能，可用來寫系統(tǒng)軟件。（5）生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。1.2.3 C語言的特點(diǎn)1.3 C程序的基本結(jié)構(gòu) 1.3.1 一個(gè)簡單的C程序 【例例1-1】 一個(gè)簡單的C程序。/* Char1_1.C：C程序舉例 */#

9、includeint main()printf(“Welcome to C class！n”); /*顯示輸出 字符 串“Welcome to C class！”*/ return 0;1.3.1 一個(gè)簡單的C程序 程序的運(yùn)行結(jié)果為： Welcome to C class！ 其中，int main()指定了程序的主函數(shù)，每一個(gè)C程序都必須有一個(gè)main函數(shù)。函數(shù)名是main，函數(shù)體由一對(duì)花括號(hào)括起來。在主函數(shù)內(nèi)有兩個(gè)語句，語句最后有一個(gè)分號(hào)。#include是一條預(yù)處理命令，這條命令在編譯之前預(yù)處理階段執(zhí)行。1.3.2 C1.3.2 C程序的組成程序的組成 由【例1-1】可以看到，一個(gè)C程序通

10、常由函數(shù)、語句、輸入/輸出和預(yù)處理命令等幾個(gè)基本部分組成。 1. 函數(shù) 函數(shù)必須有自己的名稱用來加以識(shí)別，但是main函數(shù)卻是不能更改名稱的。因?yàn)榫幾g器在編譯程序時(shí)，會(huì)從main函數(shù)的位置開始編譯，也就是說，main函數(shù)是整個(gè)程序的入口，如果沒有這個(gè)函數(shù)，就無法完成編譯工作。1.3.2 1.3.2 C程序的組成程序的組成一般函數(shù)的結(jié)構(gòu)如下： 類型修飾符 函數(shù)名（形式參數(shù)表） 函數(shù)體 其中，類型修飾符表示函數(shù)的返回值類型，函數(shù)體必須包括在左花括號(hào)“”和右花括號(hào)“”中，左花括號(hào)表示函數(shù)的起始位置，右花括號(hào)表示函數(shù)的結(jié)束位置；系統(tǒng)將通過函數(shù)名調(diào)用該函數(shù)。例如，主函數(shù)的結(jié)構(gòu)如下：int main()

11、/* int表示該函數(shù)返回值為整型， 形式參數(shù)表為空 */ 函數(shù)體 return 0; 說明：在C語言程序中，參數(shù)部分寫為“void”或空，表示該函數(shù)沒有參數(shù)，只執(zhí)行一個(gè)過程。函數(shù)的寫法有多種，在后面的章節(jié)將詳細(xì)介紹。 2. 語句 程序都是以行為單位，一行C程序的代碼就是一條語句，一個(gè)函數(shù)是由多條語句行構(gòu)成，每條語句最后都有一個(gè)分號(hào)（；）標(biāo)識(shí)。在一個(gè)函數(shù)中語句分為聲明語句和執(zhí)行語句。 1）聲明語句 #define NUM 35 /*聲明一個(gè)符號(hào)常量NUM*/ int x,y; /*聲明兩個(gè)整型變量x和y */2）執(zhí)行語句 執(zhí)行語句是在程序執(zhí)行時(shí)發(fā)出的某種動(dòng)作?？蓤?zhí)行語句由操作和操作的內(nèi)容組成。

12、如： printf(welcome to C class！n); printf(%d,%dn,x,y);3.注釋部分 程序的注釋在程序的編寫過程中是非常重要的工作。一個(gè)沒有程序注釋的程序就像一個(gè)沒有使用說明書的軟件。 C的程序注釋方式如下： /注釋的內(nèi)容 或 /*注釋的內(nèi)容*/ 注釋以“/”開頭，其后是注釋文字，可一直延續(xù)到該行行尾。“/*注釋的內(nèi)容*/”是另一種方式，注釋文字夾在“/*”和“*/”之間，這樣的注釋不但可以出現(xiàn)在行尾，也可以出現(xiàn)在一行中的其他位置，還可以跨越多行。4.編譯預(yù)處理 預(yù)處理命令不是C語言的一部分，它只是用來擴(kuò)充C程序設(shè)計(jì)的環(huán)境。常用的預(yù)處理命令有兩種。 1）#inc

13、lude命令 #include命令也稱文件包含命令，其作用是將指定的文本文件引入到程序該點(diǎn)處，該文本文件包含了許多函數(shù)的定義。例如，之前提到的printf函數(shù)是C語言中實(shí)現(xiàn)輸出的函數(shù)，它的定義就在“stdio.h”這個(gè)頭文件中，所以在該函數(shù)之前，必須先引入#include。 2）#define命令 #define命令用來定義一個(gè)符號(hào)常量。例如： #define PI 3.14159265.保留字和標(biāo)識(shí)符 1）保留字 所謂保留字，就是C語言中已有的具有特殊含義的字符符號(hào)。這些保留字不能用于其他目的。 2）標(biāo)識(shí)符 所謂標(biāo)識(shí)符，就是程序設(shè)計(jì)人員自己定義的表達(dá)一定含義的字符符號(hào)，如函數(shù)名、變量名、常量

