從問題到程序設(shè)計與語言引論

第十章C語言里的一些主要機制以及寫程序的各種基本技術(shù)，討論一分別編譯和C和習題中問題更復雜得多。隨著程序變得越來越大，許多新問題也隨之出現(xiàn)了。的頭文件，因為存在許多無法解決的，為此人們考慮了采用多個源文件開發(fā)一個程序采用多個源程序文件開發(fā)一個程序的過程通常稱為分塊開發(fā)。分塊開發(fā)得到C語言程序加工過程的支持，因為C語言允許加工對象不是完整的程序，而是一個個的源程序文件。件。第五章的圖5.5描述了這種開發(fā)過程的基本情況。unitsC語言里做分塊開發(fā)，需要C系統(tǒng)的預處理功能，以達到對源程序的適當物理劃分，并設(shè)法保證組成同一個程...

zhangshan8680lisi7790#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<math.h>#include<ctype.h>enumMAXNUM=MIDDLE20EXECISE30FINAL50*HISTLEN=60, /*最長行的長度（字符數(shù)）*/SEGLEN=5, /*分段長度*/SEGNUM100/SEGLEN+1*/**/typedefstruct{unsignedlongnum;charname[20];doublemid,exe,final,}/*全局性數(shù)據(jù)對象的定義*/StuRecstudents[MAXNUM];主函數(shù)main處理學生記錄文件的打開關(guān)閉：{FILE*fp;charfn[128];do*getnstr("Studentrecordfilename:",128,fn);if((fp=fopen(fn,"r"))==NULL)printf("Can'topenfile:%s\n",fn);else{commander(fp,fn);}}whilereturn}文件，commander首先將文件里的學生成績記錄讀入，而后轉(zhuǎn)入交互命令的處理：{intn,n=readSRecs(fp,MAXNUM,students);if(n<=1){printf("File%s:toofewdataitems.\n",fn);}docmd=getcmd("Cmds:1,Statistics;2,Histogram;""3,Sortandstoretofile\n",1,3);switch(cmd)case1:statistics(n,students);case2:histogram(n,students,SEGLEN);case3:sortoutput(n,students);}}while}intgetcmd(char*prompt,intc1,intcn);intnext(chars[]);voidgetnstr(charprompt[],intlim,char{intdoubles,sum,if(n<=1)printf("Datatoofew.Statisticsstop.\n");}for(sum=0.0,i=0;i<n;++i)sum+=tb[i].score;avr=sum/n;for(sum=0.0,i=0;i<n;sum+=(tb[i].score-avr)*(tb[i].score-avr);s=sqrt(sum/(n-1));printf("Totalstudents:%d\n",n);printf("Averagescore:%lf\n",avr);printf("Standarddeviation:%lf\n\n",s);}{intfor(i=0;i<n;++i)}{inti,intfori0iSEGNUM++isegs[i]0**/for(i=0;i<n;++i)/*統(tǒng)計各分段人數(shù)*/for(mx0i0iSEGNUM++i**/if(segs[i]>mx)mx=segs[i];for(i=0;i<SEGNUM;++i){/*輸出*/printf("<%3d%4d|"i+1)*SEGLEN,segs[i]);}}{charFILEdo*getnstr("Filenameforsaving:",128,fn);if((fp=fopen(fn,"w"))==NULL)printf("Can'topenfile:%s\n",fn);else{qsort(tb,n,sizeof(StuRec),scrcmp);printSRec(fp,n,tb);}}while(next("Reallywantto}intscrcmp(constvoid*vp1,constvoid{StuRec*p1=(StuRec*)vp1,*p2=(StuRec*)vp2;returnp1->score>p2->score?1p1->score==p2->score?0:-}{intfor(i=0;i<limit;fprintf(fp,"%-10lu%20s%6.1f%6.1f%6.1f%6.1f",tb[i].num,tb[i].name,tb[i].mid,tb[i].exe,tb[i].final,tb[i].score);return}staticintcheck(double{returnx>=0.0&&x<=}{charif(fgets(s,256,fp)==NULL)returnif(sscanf(s,"%lu%s%lf%lf%lf",&stp->num,stp->name,&stp->mid,&stp->exe,&stp->final)==5){stp->score=(stp->mid*MIDDLE+stp->exe*EXECISE+stp->final*FINAL)/100;return}return}{inti=0,line=1,n;doublex;while(i<limit&&(n=readrec(fp,&tb[i]))!={if(n==printf("Dataerror,line%d\n",line);else++i;}if(i==limit&&!feof(fp)){/*還有數(shù)據(jù)*/printf("ToomanydataOutputisnotcorrect.\n");return0;}return}sscanf分析和賦值。如果一行的信息#include包含了幾個標準庫頭文C程序的典型情況：程序包含了若干標準庫（或其他庫）頭StuRec一組函數(shù)；完成對成績記錄的各種處理的函數(shù)；還有若干輔助性的功能函數(shù)，如next、編譯，最終能連接為一個有機的完整程序。是為其他文件提供信息。這個頭文件命名為stu.h，其內(nèi)容如下：/*filestu.hstu*/#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<math.h>#include<ctype.h>enum{MAXNUM=MIDDLE20EXECISE30FINAL50*HISTLEN=60, /*最長行的長度（字符數(shù)）*/SEGLEN=5, /*分段長度*/SEGNUM100/SEGLEN+1*/**/typedefstructunsignedlongnum;charname[20];doublemid,exe,final,}/**/externStuRecstudents[];intreadSRecs(FILE*fp,intlimit,StuRectb[]);intprintSRec(FILE*fp,intlimit,StuRectb[]);voidhistogram(intn,StuRectb[],inthigh);voidsortoutput(intn,StuRectb[]);intnext(charvoidgetnstr(charprompt[],intlim,charbf[]);intgetcmd(char*prompt,intc1,intcn);/*filestu.cstu*/#include"stu.h"StuRecstudents[MAXNUM];voidcommander(FILE*fp,char*fn) /*filestu_io.cstu*/#include"stu.h"staticintcheck(doublex) /*filestu_fun.cstu*/#include"stu.h" staticvoidprtHH(intn) voidhistogram(intn,StuRectb[],inthigh) staticintscrcmp(constvoid*vp1,constvoid*vp2) /*fileutilities.cstu*/#include"stu.h"intnext(chars[]) voidgetnstr(charprompt[],intlim,charbf[]) intgetcmd(char*prompt,intc1,intcn) 10.1stu.h/*/*filestu.h,stu*/#include<stdio.h>#include<math.h>#include<ctype.h>enumMAXNUM=...typedefstruct{...}.../*filestu_ioc,stu#include"stu.h"staticint/*filestu_ioc,stu#include"stu.h"staticintcheck(double])S)#includestu.h"])S)

