C程序設計教程第1章——C概述.ppt

,C+ 程序設計教程,閔聯(lián)營 何克右編著,參考書： 1.Bjarne Stroustrup,. The C + Promgramming Language 2.錢能，C+程序設計教程，清華大學出版社,第1章 C+概述,計算機的工作是通過執(zhí)行計算機程序來體現(xiàn)的。 計算機程序：是用計算機能識別的程序設計語言編寫的動作序列。 機器語言：早期的程序設計語言是由二進制符號串組成的機器語言，即計算機的指令系統(tǒng)，這也是計算機唯一能識別的語言。這種語言的優(yōu)點是執(zhí)行速度快、效率高，缺點是難于編寫、閱讀，不便移植、交流，因沒有結(jié)構(gòu)，也不適合編寫大型的系統(tǒng)程序和應用程序。 匯編語言： 基于機器語言的缺點，人們采用了一種稱為助記符的形式來表示機器語言，這就是匯編語言，它比機器語言進了一步，但其本質(zhì)并無改變，所以機器語言所具有的缺點仍然存在。 以上兩種均為低級程序設計語言。,一、 程序、程序設計語言及其發(fā)展,1.1 C+的發(fā)展和特點,高級語言： 為了解決上述矛盾，人們又發(fā)展了一類新的程序設計語言，即算法語言（又稱高級語言），它能夠較好地描述和解決實際程序設計問題，克服低級語言的上述缺點。如ALGOL60 以及FORTRAN、COBOL、PASCAL等，但這些語言有一個共同的缺陷就是對機器硬件的操作不太方便，不適合編寫大型的系統(tǒng)程序。,C+語言的誕生：人們希望找到一種既能夠較好地描述和解決實際程序設計問題，同時又能方便地操作機器硬件的高級語言，從而能夠方便地編寫大型的系統(tǒng)程序。 基于這樣一種應用要求，C語言應運誕生了，它是一種應用非常廣泛的高級程序設計語言。1980年美國貝爾實現(xiàn)室的Bjarne Stroustrup等對C語言進行了改進和擴充，從而產(chǎn)生了目前最為流行的程序設計語言C+。,程序設計： 程序設計即是用計算機能識別的程序設計語言把解決問題的方案編寫成計算機可執(zhí)行的計算機程序。這包括對解決方案的解決步驟的設計（算法設計）以及對解決步驟中涉及的加工對象（數(shù)據(jù)）的組織（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）。 因此，人們把程序定義為： 程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 在面向?qū)ο蟪绦蛟O計方法產(chǎn)生后，人們把程序定義為： 程序=對象+對象+ 即程序是許多對象在計算機中相繼表現(xiàn)自己，而對象又是一個個程序?qū)嶓w。,C語言是在B語言的基礎上發(fā)展起來的。 ALGOL60的誕生： 它的根源可以追溯到ALGOL60。ALGOL60是1960年出現(xiàn)的一種面向過程的高級語言，它離硬件比較遠，不適合編寫系統(tǒng)程序。 CPL語言的出現(xiàn)： 1963年英國劍橋大學推出了意在更接近硬件的CPL（Combined Programming Language）語言。由于CPL語言規(guī)模較大，難以實現(xiàn)， BCPL的誕生： 1967年英國劍橋大學的Matin Richards對CPL語言作了簡化，推出了BCPL（Basic Combined Programming Language）語言。,二、 C與C+的發(fā)展及特點,B語言的產(chǎn)生： 同年，美國貝爾實驗室的K.Thompson在BCPL的基礎上進一步作了簡化，設計出了簡單而又接近硬件的B語言，并用B語言寫了一個Unix操作系統(tǒng)。由于B語言過于簡單，功能有限，且目標代碼運行速度慢。 C語言的誕生： 1972年，美國貝爾實驗室的D.M.Ritchie在B語言的基礎上設計出了C語言，并在第二年和K.Thompson合作用C語言重寫了Unix操作系統(tǒng)。現(xiàn)在的Unix操作系統(tǒng)就是在此基礎上發(fā)展起來的。 C+的出現(xiàn)： 1980年美國貝爾實現(xiàn)室的Bjarne Stroustrup等對C語言進行了改進和擴充，并引入了類的概念，加入了運算符的重載等，從而產(chǎn)生了目前最為流行的程序設計語言C+。