C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程課件：C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.1C語(yǔ)言的發(fā)展歷史和特點(diǎn)1.2C語(yǔ)言程序的基本構(gòu)成1.3C語(yǔ)言的基本語(yǔ)法成分1.4集成開發(fā)環(huán)境VisualC++簡(jiǎn)介1.5C語(yǔ)言的上機(jī)執(zhí)行過程本章小結(jié)

本章要點(diǎn)

本章主要介紹C語(yǔ)言的發(fā)展歷史、基本特點(diǎn)；C語(yǔ)言程序的基本構(gòu)成和基本語(yǔ)法成分；集成開發(fā)環(huán)境?VisualC++和?C?語(yǔ)言程序的上機(jī)執(zhí)行過程。本章的學(xué)習(xí)可為以后各章打下基礎(chǔ)。

1.1C語(yǔ)言的發(fā)展歷史和特點(diǎn)

1.1.1C語(yǔ)言的發(fā)展歷史C語(yǔ)言是國(guó)際上廣泛流行的、很有發(fā)展前途的計(jì)算機(jī)高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它適合作為系統(tǒng)描述語(yǔ)言，既可以用來(lái)編寫系統(tǒng)軟件，也可以用來(lái)編寫應(yīng)用軟件。以前的操作系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件主要是用匯編語(yǔ)言編寫的。匯編語(yǔ)言依賴于計(jì)算機(jī)硬件，程序的可讀性和可移植性都比較差。為了在這些方面有所改善，最好能使用高級(jí)語(yǔ)言，于是，C語(yǔ)言就在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生。

C語(yǔ)言的前身是B語(yǔ)言，后經(jīng)美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的布朗·W·卡尼漢和丹尼斯·M·利奇對(duì)其完善和擴(kuò)充，提出了C語(yǔ)言。自1972年投入使用之后，C語(yǔ)言成為當(dāng)今使用最為廣泛的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言之一。1987年美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)制定了C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)“ANSIC”，即現(xiàn)在流行的C語(yǔ)言。

1.1.2C語(yǔ)言的特點(diǎn)

C語(yǔ)言之所以能存在和發(fā)展，并具有生命力，主要由于其具有如下特點(diǎn)：

(1)?C語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、緊湊，使用方便、靈活。

C語(yǔ)言只有32個(gè)關(guān)鍵詞，9種控制語(yǔ)句，程序書寫形式自由，主要用小寫字母表示，壓縮了一切不必要的成分，相對(duì)于其他高級(jí)語(yǔ)言，C語(yǔ)言的源程序短，程序輸入工作量少。

(2)運(yùn)算符豐富，表達(dá)式能力強(qiáng)。

C語(yǔ)言共有34種運(yùn)算符，范圍廣泛，除一般高級(jí)語(yǔ)言所使用的算術(shù)、關(guān)系和邏輯運(yùn)算符外，還可以實(shí)現(xiàn)以二進(jìn)制位為單位的運(yùn)算，并且具有如a++、--b等單項(xiàng)運(yùn)算符和+=、-=、*=、/+等復(fù)合運(yùn)算符。

(3)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富，便于數(shù)據(jù)的描述與存儲(chǔ)。

C語(yǔ)言具有豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)類型有整型、實(shí)型、字符型、數(shù)組類型、指針類型、結(jié)構(gòu)體類型、共用體類型等，能用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的運(yùn)算。尤其是指針類型數(shù)據(jù)，使用起來(lái)更為靈活、多樣。

(4)?C語(yǔ)言是結(jié)構(gòu)化、模塊化的編程語(yǔ)言。

程序的邏輯結(jié)構(gòu)可以使用順序、選擇和循環(huán)三種基本結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)成。C語(yǔ)言程序采用函數(shù)結(jié)構(gòu)，十分便于把整體程序分割成若干相對(duì)獨(dú)立的功能模塊，并且為程序模塊間的相互調(diào)用以及數(shù)據(jù)傳遞提供了便利。

