第02章 C語言程序設計基礎-清華大學C語言

第2章C語言程序設計基礎制作人：王敬華第2章：C語言程序設計基礎

學習的意義

從本章開始我們正式進入C語言程序設計的學習，也許大家會問：為什么我們要學習C語言呢？理由1：因為C語言流行.

理由2：因為C語言考研時必考。

理由3:因為C語言在各種程序考試中首當其中。

理由4：因為它是必修課，是老師逼的，不學不能拿學分

……

理由n：……語言程序設計教程第二版第二章程序設計基礎C別急！讓我想想……

這些理由都只是從表面上來回答，其實要真正來回答這一問題，我們有必要了解程序設計語言的發(fā)展歷史及其特點，知道C語言是屬于那種類型的語言；C語言是如何產(chǎn)生和發(fā)展的，C語言的特點有哪些，它應用在哪些方面等，這樣我們就可以做到學習目的明確，才能有意識地去學好C語言程序設計。

了解程序設計語言的發(fā)展及其特點；掌握機器語言、匯編語言和高級語言的差異；了解C語言的發(fā)展歷史及特點和應用；掌握C語言程序的基本結構；掌握編寫C程序的基本步驟和調(diào)試過程。另外，本章我們將帶領大家來實際感受一下C語言程序是一個什么樣子，它的結構特點是什么，這是我們進行C語言程序設計必須遵循的規(guī)范。最后，我們應該掌握的是如何來編寫和調(diào)試一個C語言程序，這是我們每一個C語言程序員所必須具備的基本功。

學習的意義

學習目標

語言程序設計教程第二版第二章程序設計基礎C學習內(nèi)容

程序設計語言的發(fā)展及其特點C語言的發(fā)展及其特點和應用C語言程序的基本結構編制C語言程序的基本步驟了解歷史……抓住現(xiàn)在……展望未來……語言程序設計教程第二版第二章程序設計基礎C2.1程序設計語言的發(fā)展及其特點機器語言匯編語言高級語言面向過程面向對象CPU指令系統(tǒng)，由0、1序列構成的指令碼組成如：10000000加

10010000減用助記符號描述的指令系統(tǒng)如ADDA,B面向機器的語言程序設計是數(shù)據(jù)被加工的過程客觀世界可以分類，對象是類的實例對象是數(shù)據(jù)和方法的封裝對象間通過發(fā)送和接受消息發(fā)生聯(lián)系程序設計關鍵是定義類，并由類派生對象馮.諾依曼結構：計算機運算器控制器存儲器主機：I/O設備：鍵盤、顯示器等中央處理器CPU語言程序設計教程第二版第二章程序設計基礎C5254565860626466687072747678808284868890929496AdaALGOL60ALGOL68PascalModula-2CPLBCPLBCC++JavaLISPPROLOGCOBOLFORTRAN77FORTRANPL/1Simula67Smalltalk80BASICANSI-BASICQBASICVBFORTRAN902.2C語言的發(fā)展及其特點、應用語言程序設計教程第二版第二章程序設計基礎CC語言發(fā)展史ALGOL60語言

CPL語言

CombinedProgrammingLanguage1963年，劍橋大學BCPL語言

1967年，劍橋大學的MatinRichards對CPL語言進行了簡化B語言

C語言

1970年，美國貝爾實驗室的KenThompson將BCPL進行了修改將CPL語言煮干，提煉出它的精華1973年，B語言也給人“煮”了一下，美國貝爾實驗室的D.M.RITCHIE在B語言的基礎上最終設計出了一種新的語言BCPL的第二個字母作為這種語言的名字，這就是C語言

語言程序設計教程第二版第二章程序設計基礎CC語言發(fā)展史產(chǎn)生背景產(chǎn)生過程時間:1972～1973

地點:美國貝爾實驗室目的:UNIX操作系統(tǒng)設計人:Ken.Thompson和Dennis.M.RitchieC標準

標準C:K&R合著《TheCProgrammingLanguage》ANSIC:1983年

87ANSIC:1987年

1990年國際標準的ANSIC語言程序設計教程第二版第二章程序設計基礎CC語言版本

C語言有不同的版本，常用的編譯軟件有MicrosoftVisualC++、BorlandC++、BorlandC++Builder、WatcomC++、GNUDJGPPC++、Lccwin32C、MicrosoftC、TurboC、HighC等等。

本課程的內(nèi)容將基于ANSIC進行展開，主要是針對VisualC++6.0，同時也兼顧BorlandC++3.1和TurboC2.0。語言程序設計教程第二版第二章程序設計基礎CC語言的特點簡潔緊湊、靈活方便運算符豐富數(shù)據(jù)結構豐富C是結構式語言C語法限制不太嚴格、程序設計自由度大C語言允許直接訪問物理地址，可以直接對硬件進行操作C語言程序生成代碼質量高，程序執(zhí)行效率高C語言適用范圍大，可移植性好具有預處理功能具有遞歸功能C語言一共只有30多個關鍵字，9種控制語句，程序書寫自由，主要用小寫字母表示。它把高級語言的基本結構和語句與低級語言的實用性結合起來。C語言可以象匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進行操作，而這三者是計算機最基本的工作單元。