,C語言的特點主要有： 1）簡潔、緊湊、靈活，使用方便（32個關鍵字，9種控制語句） 2）運算符豐富（34種運算符） 3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富 4）具有結(jié)構(gòu)化的控制語句（如if_else、while、do_while、 for 、switch等語句），用函數(shù)作為程序的模塊單位， 便于實現(xiàn)程序的模塊化。 5）語法限制不太嚴格，程序設計自由度大。 6）允許直接訪問物理地址，可以直接操作硬件。 7）生成的目標代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。 8）可移植性好。 C語言是一種理想的結(jié)構(gòu)化程序設計語言。,隨著計算機軟硬件的飛速發(fā)展，程序設計技術(shù)為適應這種發(fā)展的要求也在快速提高，程序設計方法也就不斷地探索出新，從過去的結(jié)構(gòu)化程序設計方法（面向過程）演化到現(xiàn)在的面向?qū)ο蟪绦蛟O計方法，程序設計語言也就必須要適應這種發(fā)展的要求。 C+即是在C語言的基礎上發(fā)展起來的一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O計語言，它包括兩部分，即過程化部分和面向?qū)ο蟛糠?。其過程化部分其實就是C，相當于高版本的C。 由于教學時數(shù)的安排和后續(xù)課程的設置，我們這門課主要學習C+的過程化部分，而面向?qū)ο蟛糠謩t留待面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程學習。,C+的特點 C+完全兼容C，具有C語言的“簡捷、緊湊，運算符豐富，可直接訪問機器的物理地址，使用靈活方便，程序書寫形式自由”的特點。 C+是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O計語言，如類、繼承、虛函數(shù)、模板和包容器類等等。它使程序的各個模塊間更具獨立性，程序的可讀性更好，代碼結(jié)構(gòu)更加合理，對設計和編制大型軟件更為方便。 用C+設計的程序擴充性強。,1.2.1 一個最簡單的C+程序 例1.1 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; 這個程序運行時會在屏幕上輸出以下一行信息： This is a simple C+ program.,1. 2 C+程序的基本框架,一個最簡單的C+程序 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; ,這是一個注釋行。注釋是程序編寫者為讀者作的一種說明，有助于提高程序的可讀性。C+中提供了“行”和“塊”兩種注釋方法。 (1)行注釋的內(nèi)容從雙斜杠“/”開始到本行末尾結(jié)束，本程序中用到的就是行注釋； (2)塊注釋的內(nèi)容從符號“/*”開始到符號“*/”結(jié)束，例如： /* This is a simple C+ program. */,一個最簡單的C+程序 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; ,這是C+的一個預處理命令，它以“#”開頭以與C+語句相區(qū)別，行的末尾沒有分號。 本行預處理命令“#include ”的作用是將頭文件“iostream”的內(nèi)容加入到程序中。,一個最簡單的C+程序 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; ,這是命名空間聲明。C+標準庫中的類和函數(shù)是在命名空間std中聲明的，因此程序中如果需要用到C+標準庫，就需要用“using namespace std；”作聲明，表示要用到命名空間std中的內(nèi)容。,這是主函數(shù)的聲明。每一個C+程序都必須有一個main函數(shù)，它是C+程序開始執(zhí)行的入口。 無論主函數(shù)處于程序中的什么位置，其中的代碼總是最先被執(zhí)行。 main前面的int的作用是聲明函數(shù)的類型為整型（標準C+規(guī)定main函數(shù)必須聲明為int型，即此主函數(shù)帶回一個整型的函數(shù)值）。