西電C語(yǔ)言課件-01 C語(yǔ)言概述

1、C第1講 C 語(yǔ)言概述提 綱編程語(yǔ)言分類C 語(yǔ)言簡(jiǎn)介程序設(shè)計(jì)的基本概念簡(jiǎn)單 C 程序介紹程序設(shè)計(jì)的基本流程小結(jié)開篇：編程語(yǔ)言的分類編程語(yǔ)言經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展道路，下面就編程語(yǔ)言的分類和發(fā)展作一簡(jiǎn)要介紹。按發(fā)展歷程分類機(jī)器語(yǔ)言：計(jì)算機(jī)直接識(shí)別的語(yǔ)言，這種語(yǔ)言使用代碼。匯編語(yǔ)言：屬于低級(jí)語(yǔ)言，使用助記符號(hào)代替。匯編語(yǔ)言需要編譯后機(jī)器才能識(shí)別。效率高，難記。高級(jí)語(yǔ)言：采用命令或者語(yǔ)句的語(yǔ)言。例如C，C+，Java，Pascal，Basic等。按執(zhí)行方式分類編譯執(zhí)行語(yǔ)言編譯執(zhí)行是在編寫完程序以后，通過(guò)特定的工具軟件將源程序轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行程序，直接交由操作系統(tǒng)執(zhí)行，即程序作為一個(gè)整體執(zhí)行。例如C，C+語(yǔ)言。

2、解釋執(zhí)行語(yǔ)言解釋執(zhí)行是程序讀入一句執(zhí)行一句，而不需要整體編譯鏈接。例如Java，Basic語(yǔ)言。按軟件設(shè)計(jì)方法分類面向過(guò)程的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 面向過(guò)程的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言注重?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，研究采用什么樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述問(wèn)題，采用什么樣的算法來(lái)高效解決問(wèn)題。例如Basic,Fortran,Pascal,C 等。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言面向?qū)ο笠砸环N更接近人類一般思維的方式去看待世界，將世界上的任何一個(gè)個(gè)體看作一個(gè)對(duì)象。提高程序的重用性。例如Java，Smalltalk，C+等。1.1 C語(yǔ)言出現(xiàn)的歷史背景C語(yǔ)言是國(guó)際上廣泛流行的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言,既可用來(lái)寫系統(tǒng)軟件，也可用來(lái)寫應(yīng)用軟件。1.1 C語(yǔ)言出現(xiàn)的歷史

3、背景C 語(yǔ)言簡(jiǎn)史Ritchie & Kernighan（Bell Labs.）從 B 語(yǔ)言脫胎而來(lái)為開發(fā) UNIX 而設(shè)計(jì)1.1 C語(yǔ)言出現(xiàn)的歷史背景C語(yǔ)言是在B語(yǔ)言的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它的根源可以追溯到ALGOL 60。1960年出現(xiàn)的ALGOL 60是一種面向問(wèn)題的高級(jí)語(yǔ)言，它離硬件比較遠(yuǎn)，不宜用來(lái)編寫系統(tǒng)程序。1963年英國(guó)的劍橋大學(xué)推出了CPL (combined programming language)語(yǔ)言。CPL語(yǔ)言在ALGOL 60的基礎(chǔ)上接近硬件一些，但規(guī)模比較大，難以實(shí)現(xiàn)。1.1 C語(yǔ)言出現(xiàn)的歷史背景1967年英國(guó)劍橋大學(xué)的Matin Richards對(duì)CPL語(yǔ)言做了簡(jiǎn)化，

