第02章 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)-清華大學(xué)C語(yǔ)言

第2章C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)制作人：王敬華第2章：C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

學(xué)習(xí)的意義

從本章開始我們正式進(jìn)入C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，也許大家會(huì)問(wèn)：為什么我們要學(xué)習(xí)C語(yǔ)言呢？理由1：因?yàn)镃語(yǔ)言流行.

理由2：因?yàn)镃語(yǔ)言考研時(shí)必考。

理由3:因?yàn)镃語(yǔ)言在各種程序考試中首當(dāng)其中。

理由4：因?yàn)樗潜匦拚n，是老師逼的，不學(xué)不能拿學(xué)分

……

理由n：……語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第二版第二章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)C別急！讓我想想……

這些理由都只是從表面上來(lái)回答，其實(shí)要真正來(lái)回答這一問(wèn)題，我們有必要了解程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展歷史及其特點(diǎn)，知道C語(yǔ)言是屬于那種類型的語(yǔ)言；C語(yǔ)言是如何產(chǎn)生和發(fā)展的，C語(yǔ)言的特點(diǎn)有哪些，它應(yīng)用在哪些方面等，這樣我們就可以做到學(xué)習(xí)目的明確，才能有意識(shí)地去學(xué)好C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。

了解程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展及其特點(diǎn)；掌握機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言的差異；了解C語(yǔ)言的發(fā)展歷史及特點(diǎn)和應(yīng)用；掌握C語(yǔ)言程序的基本結(jié)構(gòu)；掌握編寫C程序的基本步驟和調(diào)試過(guò)程。另外，本章我們將帶領(lǐng)大家來(lái)實(shí)際感受一下C語(yǔ)言程序是一個(gè)什么樣子，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么，這是我們進(jìn)行C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)必須遵循的規(guī)范。最后，我們應(yīng)該掌握的是如何來(lái)編寫和調(diào)試一個(gè)C語(yǔ)言程序，這是我們每一個(gè)C語(yǔ)言程序員所必須具備的基本功。

學(xué)習(xí)的意義

學(xué)習(xí)目標(biāo)

語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第二版第二章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)C學(xué)習(xí)內(nèi)容

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展及其特點(diǎn)C語(yǔ)言的發(fā)展及其特點(diǎn)和應(yīng)用C語(yǔ)言程序的基本結(jié)構(gòu)編制C語(yǔ)言程序的基本步驟了解歷史……抓住現(xiàn)在……展望未來(lái)……語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第二版第二章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)C2.1程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展及其特點(diǎn)機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言面向過(guò)程面向?qū)ο驝PU指令系統(tǒng)，由0、1序列構(gòu)成的指令碼組成如：10000000加

10010000減用助記符號(hào)描述的指令系統(tǒng)如ADDA,B面向機(jī)器的語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)被加工的過(guò)程客觀世界可以分類，對(duì)象是類的實(shí)例對(duì)象是數(shù)據(jù)和方法的封裝對(duì)象間通過(guò)發(fā)送和接受消息發(fā)生聯(lián)系程序設(shè)計(jì)關(guān)鍵是定義類，并由類派生對(duì)象馮.諾依曼結(jié)構(gòu)：計(jì)算機(jī)運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器主機(jī)：I/O設(shè)備：鍵盤、顯示器等中央處理器CPU語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第二版第二章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)C5254565860626466687072747678808284868890929496AdaALGOL60ALGOL68PascalModula-2CPLBCPLBCC++JavaLISPPROLOGCOBOLFORTRAN77FORTRANPL/1Simula67Smalltalk80BASICANSI-BASICQBASICVBFORTRAN902.2C語(yǔ)言的發(fā)展及其特點(diǎn)、應(yīng)用語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第二版第二章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)CC語(yǔ)言發(fā)展史ALGOL60語(yǔ)言

CPL語(yǔ)言

CombinedProgrammingLanguage1963年，劍橋大學(xué)BCPL語(yǔ)言

1967年，劍橋大學(xué)的MatinRichards對(duì)CPL語(yǔ)言進(jìn)行了簡(jiǎn)化B語(yǔ)言

C語(yǔ)言

1970年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的KenThompson將BCPL進(jìn)行了修改將CPL語(yǔ)言煮干，提煉出它的精華1973年，B語(yǔ)言也給人“煮”了一下，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的D.M.RITCHIE在B語(yǔ)言的基礎(chǔ)上最終設(shè)計(jì)出了一種新的語(yǔ)言BCPL的第二個(gè)字母作為這種語(yǔ)言的名字，這就是C語(yǔ)言

語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第二版第二章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)CC語(yǔ)言發(fā)展史產(chǎn)生背景產(chǎn)生過(guò)程時(shí)間:1972～1973

地點(diǎn):美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室目的:UNIX操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)人:Ken.Thompson和Dennis.M.RitchieC標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)C:K&R合著《TheCProgrammingLanguage》ANSIC:1983年

87ANSIC:1987年

1990年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的ANSIC語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第二版第二章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)CC語(yǔ)言版本