,一個最簡單的C+程序 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; ,一個最簡單的C+程序 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; ,在主函數(shù)main的聲明之后用花括號“ ”括起來的是函數(shù)主體部分。即函數(shù)體由“ ”括起來。,這是一條C+語句。它完成了此程序的主要功能，向屏幕上輸出一行字符串。cout是C+中的標準輸出流對象。cout在標準頭文件iostream中被聲明。“”是“插入運算符”，與cout配合使用，在本程序中它的作用是將運算符“”右側(cè)的用雙引號括起來的字符串“This is a simple C+ program.”和endl（換行）插入到輸出流cout中。C+系統(tǒng)將輸出流cout的內(nèi)容輸出到系統(tǒng)指定的設備（一般為顯示器）中。本行末尾的分號“；”表示這條語句的結(jié)束。在C+中所有的語句都要以分號結(jié)束。,一個最簡單的C+程序 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; ,這一行是return語句，它的功能是使主函數(shù)main結(jié)束并將整數(shù)0返回給運行此程序的操作系統(tǒng)。如果程序不能正常執(zhí)行，則會自動向操作系統(tǒng)返回一個非零值，一般為-1。,1.2.2 結(jié)構(gòu)化程序設計框架,在C+的結(jié)構(gòu)化程序設計框架中，函數(shù)是程序的基本組成單元。程序的主體通常由若干函數(shù)定義構(gòu)成。,函數(shù)是程序中完成一定功能的模塊。各個函數(shù)之間通過參數(shù)、返回值和全局變量來進行通信。,當編寫一個較大的程序時，可以把它按照功能逐級劃分成許多相對獨立的小模塊，每個小模塊的功能由一個函數(shù)實現(xiàn)，再通過適當?shù)姆椒▽⑦@些函數(shù)組織在一起協(xié)同工作，就能夠完成整個程序所規(guī)定的任務。這種方法體現(xiàn)出了結(jié)構(gòu)化程序設計中“功能分解，逐步求精”的思想。,使用結(jié)構(gòu)化程序設計方法編寫出的C+程序包括一個主函數(shù)main和若干用戶定義函數(shù)。主函數(shù)由操作系統(tǒng)調(diào)用，它是整個程序的入口。在主函數(shù)中調(diào)用其它函數(shù)，其它函數(shù)之間也可以互相調(diào)用，并且同一個函數(shù)可以被一個函數(shù)或多個函數(shù)調(diào)用任意多次。,下圖是一個程序中函數(shù)調(diào)用的示意圖：,例1.2 輸入兩個整數(shù)，求它們的最大值。 #include / 預處理命令 using namespace std; / 命名空間聲明 int max(int,int); / 聲明函數(shù)max，該函數(shù)有兩個整型形參，函數(shù)返回值為整型 int main() / 主函數(shù) / 主函數(shù)體開始 int a,b,m; / 定義三個整型變量a、b和m / C+中變量必須先定義，后使用,cinab; / 輸入變量a和b的值 m=max(a,b); / 調(diào)用max函數(shù)，將得到的值賦給m couty) z=x; / if語句，如果x大于y，則將x的值賦給z else z=y; / 否則，將y的值賦給z return (z); / 將z的值返回，通過max帶回調(diào)用處 ,一般來說，一個C+程序的結(jié)構(gòu)化程序框架可以表示為： ,函數(shù)的聲明,函數(shù)的定義,1. C+程序的實現(xiàn)過程一般要經(jīng)過編輯、編譯、連接和運行四個步驟。,1. 3 C+程序的開發(fā)過程,(1)編輯 所謂編輯就是將寫好的C+源程序錄入到計算機中，生成磁盤文件的過程，這些文件的擴展名一般為.cpp（但保存C+頭文件時應以.h為擴展名）。,（2）編譯 所謂編譯是使用編譯系統(tǒng)提供的編譯程序?qū)υ闯绦颍?cpp）文件進行編譯，編譯時先生成一個匯編語言程序，然后將匯編語言程序翻譯成目標文件，該文件的擴展名為.obj。 如果一個C+程序時由多個源文件組成的，則應該將它們分別進行編譯，形成多個目標文件。