14、名等。標(biāo)識(shí)符是用戶自己定義的，但也必須遵循以下規(guī)則： （1）標(biāo)識(shí)符的第一個(gè)字符必須是字母或下劃線，后面可以由字母、下劃線或數(shù)字組成。 （2）C語言規(guī)定不能使用保留字作為標(biāo)識(shí)符，例如，不能將標(biāo)識(shí)符命名為int、float、 main等。但是標(biāo)識(shí)符中可以包含保留字。 （3）符號(hào)遵循見名知義原則，即一看到標(biāo)識(shí)符就清楚它所表達(dá)的含義。1.4 運(yùn)行C程序的步驟和方法1.4.1 C程序編譯環(huán)境介紹 本書采用的編譯環(huán)境是中文版Visual C+ 6.0。 Visual C+ 6.0是美國微軟公司研制開發(fā)的C+語言版本，它是一個(gè)集C+程序的編輯、編譯、調(diào)試、運(yùn)行和在線幫助等功能及可視化軟件開發(fā)功能為一體的軟件

15、開發(fā)工具，或稱開發(fā)環(huán)境、開發(fā)系統(tǒng)等。本節(jié)對(duì)其作簡單介紹，目的是讓讀者掌握編輯、編譯和運(yùn)行一個(gè)C+控制臺(tái)應(yīng)用程序（console application pragram）的簡要過程 。1.4.2 運(yùn)行一個(gè)簡單C語言程序 1.創(chuàng)建工程創(chuàng)建工程 （1）啟動(dòng)Visual C+ 6.0后，執(zhí)行“文件”“新建”命令，彈出如圖1-2所示的“新建”對(duì)話框 。 （2）在“新建”對(duì)話框中，單擊“工程”選項(xiàng)卡，在左邊的列表框中選擇“Win32 Console Application”項(xiàng)目，然后在右側(cè)的“位置”文本框中輸入保存的位置（也可單擊文本框右側(cè)的按鈕，選擇保存位置），再在“工程名稱”文本框中輸入工程名，如“p

16、roj11”。 （3）單擊“確定”按鈕，彈出如圖1-3所示的“Win32 Console Application-步驟1 共1步”對(duì)話框，采用默認(rèn)選項(xiàng)，單擊“完成”按鈕。 （4）這時(shí)，彈出如圖1-4所示的“新建工程信息”對(duì)話框，這里顯示新建工程類型、目錄等信息。 （5）單擊“確定”按鈕。這時(shí)已新建一個(gè)工程，工程名為“proj11”，位置在“E:XIANSHI” 下。 2.新建源文件新建源文件 在Visual C+ 6.0集成開發(fā)操作界面下，為了建立項(xiàng)目（即整個(gè)程序）中的每個(gè)程序文件和頭文件，需要執(zhí)行菜單欄中的“文件”“新建”菜單項(xiàng)，在新建對(duì)話框，再切換到“文件”選項(xiàng)卡，如圖1-5所示。在“新建

17、”對(duì)話框中的列表框中，選擇“C+ Source File”文件類型項(xiàng)，在文件名的文本框中，輸入文件名“例題1-2.c”，如圖1-6所示。這時(shí)，“確定”按鈕由灰色變?yōu)榭捎玫暮谏?，單擊“確定”按鈕，則可新建一個(gè)C+源程序文件。 單擊“確定”按鈕，關(guān)閉該對(duì)話框，回到Visual C+ 6.0集成開發(fā)環(huán)境界面。3.編輯源文件編輯源文件 在圖1-7所示的源程序編輯界面中輸入例題1-2中的源程序代碼。4.編譯、連接、運(yùn)行程序編譯、連接、運(yùn)行程序 1) 編譯程序編譯程序 當(dāng)輸入和編輯好一個(gè)程序文件后，運(yùn)行該程序文件之前要先進(jìn)行編譯。執(zhí)行 “組建”“編譯”命令，即可編譯在編輯窗口中打開的源程序文件，生成一個(gè)擴(kuò)展名為.obj的目標(biāo)文件。通常應(yīng)首先編譯程序主文件，然后再編譯其他程序文件。 若在編譯過程中檢查出語法錯(cuò)誤，則在狀態(tài)輸出窗口顯示出產(chǎn)生錯(cuò)誤的程序行行號(hào)和錯(cuò)誤原因，以便用戶重新回到編輯窗口修改錯(cuò)誤。2）連接程序）連接程序 連接程序文件就是將一個(gè)程序中的主目標(biāo)文件與其他目標(biāo)文件和相關(guān)的庫函數(shù)文件連接起來形成一個(gè)可執(zhí)行的文件。 具體連接操作是：執(zhí)行“組建”“組建”命令即可。若連接過程沒有發(fā)現(xiàn)任何錯(cuò)誤，則表示連接成功，此時(shí)在狀態(tài)輸出窗口顯示出“0 error(s),0 warning(s)”信息，若連接過程中發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤，則將在狀態(tài)輸出窗口顯示出發(fā)生錯(cuò)誤的文件、所在的行號(hào)和出