C語(yǔ)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(jìn)行展開，主要是針對(duì)VisualC++6.0，同時(shí)也兼顧BorlandC++3.1和TurboC2.0。語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第二版第二章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)CC語(yǔ)言的特點(diǎn)簡(jiǎn)潔緊湊、靈活方便運(yùn)算符豐富數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富C是結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言C語(yǔ)法限制不太嚴(yán)格、程序設(shè)計(jì)自由度大C語(yǔ)言允許直接訪問(wèn)物理地址，可以直接對(duì)硬件進(jìn)行操作C語(yǔ)言程序生成代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高C語(yǔ)言適用范圍大，可移植性好具有預(yù)處理功能具有遞歸功能C語(yǔ)言一共只有30多個(gè)關(guān)鍵字，9種控制語(yǔ)句，程序書寫自由，主要用小寫字母表示。它把高級(jí)語(yǔ)言的基本結(jié)構(gòu)和語(yǔ)句與低級(jí)語(yǔ)言的實(shí)用性結(jié)合起來(lái)。C語(yǔ)言可以象匯編語(yǔ)言一樣對(duì)位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作，而這三者是計(jì)算機(jī)最基本的工作單元。

C的運(yùn)算符包含的范圍很廣泛，共有種34個(gè)運(yùn)算符。C語(yǔ)言把括號(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)在其它高級(jí)語(yǔ)言中難以實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算（具體見后面的章節(jié)）。

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、聯(lián)合體類型等。能用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型的運(yùn)算。并引入了指針概念，使程序效率更高。另外C語(yǔ)言具有強(qiáng)大的圖形功能，支持多種顯示器和驅(qū)動(dòng)器。且計(jì)算功能、邏輯判斷功能強(qiáng)大。結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言的顯著特點(diǎn)是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個(gè)部分除了必要的信息交流外彼此獨(dú)立。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦?，便于使用、維護(hù)以及調(diào)試。C語(yǔ)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(yǔ)句控制程序流向，從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。一般的高級(jí)語(yǔ)言語(yǔ)法檢查比較嚴(yán)，能夠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。

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，能夠象匯編語(yǔ)言一樣對(duì)位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作,而這三者是計(jì)算機(jī)最基本的工作單元，可以用來(lái)寫系統(tǒng)軟件。一般只比匯編程序生成的目標(biāo)代碼效率低10～20%。

C語(yǔ)言有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)就是適合于多種操作系統(tǒng)，如DOS、WINDOWS、UNIX。也適用于多種機(jī)型，在一種計(jì)算機(jī)上編寫的程序，無(wú)須修改或經(jīng)過(guò)很少的修改，就可以在其它類型的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。

C語(yǔ)言提供了預(yù)處理器，程序可以利用宏指令提高可讀性和可移植性。

C語(yǔ)言允許遞歸調(diào)用，在解決遞歸問(wèn)題上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第二版第二章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)CC語(yǔ)言的應(yīng)用

C語(yǔ)言的應(yīng)用非常廣，也非常多，在此僅列出其中的一些應(yīng)用：C語(yǔ)言可以用來(lái)開發(fā)許多系統(tǒng)軟件和大型應(yīng)用軟件。如UNIX，LINUX等操作系統(tǒng)。在軟件需要對(duì)硬件進(jìn)行操作的場(chǎng)合，用C語(yǔ)言明顯優(yōu)于其它高級(jí)語(yǔ)言。例如，各種硬件設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序（象顯卡驅(qū)動(dòng)程序、打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序等）一般都是用C語(yǔ)言編寫的。在圖形、圖像及動(dòng)畫處理方面，C語(yǔ)言具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，特別是游戲軟件的開發(fā)主要就是使用C語(yǔ)言。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展，特別是Internet的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)通信就顯得尤其重要，而通信程序的編制首選就是C語(yǔ)言。

C語(yǔ)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(yǔ)言，其它高級(jí)語(yǔ)言未必能得到支持，所以在某個(gè)特定操作系統(tǒng)下運(yùn)行的軟件用C語(yǔ)言編制是最佳選擇。語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第二版第二章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)C2.3C語(yǔ)言與C++、Java和C#之間的關(guān)系

語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第二版第二章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)CCC++JavaC#面向過(guò)程，市場(chǎng)份額逐漸減少，僅在小型的且追求運(yùn)行效率的軟件和嵌入式軟件開發(fā)方面有一定空間面向?qū)ο螅袌?chǎng)份額較大，屬C語(yǔ)言的升級(jí)版，完全兼容C語(yǔ)言的語(yǔ)法。在很多場(chǎng)合，它倆也被放在一起，稱為C/C++。這個(gè)“++”加上后，便是大名鼎鼎的“面向?qū)ο螅∣bjectOriented）”。