4、推出了BCPL (basic combined programming language) 語(yǔ)言。1970年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的Ken Thompson 以BCPL語(yǔ)言為基礎(chǔ)，又做了進(jìn)一步簡(jiǎn)化，設(shè)計(jì)出了很簡(jiǎn)單的而且很接近硬件的B語(yǔ)言 (取BCPL的第一個(gè)字母)， 并用B語(yǔ)言寫了第一個(gè)UNIX操作系統(tǒng)，在PDP7上實(shí)現(xiàn)。1971年在PDP11/20上實(shí)現(xiàn)了B語(yǔ)言，并寫了UNIX操作系統(tǒng)。但B語(yǔ)言過(guò)于簡(jiǎn)單，功能有限。1.1 C語(yǔ)言出現(xiàn)的歷史背景最初的C語(yǔ)言只是為描述和實(shí)現(xiàn)UNIX操作系統(tǒng)提供一種工作語(yǔ)言而設(shè)計(jì)的。1973年，Ken.Thompson和Dennis M.Ritchie兩人合作把UNIX的

5、90%以上用C改寫，即UNIX第5版。注1：原來(lái)的UNIX 操作系統(tǒng)是1969年由美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室的Ken.Thompson和Dennis M.Ritchie開發(fā)成功的，是用匯編語(yǔ)言寫的。注2： Ken.Thompson 和Dennis M.Ritchie因?yàn)槠湓趗nix操作系統(tǒng)方面的貢獻(xiàn)而在1983年獲得圖靈獎(jiǎng)。1.1 C語(yǔ)言出現(xiàn)的歷史背景1972年至1973年間，貝爾實(shí)驗(yàn)室的Dennis M.Ritchie 在B語(yǔ)言的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了C語(yǔ)言(取BCPL的第二個(gè)字母)。C語(yǔ)言既保持了BCPL和B語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)(精練，接近硬件)，又克服了它們的缺點(diǎn)(過(guò)于簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)無(wú)類型等)。1.1 C語(yǔ)言出現(xiàn)的歷史

6、背景后來(lái)，C語(yǔ)言多次做了改進(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(yǔ)言的突出優(yōu)點(diǎn)才引起人們的普遍注意。1977年出現(xiàn)了不依賴于具體機(jī)器的C語(yǔ)言編譯文本可移植C語(yǔ)言編譯程序，使C移植到其他機(jī)器時(shí)所需做的工作大大簡(jiǎn)化了，這也推動(dòng)了UNIX操作系統(tǒng)迅速地在各種機(jī)器上實(shí)現(xiàn)。例如VAX、 AT&T等計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都相繼開發(fā)了UNIX。隨著UNIX的日益廣泛使用，C語(yǔ)言也迅速得到推廣。C語(yǔ)言和UNIX可以說(shuō)是一對(duì)孿生兄弟，在發(fā)展過(guò)程中相輔相成。1978年以后，C語(yǔ)言已先后移植到大、中、小、微型機(jī)上，已獨(dú)立于UNIX和PDP了。現(xiàn)在C語(yǔ)言已風(fēng)靡全世界，成為世界上應(yīng)用最廣泛的幾種

7、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言之一。1.1 C語(yǔ)言出現(xiàn)的歷史背景以1978年發(fā)表的UNIX第7版中的C編譯程序?yàn)榛A(chǔ)，Brian W.Kernighan和Dennis M.Ritchie (合稱K&R)合著了影響深遠(yuǎn)的名著The C Programming Language，這本書中介紹的C語(yǔ)言成為后來(lái)廣泛使用的C語(yǔ)言版本的基礎(chǔ)，它被稱為標(biāo)準(zhǔn)C。1983年，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(ANSI)根據(jù)C語(yǔ)言問(wèn)世以來(lái)各種版本對(duì)C的發(fā)展和擴(kuò)充，制定了新的標(biāo)準(zhǔn)，稱為ANSI C。 ANSI C比原來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)C有了很大的發(fā)展。K & R在1988年修改了他們的經(jīng)典著作The C Programming Language，按照 ANS