(5)語(yǔ)法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大。

C語(yǔ)言對(duì)數(shù)組下標(biāo)越界不作檢查，由程序編寫者自己保證程序的正確。對(duì)變量類型的使用比較靈活。例如，整型與字符型數(shù)據(jù)以及邏輯型數(shù)據(jù)可以通用。一般的高級(jí)語(yǔ)言語(yǔ)法檢查比較嚴(yán)，能檢查出幾乎所有的語(yǔ)法錯(cuò)誤。而C語(yǔ)言允許程序編寫者有較大的自由度，因此放寬了語(yǔ)法檢查。程序員應(yīng)當(dāng)仔細(xì)檢查程序，保證其正確，而不要過分依賴C編譯程序去查錯(cuò)?！跋拗啤迸c“靈活”是一對(duì)矛盾，限制嚴(yán)格，就失去靈活性；而強(qiáng)調(diào)靈活，就必然放松限制。一個(gè)不熟練的人員，編一個(gè)正確的C程序可能會(huì)比編一個(gè)其他高級(jí)語(yǔ)言程序難一些。也就是說(shuō)，對(duì)用C語(yǔ)言的人，要求其對(duì)程序設(shè)計(jì)更熟練一些。

(6)生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。

C程序的運(yùn)行效率一般只比用匯編程序生成的目標(biāo)代碼效率低10%～20%。

(7)可移植性好。

與匯編語(yǔ)言相比，C程序基本上不作修改就可以在各種型號(hào)的計(jì)算機(jī)和各種操作系統(tǒng)中運(yùn)行。

(8)?C語(yǔ)言是具有低級(jí)語(yǔ)言功能的高級(jí)語(yǔ)言。

C語(yǔ)言允許直接訪問物理地址，能進(jìn)行位(bit)操作，能實(shí)現(xiàn)匯編語(yǔ)言的大部分功能，可以直接對(duì)硬件進(jìn)行操作。因此C語(yǔ)言既具有高級(jí)語(yǔ)言的功能，又具有低級(jí)語(yǔ)言的許多功能，可用來(lái)編寫系統(tǒng)軟件。C語(yǔ)言的這種雙重性，使它既是成功的系統(tǒng)描述語(yǔ)言，又是通用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。有人把C語(yǔ)言稱為“高級(jí)語(yǔ)言中的低級(jí)語(yǔ)言”，也有人稱它為“中級(jí)語(yǔ)言”，意為兼有高級(jí)和低級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)。

1.2C語(yǔ)言程序的基本構(gòu)成

C語(yǔ)言的程序結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，很容易掌握，它主要通過函數(shù)調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)指定的功能。在這一節(jié)中，將通過編寫簡(jiǎn)單的C語(yǔ)言程序，來(lái)闡述C語(yǔ)言的程序結(jié)構(gòu)，以便對(duì)C語(yǔ)言程序有一個(gè)概括的了解，為以后學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。一個(gè)完整的C語(yǔ)言程序由一個(gè)或多個(gè)具有相對(duì)獨(dú)立功能的程序模塊組成，這樣的程序模塊稱為“函數(shù)”。因此，函數(shù)是C程序的基本單位。

一個(gè)C程序，不管它有多簡(jiǎn)單，都必須有且只有一個(gè)主函數(shù)，例如：

voidmain()

{

}

上面的函數(shù)是一個(gè)空主函數(shù)，程序沒有任何意義，它什么都不做。

【例1-1】編寫一個(gè)C語(yǔ)言程序，用于顯示字符串“Hello,World!”。

源程序如下：

#include<stdio.h>

voidmain()

{

printf("Hello,World!\n");

}

這是一個(gè)簡(jiǎn)單而完整的Ｃ語(yǔ)言程序，經(jīng)過編輯、編譯和連接后，其執(zhí)行結(jié)果是在屏幕的當(dāng)前光標(biāo)位置處顯示如下字符串：

Hello,World!