面向?qū)ο?，市?chǎng)份額較大，1995年Sun公司出品，以純面向?qū)ο?、平臺(tái)無(wú)關(guān)和易學(xué)易用而著稱。它全面照搬了C++的語(yǔ)法，并去掉了其不常用和不成功的部分，化繁為簡(jiǎn)，迅速博得了程序員們的認(rèn)可，獲得了越來(lái)越多的支持。不管是桌面應(yīng)用，還是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、嵌入式應(yīng)用都可用它進(jìn)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(yǔ)言就無(wú)能為力了。面向?qū)ο?，市?chǎng)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(yǔ)法，誕生在Java語(yǔ)言之后，所以它能把Java語(yǔ)言的成功之處吸收進(jìn)來(lái)，把不成功之處拋棄，打造了一個(gè)似Java而非Java，還有點(diǎn)超越Java的語(yǔ)言。

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

C語(yǔ)言可以說(shuō)是C++、Java和C#語(yǔ)言的基礎(chǔ)，還有很多專用語(yǔ)言也學(xué)習(xí)和借鑒了C語(yǔ)言，比如進(jìn)行Web開發(fā)的PHP語(yǔ)言，做仿真的MATLAB的內(nèi)嵌語(yǔ)言等。學(xué)好C語(yǔ)言對(duì)以后再學(xué)習(xí)其他語(yǔ)言大有幫助。計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展很快，若干年以后，什么技術(shù)、什么語(yǔ)言盡顯風(fēng)流無(wú)法預(yù)言。唯有掌握最基礎(chǔ)的，才能以不變應(yīng)萬(wàn)變，并立于不敗之地。2.4C語(yǔ)言程序的基本結(jié)構(gòu)

了解了C語(yǔ)言的基本特性及其應(yīng)用以后，接下來(lái)就來(lái)看看C語(yǔ)言程序是什么樣子。一個(gè)C語(yǔ)言程序可以是非常簡(jiǎn)單的，也可以是特別復(fù)雜的，這取決于程序所要實(shí)現(xiàn)的功能。我們先來(lái)認(rèn)識(shí)一個(gè)最為簡(jiǎn)單的C程序。【例1】最簡(jiǎn)單的C程序。/*ThisisthefirstCprogram*/#include<stdio.h>voidmain(){

printf("HelloCLanguage!\n");}注釋信息預(yù)處理命令無(wú)返回值無(wú)參數(shù)、無(wú)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(yǔ)句結(jié)束標(biāo)志函數(shù)結(jié)束運(yùn)行結(jié)果：

HelloCLanguage!在C程序中，注釋由“/*”開始，由“*/”結(jié)束，可以實(shí)現(xiàn)多行注釋

。在C++程序中也可使用“//”進(jìn)行單行注釋。例如：//注釋信息

C語(yǔ)言的預(yù)處理命令都是以“#”號(hào)開頭。stdio.h是一個(gè)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(shí)，根據(jù)需要可插入一定的空行

main是主函數(shù)名，一個(gè)C語(yǔ)言程序有且僅有一個(gè)main函數(shù)。C程序執(zhí)行時(shí)就是從main函數(shù)開始，具體講就是從“{”開始，到“}”結(jié)束。

printf是C語(yǔ)言的內(nèi)部函數(shù)名，因?yàn)樗竺娓?)，其功能是將“HelloCLanguage!\n”顯示在計(jì)算機(jī)的屏幕上（雙引號(hào)和\n不顯示）

C語(yǔ)言規(guī)定：語(yǔ)句以分號(hào)結(jié)束

語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第二版第二章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)C2.4C語(yǔ)言程序的基本結(jié)構(gòu)

【例2】計(jì)算輸入的兩個(gè)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(gè)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(jì)算的和數(shù)求和的值給Z假設(shè)輸入：1020↙

運(yùn)行結(jié)果：thesumoftwointegeris30語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第二版第二章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)C2.4C語(yǔ)言程序的基本結(jié)構(gòu)

C語(yǔ)言程序的函數(shù)由兩部分構(gòu)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(yǔ)句構(gòu)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(méi)有嚴(yán)格的界限，當(dāng)然執(zhí)行部分中所使用的變量只要在其之前進(jìn)行定義即可。//C語(yǔ)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(yǔ)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(yǔ)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(qiáng)調(diào)：在C語(yǔ)言程序中，變量必須先定義，后使用，順序不能顛倒?。?！

語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第二版第二章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)C2.4C語(yǔ)言程序的基本結(jié)構(gòu)

【例3】計(jì)算輸入的兩個(gè)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(gè)形參返回a、b中最大值c返回值為整型數(shù)假設(shè)輸入：1020↙

運(yùn)行結(jié)果：max=20語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第二版第二章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)C2.4C語(yǔ)言程序的基本結(jié)構(gòu)

C語(yǔ)言的標(biāo)識(shí)符

C語(yǔ)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(biāo)識(shí)符。

標(biāo)識(shí)符就是一個(gè)名字，C語(yǔ)言規(guī)定標(biāo)識(shí)符只能由字母、數(shù)字和下劃線三中字符構(gòu)成，并且第一個(gè)字符必須是字母或下劃線。

C語(yǔ)言是大小寫敏感的語(yǔ)言，因此hello和Hello是不同的標(biāo)識(shí)符。

C語(yǔ)言中有一些特別的標(biāo)識(shí)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(biāo)識(shí)符被稱為關(guān)鍵字（也稱保留字）。到目