C語言程序設(shè)計案例式教程-第1章 初識C語言

第1章初識C語言《C語言程序設(shè)計案例式教程（第2版）》學(xué)習(xí)目標(biāo)/Target了解C語言的發(fā)展歷程，能夠說出C語言起源與發(fā)展歷史了解C語言標(biāo)準(zhǔn)，能夠說出C語言標(biāo)準(zhǔn)的演變了解C語言的特點，能夠說出C語言主要有哪些特點了解C語言應(yīng)用領(lǐng)域，能夠說出C語言主要應(yīng)用領(lǐng)域?qū)W習(xí)目標(biāo)/Target掌握C語言開發(fā)環(huán)境的搭建，能夠獨立完成VisualStudio2019的安裝掌握VisualStudio2019使用，能夠使用VisualStudio2019開發(fā)C語言程序理解C語言程序編譯機(jī)制，能夠說出C語言程序的編譯執(zhí)行過程章節(jié)概述/SummaryC語言是一種通用的、面向過程的編程語言，它具有高效、靈活、可移植等優(yōu)點。在最近20多年里，它被運用在各種系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件的開發(fā)中，是使用最廣泛的編程語言之一。本章作為整本書的第1章，將針對C語言的發(fā)展歷史、開發(fā)環(huán)境搭建、如何編寫C語言程序以及C語言的運行機(jī)制等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)地講解。目錄/Contents1.1C語言概述1.2C語言開發(fā)環(huán)境搭建1.3第一個C語言程序1.4C程序編譯機(jī)制C語言概述1.11.1C語言概述C語言是一種高級程序設(shè)計語言，作為第一節(jié)課，下面針對C語言的發(fā)展歷史、C語言標(biāo)準(zhǔn)、C語言特點及C語言應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行講解。1.1.1C語言的發(fā)展歷史了解C語言的發(fā)展歷程，能夠說出C語言起源與發(fā)展歷史。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.1C語言的發(fā)展歷史C語言的原型為ALGOL60語言（也稱A語言）。

1963年1967年

1970年劍橋大學(xué)將ALGOL60語言發(fā)展成為GPL語言。劍橋大學(xué)的MatinRichards簡化GPL，產(chǎn)生了BGPL語言。美國貝爾實驗室的KenThompson將GPL語言修改為B語言。1973年1978年美國貝爾實驗室的DennisM.Ritchie在B語言的基礎(chǔ)上設(shè)計出了C語言。BrianW.Kernighan和DennisM.Ritchie出版了名著《TheCProgrammingLanguage》。了解C語言標(biāo)準(zhǔn)，能夠說出C語言標(biāo)準(zhǔn)的演變。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.2C語言標(biāo)準(zhǔn)1.1.2C語言標(biāo)準(zhǔn)2131989年，ANSI通過C89標(biāo)準(zhǔn)，人們習(xí)慣稱為ANSIC。1990年，ISO采用C89作為C語言國際標(biāo)準(zhǔn)。C89（C90）標(biāo)準(zhǔn)1999年，ISO和IEC發(fā)布了C99標(biāo)準(zhǔn)。C99引入了很多新特性，如變長數(shù)組，本書基于C99標(biāo)準(zhǔn)講解。C99標(biāo)準(zhǔn)2011年，ISO和IEC發(fā)布C11標(biāo)準(zhǔn)。C11提高了對C++的兼容性，并增加了很多新特性，如多線程。C11標(biāo)準(zhǔn)美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ANSI）組織了由硬件廠商、軟件設(shè)計師、編譯器設(shè)計師等成員成立的標(biāo)準(zhǔn)C委員會，建立了通用的C語言標(biāo)準(zhǔn)。第一版C語言標(biāo)準(zhǔn)在1989年頒布，稱為C89。從1989年至今，陸續(xù)頒布了多個C語言標(biāo)準(zhǔn)。了解C語言的特點，能夠說出C語言主要有哪些特點。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.3C語言特點1.1.3C語言特點2.