通過該程序我們可以知道：

(1)任何一個(gè)完整的C語(yǔ)言程序，都必須包含一個(gè)且只能包含一個(gè)名為main()的函數(shù)，程序總是從main()函數(shù)開始執(zhí)行的。

(2)由左右花括號(hào)括起來(lái)的部分是函數(shù)體，函數(shù)體中的語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)程序的預(yù)定功能。在本例中，main()函數(shù)的函數(shù)體中只有printf()一個(gè)語(yǔ)句，它的功能是進(jìn)行格式化輸出(顯示)，即將字符串“Hello,World!\n”顯示在終端屏幕上。其中，字符串中的字符“\”和“n”合起來(lái)，表示一個(gè)“換行”字符，在“換行”字符后面輸出的任何字符，將被顯示在屏幕的下一行上。

(3)?C語(yǔ)言中的每個(gè)基本語(yǔ)句，都是以“;”結(jié)束的，分號(hào)是C語(yǔ)言語(yǔ)句的終結(jié)符。

(4)?C語(yǔ)言程序的書寫格式比較自由，沒有固定的格式要求，在一行內(nèi)，既可以寫一個(gè)語(yǔ)句，也可以寫多個(gè)語(yǔ)句。為了提高程序的可讀性，往往根據(jù)語(yǔ)句的從屬關(guān)系，以縮進(jìn)書寫的形式來(lái)體現(xiàn)語(yǔ)句的層次性。

(5)?#include是編譯預(yù)處理指令，其作用是將由雙引號(hào)或尖括號(hào)括起來(lái)的文件中的內(nèi)容，讀入到該語(yǔ)句的位置處。

【例1-2】從鍵盤輸入兩個(gè)數(shù)，求和后顯示。

源程序如下：

通過該程序我們可以知道：

(1)程序中由/*和*/括起來(lái)的內(nèi)容是程序的注釋部分，它是為了增加程序的可讀性而設(shè)置的。注釋部分對(duì)程序的編譯過程和執(zhí)行結(jié)果沒有任何影響。

(2)?C語(yǔ)言中的所有變量都必須定義為某種數(shù)據(jù)類型，同時(shí)必須遵循“先定義、后使用”的原則，如語(yǔ)句：

inta,b,c;

定義了a、b、c三個(gè)整型變量，以后就可以使用這三個(gè)變量來(lái)存放整型數(shù)據(jù)。

3)一個(gè)C語(yǔ)言程序可以由多個(gè)函數(shù)組成，通過函數(shù)之間的調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。程序中所使用的函數(shù)，既可以是系統(tǒng)提供的庫(kù)函數(shù)，也可以是用戶根據(jù)需要自己定義的函數(shù)。

(4)程序中調(diào)用scanf()函數(shù)的目的是進(jìn)行格式化輸入。其中由圓括號(hào)括起來(lái)的部分是函數(shù)的參數(shù)部分，不同的函數(shù)需要不同的參數(shù)。scanf()函數(shù)中的參數(shù)主要包括兩部分內(nèi)容：一是“格式控制”部分，它用于對(duì)輸入數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行說(shuō)明；二是“地址表”部分，它使用的是存放輸入數(shù)據(jù)的變量的地址。

1.3C語(yǔ)言的基本語(yǔ)法成分

1.3.1C語(yǔ)言的主要“單詞”1．標(biāo)識(shí)符所謂標(biāo)識(shí)符，是指程序中的變量、符號(hào)常量、數(shù)組、函數(shù)、類型、文件等對(duì)象的名字。

2．關(guān)鍵字

關(guān)鍵字又稱保留字，是C語(yǔ)言規(guī)定的具有特定意義的標(biāo)識(shí)符，它已被C語(yǔ)言及其開發(fā)環(huán)境使用，每個(gè)關(guān)鍵字都有固定的含義，不能做其他用途使用。C語(yǔ)言的關(guān)鍵字分為以下三類。

(1)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)類型的關(guān)鍵字：int，long，short，char，float，double，signed，unsigned，struct，union，enum，void，volatile，const。

(2)標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)類型的關(guān)鍵字：auto，static，register，extern，typedef。