C的運算符包含的范圍很廣泛，共有種34個運算符。C語言把括號、賦值、強制類型轉換等都作為運算符處理。從而使C的運算類型極其豐富表達式類型多樣化，靈活使用各種運算符可以實現(xiàn)在其它高級語言中難以實現(xiàn)的運算（具體見后面的章節(jié)）。

C的數(shù)據(jù)類型有：整型、實型、字符型、數(shù)組類型、指針類型、結構體類型、聯(lián)合體類型等。能用來實現(xiàn)各種復雜的數(shù)據(jù)類型的運算。并引入了指針概念，使程序效率更高。另外C語言具有強大的圖形功能，支持多種顯示器和驅動器。且計算功能、邏輯判斷功能強大。結構式語言的顯著特點是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個部分除了必要的信息交流外彼此獨立。這種結構化方式可使程序層次清晰，便于使用、維護以及調(diào)試。C語言是以函數(shù)形式提供給用戶的，這些函數(shù)可方便的調(diào)用，并具有多種循環(huán)、條件語句控制程序流向，從而使程序完全結構化。一般的高級語言語法檢查比較嚴，能夠檢查出幾乎所有的語法錯誤。而C語言允許程序編寫者有較大的自由度。

C語言既具有高級語言的功能，又具有低級語言的許多功能，能夠象匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進行操作,而這三者是計算機最基本的工作單元，可以用來寫系統(tǒng)軟件。一般只比匯編程序生成的目標代碼效率低10～20%。

C語言有一個突出的優(yōu)點就是適合于多種操作系統(tǒng)，如DOS、WINDOWS、UNIX。也適用于多種機型，在一種計算機上編寫的程序，無須修改或經(jīng)過很少的修改，就可以在其它類型的計算機上運行。

C語言提供了預處理器，程序可以利用宏指令提高可讀性和可移植性。

C語言允許遞歸調(diào)用，在解決遞歸問題上具有獨特優(yōu)勢。語言程序設計教程第二版第二章程序設計基礎CC語言的應用

C語言的應用非常廣，也非常多，在此僅列出其中的一些應用：C語言可以用來開發(fā)許多系統(tǒng)軟件和大型應用軟件。如UNIX，LINUX等操作系統(tǒng)。在軟件需要對硬件進行操作的場合，用C語言明顯優(yōu)于其它高級語言。例如，各種硬件設備的驅動程序（象顯卡驅動程序、打印機驅動程序等）一般都是用C語言編寫的。在圖形、圖像及動畫處理方面，C語言具有絕對優(yōu)勢，特別是游戲軟件的開發(fā)主要就是使用C語言。隨著計算機網(wǎng)絡飛速發(fā)展，特別是Internet的出現(xiàn)，計算機通信就顯得尤其重要，而通信程序的編制首選就是C語言。

C語言適用于多種操作系統(tǒng)，象WINDOWS、UNIX、LINUX等絕大多數(shù)操作系統(tǒng)都支持C語言，其它高級語言未必能得到支持，所以在某個特定操作系統(tǒng)下運行的軟件用C語言編制是最佳選擇。語言程序設計教程第二版第二章程序設計基礎C2.3C語言與C++、Java和C#之間的關系

語言程序設計教程第二版第二章程序設計基礎CCC++JavaC#面向過程，市場份額逐漸減少，僅在小型的且追求運行效率的軟件和嵌入式軟件開發(fā)方面有一定空間面向對象，市場份額較大，屬C語言的升級版，完全兼容C語言的語法。在很多場合，它倆也被放在一起，稱為C/C++。這個“++”加上后，便是大名鼎鼎的“面向對象（ObjectOriented）”。

面向對象，市場份額較大，1995年Sun公司出品，以純面向對象、平臺無關和易學易用而著稱。它全面照搬了C++的語法，并去掉了其不常用和不成功的部分，化繁為簡，迅速博得了程序員們的認可，獲得了越來越多的支持。不管是桌面應用，還是網(wǎng)絡服務、嵌入式應用都可用它進行高效的開發(fā)。但如果要做底層的、占用資源少的程序，Java語言就無能為力了。面向對象，市場份額較大，2000年Microsoft

公司出品，讀作CSharp。戲稱其為C++++，它也照搬了C/C++的語法，誕生在Java語言之后，所以它能把Java語言的成功之處吸收進來，把不成功之處拋棄，打造了一個似Java而非Java，還有點超越Java的語言。

目前，C/C++、Java和C#語言即將形成三足鼎立之勢，其他語言僅能在其專屬領域里得以發(fā)揮作用。同時，C++，Java和C#語言也在不斷地完善、擴充自身，極力擠壓其他語言的空間。在這種情況下，C語言的空間變得越來越小，那么為什么還要學習C語言呢？