結(jié)構(gòu)化設(shè)計C語言程序開發(fā)思路是自頂向下，模塊化編程，各個功能模塊之間呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)化特點。1.表達(dá)能力強(qiáng)C語言自由簡潔，使用簡單的方法就能構(gòu)造出復(fù)雜數(shù)據(jù)類型或者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具備復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)運算能力。4.可移植C語言編譯器兼容性比較強(qiáng)，能夠移植到不同設(shè)備上，因此C語言程序的移植性也比較強(qiáng)。3.高效性C語言可以直接操作內(nèi)存，執(zhí)行效率更接近匯編。C語言特點了解C語言應(yīng)用領(lǐng)域，能夠說出C語言主要應(yīng)用領(lǐng)域。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.4C語言應(yīng)用領(lǐng)域1.1.4C語言應(yīng)用領(lǐng)域1.操作系統(tǒng)C語言可以用于開發(fā)操作系統(tǒng)，主要是個人桌面應(yīng)用領(lǐng)域的Windows系統(tǒng)內(nèi)核、服務(wù)器領(lǐng)域的Linux內(nèi)核等。2.應(yīng)用軟件C語言高效、穩(wěn)定，因此常用于開發(fā)企業(yè)數(shù)據(jù)管理軟件，如Oracle、MySQL等。3.嵌入式C語言更接近底層的匯編語言，可以進(jìn)行嵌入式開發(fā)，在智能領(lǐng)域方面有著廣泛應(yīng)用。4.游戲開發(fā)C語言具有強(qiáng)大的圖像處理能力、可移植性、高效性等特點，因此常用于大型游戲開發(fā)，進(jìn)行游戲環(huán)境渲染、圖像處理等。C語言開發(fā)環(huán)境搭建1.21.2C語言開發(fā)環(huán)境搭建掌握C語言開發(fā)環(huán)境的搭建，能夠獨立完成VisualStudio2019的安裝。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.2C語言開發(fā)環(huán)境搭建市面上有許多支持C語言的開發(fā)工具，良好的開發(fā)環(huán)境具有以下功能：方便開發(fā)人員編寫程序、方便程序調(diào)試和運行、提高開發(fā)效率。1.2C語言開發(fā)環(huán)境搭建VisualStudio目前最流行的C語言開發(fā)工具為VisualStudio，它是微軟開發(fā)的集成環(huán)境，工具齊全，支持多種語言。目前最新版本為VisualStudio2019。VisualStudio2019有3個版本：企業(yè)版、專業(yè)版、社區(qū)版。社區(qū)版免費用于個人和開源項目開發(fā)，是教學(xué)和初學(xué)C語言者的首選。1.2C語言開發(fā)環(huán)境搭建步驟一：訪問VisualStudio官網(wǎng)，下載VisualStudio2019Community版本，下載完成后雙擊安裝包，彈出程序組件安裝提示框。1.2C語言開發(fā)環(huán)境搭建步驟二：單擊“繼續(xù)”按鈕，下載安裝VisualStudio2019需要的程序組件。1.2C語言開發(fā)環(huán)境搭建步驟三：下載安裝完成之后，會彈出一個界面，讓用戶選擇所需要的開發(fā)環(huán)境。1.2C語言開發(fā)環(huán)境搭建步驟四：選擇開發(fā)需要的工具與環(huán)境，由于本教材是將VisualStudio2019作為C語言開發(fā)環(huán)境，C++兼容C語言，所以在步驟三中選擇“使用C++的桌面開發(fā)”選項即可，選擇完成之后，單擊安裝位置后面的“更改…”鏈接，進(jìn)入安裝路徑選擇界面。1.2C語言開發(fā)環(huán)境搭建步驟五：選擇VisualStudio2019的安裝路徑、下載緩存路徑。路徑選擇完成后，單擊“安裝”按鈕開始安裝VisualStudio2019。1.2C語言開發(fā)環(huán)境搭建步驟六：安裝完成后，打開VisualStudio2019，首次啟動時，VisualStudio2019會提示登錄。1.2C語言開發(fā)環(huán)境搭建步驟七：單擊“以后再說”鏈接，跳過賬號登錄，彈出主題設(shè)置界面。1.2C語言開發(fā)環(huán)境搭建步驟八：完成主題設(shè)置后，單擊“啟動VisualStudio”按鈕，啟動VisualStudio2019。