(3)標(biāo)識(shí)流程控制的關(guān)鍵字：goto，return，break，continue，if，else，while，do，for，switch，case，default。

3．預(yù)定義標(biāo)識(shí)符

預(yù)定義標(biāo)識(shí)符是一類具有特殊含義的標(biāo)識(shí)符，用于標(biāo)識(shí)庫(kù)函數(shù)名和編譯預(yù)處理命令。系統(tǒng)允許用戶把這些標(biāo)識(shí)符另做他用，但這將使這些標(biāo)識(shí)符失去系統(tǒng)規(guī)定的原意。為了避免誤解，建議不要將這些預(yù)定義標(biāo)識(shí)符另做他用。

C語(yǔ)言中常見的預(yù)定義標(biāo)識(shí)符有以下幾種。

(1)編譯預(yù)處理命令，包括define,ifdef,ifndef,endif,include,line,if,else等。

(2)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)，包括數(shù)學(xué)函數(shù)sqrt,fabs,sin,pow等，還有輸入/輸出函數(shù)scanf,printf,getchar,putchar,gets,puts等。

4．常量

常量是有數(shù)據(jù)類型的，如1234、12.34。

5．運(yùn)算符

運(yùn)算符代表對(duì)各種數(shù)據(jù)類型實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)象的運(yùn)算，如+、-、*、/、%、>、>=、==等。

6．分隔符

分隔符包括?；、[?、]?、#、(?、)?等。

1.3.2C語(yǔ)言的主要語(yǔ)法單位

(1)表達(dá)式：運(yùn)算符與運(yùn)算對(duì)象組合就形成了表達(dá)式。如：a+b*c

(2)變量定義：變量也有數(shù)據(jù)類型，所以在定義變量時(shí)要說(shuō)明相應(yīng)變量的類型。如：inta

(3)語(yǔ)句：語(yǔ)句是程序最基本的執(zhí)行單位，程序的功能就是通過對(duì)一系列語(yǔ)句的執(zhí)行來(lái)實(shí)現(xiàn)的。C語(yǔ)言中包含了四種基本語(yǔ)句：流程控制語(yǔ)句、表達(dá)式語(yǔ)句、復(fù)合語(yǔ)句和空語(yǔ)句，它們完成各自特定的操作。C程序中的每個(gè)語(yǔ)句都由分號(hào)作為結(jié)束標(biāo)志。

(4)函數(shù)定義與調(diào)用：函數(shù)是完成特定任務(wù)的獨(dú)立模塊，函數(shù)的使用主要涉及到函數(shù)的定義與調(diào)用。

(5)輸入/輸出：C語(yǔ)言沒有輸入/輸出語(yǔ)句，輸入/輸出用庫(kù)函數(shù)printf()、scanf()等實(shí)現(xiàn)。

1.4集成開發(fā)環(huán)境VisualC++簡(jiǎn)介

全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試是由中國(guó)教育部考試中心負(fù)責(zé)組織實(shí)施的計(jì)算機(jī)能力等級(jí)認(rèn)證考試。從2008年開始，該考試的C語(yǔ)言上機(jī)環(huán)境由此前的BorlandTC2.0改為MicrosoftVisualC++6.0。

Borland曾經(jīng)是無(wú)比輝煌的公司。20世紀(jì)80年代中期，Borland在DOS環(huán)境下開發(fā)出來(lái)的C語(yǔ)言集成開發(fā)環(huán)境TC?2.0風(fēng)靡全球。在DOS環(huán)境下，TC2.0的設(shè)計(jì)堪稱是一個(gè)奇跡，Borland也因此名氣大震。然而，斗轉(zhuǎn)星移，微軟的VC++6.0后來(lái)居上，它是Windows時(shí)代的產(chǎn)物。在VisualC++6.0推出10年后，教育部考試中心做出決定，采用Windows版本的C語(yǔ)言開發(fā)環(huán)境VisualC++6.0作為考試環(huán)境。