/*filestu_fun.c,intmain(void){...

#includetotovoidsortoutput(intn,

#includeintnext(chars[]) lim,charvoidgetnstr(charlim,char intgetcmd(char*prompt,intc1,int 10.1stu.h里包含了程序所需的所有標準頭文件，這就使所有源程序功能，因此可能需要#include許多標準頭文件。然而，并不是每個源程序文件都需要用/*filestu.h程序stu*/enum{MAXNUM=MIDDLE20EXECISE30FINAL50*HISTLEN=60, /*最長行的長度（字符數(shù)）*/SEGLEN=5, /*分段長度*/SEGNUM100/SEGLEN+1*typedef{unsignedlongnum;charname[20];doublemid,exe,final,}externStuRecintreadSRecs(FILE*fp,intlimit,StuRecintprintSRec(FILE*fp,intlimit,StuRectb[]);voidstatistics(intn,StuRectb[]);voidhistogram(intn,StuRectb[],inthigh);voidsortoutput(intn,StuRectb[]);intnext(charvoidgetnstr(charprompt[],intlim,charbf[]);intgetcmd(char*prompt,intc1,intcn);/*filestu.c程序stu**/#include<stdio.h>StuRecvoidcommander(FILE*fp,char*fn) 的方式是將包含標準庫頭文件令寫面。C語言中靜態(tài)函數(shù)和靜態(tài)機制在開發(fā)大程序中的作用。的定義和使用將處在不同文件里。C語言對許多情況并不強制性地要求做嚴格檢查，如果我C程序的人們通常把一個程序的源文件分成兩類，一類是包含實際程文件提供信息的文件以.h為擴展名，稱為頭文件、head文件，或簡稱為h文件。C語言系統(tǒng)本身的實現(xiàn)也遵循這一方式。一個C語言系統(tǒng)總為我們提供了一組標準庫這些頭文件的作用就是為在C程序里使用標準庫函數(shù)以及其他功能提供必要的信息。如果原型說明；變量的外部說明（關(guān)鍵字extern引導的說明，而不是變量定義，僅說明這時仍應該堅持這里各項原則。*庫函數(shù)的實際代碼存在另外的庫文件里。在對目標程序連接時，連接程序?qū)奶囟◣煳募锶〕鲇嘘P(guān)代碼段，拼裝到最終的可執(zhí)行程序里，形成完整的程序。這是目前大部分C語言系統(tǒng)的通行實現(xiàn)方式。#include命令做文件包含。如果在許多地方都使用同一個標準#include命令寫在某數(shù)應定義為靜態(tài)的（static關(guān)鍵字#include命令界面的應用程序（Windows系統(tǒng)下的開發(fā)，Unix將所需的C源程序文件加入這一項目中（IDE提供了專門命令或者其他方式。通IDE環(huán)境中開發(fā)前面的學生成績處理系統(tǒng)，我們可以創(chuàng)建一個項目， 接前重新編譯必要的文件，保證所生成的可執(zhí)行程序總能反映整個項目的修改情況，等（compilelink完整的可執(zhí)行程序文件。有些IDE在連接時會檢查現(xiàn)存的目標文件是否都為的，（make程序已經(jīng)是版本了，那么它就什么也不做。all介紹反應了各種IDE的一般性情況，可供參考。