8、I C 標(biāo)準(zhǔn)重新寫了該書。1987年，ANSI又公布了新標(biāo)準(zhǔn)87 ANSIC。1.1 C語(yǔ)言出現(xiàn)的歷史背景1990年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO(International Standard Organization) 接受87 ANSI C為ISO C 的標(biāo)準(zhǔn)(ISO 98991990)。目前流行的C編譯系統(tǒng)都是以它為基礎(chǔ)的。目前廣泛流行的各種版本C語(yǔ)言編譯系統(tǒng)雖然基本部分是相同的，但也有一些不同。在微型機(jī)上使用的有Microsoft C、 Turbo C、 Quick C、BORLAND C等，它們的不同版本又略有差異。1.1 C語(yǔ)言出現(xiàn)的歷史背景C 語(yǔ)言簡(jiǎn)史Ritchie & Kernigha

9、n（Bell Labs.）從 B 語(yǔ)言脫胎而來(lái)為開發(fā) UNIX 而設(shè)計(jì)1.2 C語(yǔ)言的特點(diǎn)一種語(yǔ)言之所以能存在和發(fā)展，并具有生命力，總是有其不同于(或優(yōu)于)其他語(yǔ)言的特點(diǎn)。C語(yǔ)言的主要特點(diǎn)如下。1.2 C 語(yǔ)言特點(diǎn)中級(jí)語(yǔ)言：介于高級(jí)語(yǔ)言與低級(jí)語(yǔ)言之間高級(jí)語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)化與模塊化低級(jí)語(yǔ)言的控制性與靈活性結(jié)構(gòu)化順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)模塊化函數(shù)、函數(shù)庫(kù)可移植性1.2 C語(yǔ)言的特點(diǎn) (1) 語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、緊湊，使用方便、靈活。C語(yǔ)言一共只有32個(gè)關(guān)鍵字，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。下面將C與PASCAL語(yǔ)言做一比較。 (2) 運(yùn)算符豐富。C的運(yùn)算符包含的范

10、圍很廣泛，共有34種運(yùn)算符。C把括號(hào)、賦值、強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換等都作為運(yùn)算符處理，從而使C的運(yùn)算類型極其豐富，表達(dá)式類型多樣化。靈活使用各種運(yùn)算符可以實(shí)現(xiàn)在其他高級(jí)語(yǔ)言中難以實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算。1.2 C語(yǔ)言的特點(diǎn)(3) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富，具有現(xiàn)代化語(yǔ)言的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。C的數(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)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(如鏈表、樹、棧等)的運(yùn)算。尤其是指針類型數(shù)據(jù)，使用起來(lái)比PASCAL更為靈活、多樣。(4) 具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句(如ifelse語(yǔ)句、while語(yǔ)句、dowhile語(yǔ)句、switch語(yǔ)句、for語(yǔ)句)。用函數(shù)作為程序的模塊單位，便于實(shí)現(xiàn)程

11、序的模塊化。C是良好的結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言， 符合現(xiàn)代編程風(fēng)格的要求。1.2 C語(yǔ)言的特點(diǎn)(5) 語(yǔ)法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大。例如對(duì)數(shù)組下標(biāo)越界不做檢查，由程序編寫者自己保證程序的正確。對(duì)變量的類型使用比較靈活，例如整型數(shù)據(jù)與字符型數(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(guò)分依賴C編譯程序去查錯(cuò)。“限制”與“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)不熟練的編程人員，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)，

12、對(duì)用C語(yǔ)言的人，要求對(duì)程序設(shè)計(jì)更熟練一些。1.2 C語(yǔ)言的特點(diǎn)(6) C語(yǔ)言能進(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)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。1.3程序設(shè)計(jì)的基本概念1.3 程序設(shè)計(jì)的基本概念程 序一系列遵循一定規(guī)則并能正確完成特定功能的代碼或指令序列通常包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法兩部分程序設(shè)計(jì)與程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)：按照任務(wù)需要，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，編寫代碼并測(cè)試其正確性，得到正確運(yùn)行結(jié)果的過(guò)程程序設(shè)計(jì)方法學(xué)：程序設(shè)計(jì)應(yīng)遵循一定的方法與原則，養(yǎng)成良