VisualC++是MicrosoftVisualStudio的一部分，安裝VisualC++?語(yǔ)言時(shí)，需要VisualStudio的光盤(或從有關(guān)網(wǎng)站下載)。安裝過程很簡(jiǎn)單，執(zhí)行其中的setup.exe，并按屏幕上的提示進(jìn)行操作即可。

安裝結(jié)束后，在Windows“開始”菜單的“程序”子菜單中就會(huì)出現(xiàn)MicrosoftVisualC++6.0菜單項(xiàng)。在需要使用VisualC++時(shí)，只需從電腦上選擇“開始”→“程序”→“MicrosoftVisualC++6.0”→“VisualC++6.0”(也可以從桌面快捷方式或其他方式進(jìn)入)即可啟動(dòng)VisualC++6.0。啟動(dòng)后，此時(shí)屏幕會(huì)短暫顯示VisualC++6.0的版權(quán)頁(yè)，隨即顯示VisualC++6.0的主窗口(如圖1-1所示)。圖1-1VC++6.0的主窗口

在VC++6.0環(huán)境下，上機(jī)操作的步驟如下：

第一步：打開VC++6.0。

第二步：選擇“文件”→“新建”→“工作區(qū)”→“空白工作區(qū)”，然后為這個(gè)工作區(qū)起一個(gè)名字并選擇存放路徑，單擊“確定”按鈕即可。

在工作區(qū)中可以新建很多工程，每個(gè)工程可以獨(dú)立編譯、連接、執(zhí)行，互不干擾。在學(xué)習(xí)C語(yǔ)言的過程中，時(shí)常要編輯一些小程序，把它們按工程存放在一個(gè)工作區(qū)里，非常方便查看、執(zhí)行和管理。

第三步：右擊新建的工作區(qū)，添加工程，這里選擇“Win32consoleApplication”并確定。

第四步：在新建的工程中添加文件，選擇“C++SourceFile”，文件擴(kuò)展名用“.c”。

第五步：編輯源代碼。

第六步：?jiǎn)螕艄こ?，并選擇執(zhí)行，即可一次性完成編譯、連接和執(zhí)行工作，可以看到程序的運(yùn)行結(jié)果。當(dāng)然，也可以分步編譯、連接和執(zhí)行。

VC++6.0環(huán)境下使用C語(yǔ)言的詳細(xì)上機(jī)步驟請(qǐng)參考本書配套實(shí)驗(yàn)教材實(shí)驗(yàn)1-1。

1.5C語(yǔ)言的上機(jī)執(zhí)行過程

1．編輯C源程序編輯是指用戶在計(jì)算機(jī)中編寫和輸入C語(yǔ)言源程序，并以文本文件的形式存放在磁盤中的過程。存在磁盤中的C語(yǔ)言程序用“文件名.C”來(lái)標(biāo)識(shí)，其中文件名是由用戶指定的符合系統(tǒng)文件名規(guī)定的任意字符組合，擴(kuò)展名要求為“.C”，表示是C源程序，例如file_1.c、test.c等。

2．編譯C源程序

編譯是把C語(yǔ)言源程序翻譯成用二進(jìn)制指令表示的目標(biāo)文件。編譯過程由C編譯系統(tǒng)提供的編譯程序完成。編譯程序自動(dòng)對(duì)源程序進(jìn)行句法和語(yǔ)法檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，就將錯(cuò)誤的類型和所在的位置顯示出來(lái)，提供給用戶，以幫助用戶修改源程序中的錯(cuò)誤。

3．程序連接

計(jì)算機(jī)不能執(zhí)行目標(biāo)文件。目標(biāo)文件只有經(jīng)過連接并生成可執(zhí)行文件后，才能被計(jì)算機(jī)執(zhí)行。程序連接就是用系統(tǒng)提供的連接程序(也稱鏈接程序或裝配程序)將目標(biāo)程序、庫(kù)函數(shù)等連接裝配成可執(zhí)行的程序。可執(zhí)行程序的文件名為“文件名.exe”，擴(kuò)展名“.exe”是可執(zhí)行程序的