掌握VisualStudio2019的使用，能夠使用VisualStudio2019開發(fā)C語言程序。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.3第一個C語言程序1.3第一個C語言程序在VisualStudio2019啟動界面中，單擊“創(chuàng)建新項目”選項，彈出創(chuàng)建新項目對話框。STEP01新建項目11.3第一個C語言程序選擇“空項目”選項，然后單擊“下一步”按鈕，進(jìn)入配置新項目界面。21.3第一個C語言程序設(shè)置項目名稱、選擇項目存儲路徑，并勾選“將項目解決方案和項目放在同一個目錄中”選項。配置完成之后，單擊“創(chuàng)建”按鈕完成項目創(chuàng)建，進(jìn)入項目管理主界面。31.3第一個C語言程序在上一頁圖中，選中右側(cè)Test項目下的源文件，單擊右鍵，選擇“添加”→“新建項”。STEP02編寫程序代碼11.3第一個C語言程序單擊“新建項”，系統(tǒng)會彈出添加新項對話框。21.3第一個C語言程序?qū)⑽募麨閔elloworld.c，單擊“添加”按鈕，helloworld.c源文件創(chuàng)建成功。雙擊打開helloworld.c文件，在文件空白區(qū)域編寫代碼。31.3第一個C語言程序單擊菜單欄的“調(diào)試”→“開始運行（不調(diào)試）”，運行程序，或單擊菜單欄“本地Windows調(diào)試器”按鈕運行程序。程序運行后，會彈出運行結(jié)果的命令行窗口，該窗口會輸出程序的運行結(jié)果。STEP03編譯運行程序1.3第一個C語言程序#include<stdio.h>intmain(){ //使用系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)輸出，在控制臺顯示信息 printf("Hello,world!\n"); return0;}包含頭文件stdio.h程序入口函數(shù)主函數(shù)作用范圍STEP04代碼分析1.3第一個C語言程序#include<stdio.h>intmain(){ //使用系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)輸出，在控制臺顯示信息 printf("Hello,world!\n"); return0;}注釋打印函數(shù)printf()return語句返回函數(shù)STEP04代碼分析理解C語言程序編譯機(jī)制，能夠說出C語言程序的編譯執(zhí)行過程。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.4C程序編譯機(jī)制1.4C程序編譯機(jī)制C語言程序從源代碼到可執(zhí)行代碼需要經(jīng)過預(yù)處理、編譯、匯編和鏈接四個步驟。展開所有宏，如#define，將宏替換為它定義的值。處理所有條件編譯指令，如#ifdef、#ifndef、#endif。處理文件包含語句，如#include，將包含的文件直接插入到語句所在處。1.4C程序編譯機(jī)制C語言程序從源代碼到可執(zhí)行代碼需要經(jīng)過預(yù)處理、編譯、匯編和鏈接四個步驟。刪除所有注釋。添加行號和文件標(biāo)識，以便在調(diào)試和編譯出錯時快速定位到錯誤所在行。1.4C程序編譯機(jī)制C語言程序從源代碼到可執(zhí)行代碼需要經(jīng)過預(yù)處理、編譯、匯編和鏈接四個步驟。將生成的匯編文件*.s翻譯成計算機(jī)能夠執(zhí)行的指令。稱為目標(biāo)文件或者中間文件。Linux系統(tǒng)：.o文件。Windows系統(tǒng)：.obj文件。1.4C程序編譯機(jī)制C語言程序從源代碼到可執(zhí)行代碼需要經(jīng)過預(yù)處理、編譯、匯編和鏈接四個步驟。將二進(jìn)制文件與代碼中用到的庫文件進(jìn)行綁定，這個過程稱為鏈接，處理程序各個模塊之間的關(guān)系，完成地址分配、空間分配、地址綁定等操作，鏈接操作完成后將生成可執(zhí)行文件。多學(xué)一招鏈接分為靜態(tài)庫鏈接和動態(tài)庫鏈接。動態(tài)庫與靜態(tài)庫VS靜態(tài)庫鏈接靜態(tài)庫在Linux中是.a文件，Windows下是.lib文件。本質(zhì)上是一組目標(biāo)文件的集合。鏈接過程：將包含該函數(shù)功能的庫文件全部鏈接到目標(biāo)文件中。開發(fā)效率高，但更新難。動態(tài)庫鏈接動態(tài)庫在Linux中是.so文件，Windows下是dll文件。在程序運