13、好的編程風(fēng)格程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言：編寫程序代碼的規(guī)范，具有特定的語(yǔ)法規(guī)則、意義與使用環(huán)境1.3 程序設(shè)計(jì)的基本概念算 法問(wèn)題的求解方法與步驟不允許存在二義性算法設(shè)計(jì)過(guò)程是逐步求精的常使用流程圖描述算法數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)：程序操作的對(duì)象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)對(duì)象之間的相互關(guān)系及構(gòu)造方法與算法關(guān)系密切，良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可使算法更簡(jiǎn)單，恰當(dāng)?shù)乃惴墒箶?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更易理解1.4 簡(jiǎn)單的C程序介紹下面先介紹幾個(gè)簡(jiǎn)單的C程序，然后從中分析C程序的特性。1.4 簡(jiǎn)單的C程序介紹例1.1 編寫程序，顯示字符串 Hello World! #include int main() printf( Hello World!n ); ret

14、urn 0;主函數(shù)的函數(shù)頭，全局惟一預(yù)編譯指令，包含標(biāo)準(zhǔn)頭文件函數(shù)體，花括號(hào)內(nèi)為語(yǔ)句序列標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)，在輸出設(shè)備（一般為屏幕）上輸出一行文本函數(shù)調(diào)用，需要了解該函數(shù)原型，即函數(shù)如何使用的細(xì)節(jié)信息；printf 函數(shù)原型位于stdio.h中，故需包含該頭文件雙引號(hào)內(nèi)為字符串內(nèi)容；n為轉(zhuǎn)義字符，表示換行分號(hào)表示語(yǔ)句結(jié)束函數(shù)結(jié)束執(zhí)行，程序退出1.4 簡(jiǎn)單的C程序介紹例 1.2main ( )/*求兩數(shù)之和*/ int a，b，sum; /*這是定義變量*/ a=123; b=456; /* 以下3行為C語(yǔ)句 */ sum=a+b; printf (sum is %d/n， sum); 1.4 簡(jiǎn)單的C

15、程序介紹例1.3main ( )/* 主函數(shù)*/ int a， b， c; /*聲明部分，定義變量*/ scanf (“%d，%d”，&a，&b); /*輸入變量a和b的值*/ c=max (a，b);/*調(diào)用max函數(shù)，將得到的值賦給c*/ printf (max=%d，c); /*輸出c的值*/1.4 簡(jiǎn)單的C程序介紹int max(int x，int y) /* 定義max函數(shù)，函數(shù)值為整型， 形式參數(shù)x，y為整型*/ int z; /* max函數(shù)中的聲明部分，定義本函數(shù)中用到的變量z為整型*/ if (xy) z=x; else z=y; return (z); /*將z的值返回，通

16、過(guò)max帶回調(diào)用處*/1.4 簡(jiǎn)單的C程序介紹通過(guò)以上幾個(gè)例子，可以看到:(1) C程序是由函數(shù)構(gòu)成的。一個(gè)C源程序至少包含一個(gè)main函數(shù)，也可以包含一個(gè)main函數(shù)和若干個(gè)其他函數(shù)。因此，函數(shù)是C程序的基本單位。被調(diào)用的函數(shù)可以是系統(tǒng)提供的庫(kù)函數(shù)(例如printf和scanf函數(shù))，也可以是用戶根據(jù)需要自己編制設(shè)計(jì)的函數(shù)(例如，例1.3中的max函數(shù))。C的函數(shù)相當(dāng)于其他語(yǔ)言中的子程序，用函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的功能。程序中的全部工作都是由各個(gè)函數(shù)分別完成的。編寫C程序就是編寫一個(gè)個(gè)函數(shù)。C的函數(shù)庫(kù)十分豐富，ANSI C建議的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)中包括100多個(gè)函數(shù)，Turbo C和MS C 4.0提供30