C語言可以說是C++、Java和C#語言的基礎，還有很多專用語言也學習和借鑒了C語言，比如進行Web開發(fā)的PHP語言，做仿真的MATLAB的內(nèi)嵌語言等。學好C語言對以后再學習其他語言大有幫助。計算機科學發(fā)展很快，若干年以后，什么技術、什么語言盡顯風流無法預言。唯有掌握最基礎的，才能以不變應萬變，并立于不敗之地。2.4C語言程序的基本結構

了解了C語言的基本特性及其應用以后，接下來就來看看C語言程序是什么樣子。一個C語言程序可以是非常簡單的，也可以是特別復雜的，這取決于程序所要實現(xiàn)的功能。我們先來認識一個最為簡單的C程序?！纠?】最簡單的C程序。/*ThisisthefirstCprogram*/#include<stdio.h>voidmain(){

printf("HelloCLanguage!\n");}注釋信息預處理命令無返回值無參數(shù)、無返回值的主函數(shù)主函數(shù)名函數(shù)開始內(nèi)部函數(shù)名參數(shù)回車換行符函數(shù)調(diào)用函數(shù)體語句結束標志函數(shù)結束運行結果：

HelloCLanguage!在C程序中，注釋由“/*”開始，由“*/”結束，可以實現(xiàn)多行注釋

。在C++程序中也可使用“//”進行單行注釋。例如：//注釋信息

C語言的預處理命令都是以“#”號開頭。stdio.h是一個頭文件

C程序中允許插入若干行空行，它不影響程序的功能，同注釋一樣。為了程序的易讀性，在編寫C程序時，根據(jù)需要可插入一定的空行

main是主函數(shù)名，一個C語言程序有且僅有一個main函數(shù)。C程序執(zhí)行時就是從main函數(shù)開始，具體講就是從“{”開始，到“}”結束。

printf是C語言的內(nèi)部函數(shù)名，因為它后面跟著()，其功能是將“HelloCLanguage!\n”顯示在計算機的屏幕上（雙引號和\n不顯示）

C語言規(guī)定：語句以分號結束

語言程序設計教程第二版第二章程序設計基礎C2.4C語言程序的基本結構

【例2】計算輸入的兩個整數(shù)的和。/*ThisisthesecondCprogram*/#include<stdio.h>voidmain(){

intx,y,z;

scanf("%d%d",&x,&y);z=x+y;

printf("thesumoftwointegeris%d\n",z);}數(shù)據(jù)類型名定義的變量名，以“,”分隔調(diào)用內(nèi)部函數(shù)，接受鍵盤輸入數(shù)據(jù)帶有三個參數(shù)，以“,”分隔。&表示取變量的地址。調(diào)用內(nèi)部函數(shù)，輸出計算的和數(shù)求和的值給Z假設輸入：1020↙

運行結果：thesumoftwointegeris30語言程序設計教程第二版第二章程序設計基礎C2.4C語言程序的基本結構

C語言程序的函數(shù)由兩部分構成：一部分定義變量（變量代表數(shù)據(jù)），稱為聲明部分；另一部分代表操作，由C語句構成，稱為執(zhí)行部分。在C程序中，要求函數(shù)的聲明部分在前面，執(zhí)行在后面，它們的順序不能顛倒，也不能交叉。但在C++程序中，聲明部分和執(zhí)行部分可以相互交叉，沒有嚴格的界限，當然執(zhí)行部分中所使用的變量只要在其之前進行定義即可。//C語言程序voidmain(){

inta;a=10;

intb;b=a+20;}變量定義放到了執(zhí)行部分之后。

//C++語言程序voidmain(){

inta;a=10;

intb;b=a+20;}只要執(zhí)行部分所使用的變量在前面已經(jīng)定義

//C或C++語言程序voidmain(){

inta;a=10;b=a+20;

intb;}變量定義放到了執(zhí)行部分之后。

再次強調(diào)：在C語言程序中，變量必須先定義，后使用，順序不能顛倒！??！

語言程序設計教程第二版第二章程序設計基礎C2.4C語言程序的基本結構

【例3】計算輸入的兩個整數(shù)的最大值

。/*ThisisthethirdCprogram*/#include<stdio.h>intmax(inta,intb);voidmain(){

intx,y,z;

scanf("%d%d",&x,&y);z=max(x,y);

printf("max=%d\n",z);}intmax(inta,intb){

intc;if(a>b)c=a;elsec=b;return(c);}自定義函數(shù)聲明自定義函數(shù)調(diào)用自定義函數(shù)max帶兩個形參返回a、b中最大值c返回值為整型數(shù)假設輸入：1020↙

運行結果：max=20語言程序設計教程第二版第二章程序設計基礎C2.4C語言程序的基本結構

C語言的標識符

C語言中變量和函數(shù)都有自己的名字，它們都必須是合法的標識符。

標識符就是一個名字，C語言規(guī)定標識符只能由字母、數(shù)字和下劃線三中字符構成，并且第一個字符必須是字母或下劃線。

C語言是大小寫敏感的語言，因此hello和Hello是不同的標識符。

C語言中有一些特別的標識符，它們的用途已經(jīng)事先規(guī)定好了，程序員不能再將它們另做它用。這些特別的標識符被稱為關鍵字（也稱保留字）。到目