17、0多個(gè)庫(kù)函數(shù)。C的這種特點(diǎn)使得容易實(shí)現(xiàn)程序的模塊化。1.3 簡(jiǎn)單的C程序介紹(2) 一個(gè)C程序總是從main函數(shù)開始執(zhí)行的，而不論main函數(shù)在整個(gè)程序中的位置如何(main函數(shù)可以放在程序最前頭，也可以放在程序最后，或在一些函數(shù)之前，在另一些函數(shù)之后)。(3) C程序書寫格式自由，一行內(nèi)可以寫幾個(gè)語(yǔ)句， 一個(gè)語(yǔ)句可以分寫在多行上。C程序沒(méi)有行號(hào)，也不像FORTRAN或COBOL那樣嚴(yán)格規(guī)定書寫格式(語(yǔ)句必須從某一列開始書寫)。1.3 簡(jiǎn)單的C程序介紹(4) 每個(gè)語(yǔ)句和數(shù)據(jù)定義的最后必須有一個(gè)分號(hào)。分號(hào)是C語(yǔ)句的必要組成部分。例如: c=a+b;分號(hào)不可少。即使是程序中最后一個(gè)語(yǔ)句也應(yīng)包含分號(hào)

18、(這是和PASCAL語(yǔ)言不同的)。1.3 簡(jiǎn)單的C程序介紹(6) C語(yǔ)言本身沒(méi)有輸入輸出語(yǔ)句。輸入和輸出的操作是由庫(kù)函數(shù)scanf和printf等函數(shù)來(lái)完成的。C對(duì)輸入輸出實(shí)行“函數(shù)化”。由于輸入輸出操作牽涉到具體的計(jì)算機(jī)設(shè)備，把輸入輸出操作放在函數(shù)中處理，就可以使C語(yǔ)言本身的規(guī)模較小，編譯程序簡(jiǎn)單，很容易在各種機(jī)器上實(shí)現(xiàn)，程序具有可移植性。當(dāng)然，不同的C語(yǔ)言系統(tǒng)需要對(duì)函數(shù)庫(kù)中的函數(shù)作不同的處理。不同的C系統(tǒng)除了提供函數(shù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)外，還按照硬件的情況提供一些專門的函數(shù)。因此不同的系統(tǒng)所提供的函數(shù)個(gè)數(shù)和功能是有所不同的。(7) 可以用/*/對(duì)C程序中的任何部分作注釋。一個(gè)好的、有使用價(jià)值的源

19、程序都應(yīng)當(dāng)加上必要的注釋，以增加程序的可讀性。C 程序結(jié)構(gòu)特點(diǎn)由一個(gè)或多個(gè)函數(shù)組成具有惟一一個(gè)主函數(shù) main程序執(zhí)行由主函數(shù)開始，其他函數(shù)由主函數(shù)調(diào)用或間接調(diào)用程序執(zhí)行流程與函數(shù)定義順序無(wú)關(guān)每個(gè)函數(shù)包含函數(shù)頭與函數(shù)體兩部分C 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)包含大量庫(kù)函數(shù)，程序員可直接使用庫(kù)函數(shù)原型位于相應(yīng)頭文件中，使用函數(shù)前必須包含該頭文件1.5 C程序的上機(jī)步驟我們已經(jīng)看到了一些用C語(yǔ)言編寫的程序。為了使計(jì)算機(jī)能按照人們的意志進(jìn)行工作，必須根據(jù)問(wèn)題的要求，編寫出相應(yīng)的程序。1.5 C程序的上機(jī)步驟所謂程序，就是一組計(jì)算機(jī)能識(shí)別和執(zhí)行的指令。每一條指令使計(jì)算機(jī)執(zhí)行特定的操作。程序可以用高級(jí)語(yǔ)言（例如QBASIC，F(xiàn)ORTRAN，PASCAL，C等）編寫。用高級(jí)語(yǔ)言編寫的程序稱為“源程序”（source program）。從根本上說(shuō)，計(jì)算機(jī)只能識(shí)別和執(zhí)行由0和1組成的二進(jìn)制的指令，而不能識(shí)別和執(zhí)行用高級(jí)