10.2

中心，如果我們需要修改文件yyy.c中的某個函數(shù)f定義的頭部，而文件xxx.c里使用了f，那么f的原型一定已經(jīng)寫在文件xxx.h里，需要修改以便與yyy.c中的定義保持一致。由于所有源程序文件都依賴于頭文件xxx.h，因此它們都受到了影響，至少是都需要重新編

頭文件文件 10.3

舉例來說，面學生成績處理的例子里，源文件utilities.c里定義了一些常用的功能utilities.hutilities.c與使用該文件提供的功能的程序文件之間的信息通道。下面是utilities.h：/*utilities.h,*/#include<stdio.h>intnext(charvoidgetnstr(charprompt[],intlim,charbf[]);intgetcmd(char*prompt,intc1,intcn);/*utilities.c,*/#include"utilities.h"intnext(chars[]) voidgetnstr(charprompt[],intlim,charbf[]) intgetcmd(char*prompt,intc1,intcn) /*filestu.h程序stu*/enum{MAXNUM=MIDDLE20EXECISE30FINAL50*HISTLEN=60, /*最長行的長度（字符數(shù)）*/SEGLEN=5, /*分段長度*/SEGNUM100/SEGLEN+1*typedef{unsignedlongnum;charname[20];doublemid,exe,final,}externStuRecintreadSRecs(FILE*fp,intlimit,StuRectb[]);intprintSRec(FILE*fp,intlimit,StuRecvoidstatistics(intn,StuRecvoidhistogram(intn,StuRectb[],inthigh);voidsortoutput(intn,StuRectb[]);/*filestu.c程序stu**/#include<stdio.h>#include"stu.h"#include"utilities.h"StuRecvoidcommander(FILE*fp,char*fn) 們修改文件utilities.c中函數(shù)

10.4intreadSRecs(FILE*fp,intlimit,StuRectb[]);#include<stdio.h>#include<math.h>voidhistogram(intn,StuRectb[],int讓這兩個源程序文件分別包含自己的頭文件和stu.h，讓主文件也包含這兩個新的頭文件。utilities.c所提供的功能可能用到許多其他交互式程序里。采用在需要時將它們可能需要的輔助函數(shù)（應該定義為static函數(shù)些外部變量（根據(jù)需要考慮是否定義為static變量；文件complex.h可以是下面的樣子（具體設(shè)計可以根據(jù)實際需要：/*complex.h/*類型定義*/typedefstructdoublere,}/*externconstComplexComplex0;externconstComplexComplex1;externconstComplexComplexI;/* plex(doublere,doubleim); plex(doubled); /*Complexplex(Complexx,Complexy);Complexplex(Complexx,Complexy);Complexplex(Complexx,Complexy);Complexplex(Complexx,Complexy);/*/*intplex(Complexx,Complex/* plex(FILE*fp,Complex*xp); plex(FILE*fp,Complexx);/*complex.c*/#include<stdio.h>/*constComplexComplex0={0,constComplexComplex1={1,constComplexComplexI={0,/* plex(intn) /* /*/* plex(Complexx,Complexy) /* plex(FILE*fp,Complexx) complex.c加入其開發(fā)項目，需要使complex.ccomplex.h加工的，因此，這個頭文件就成了維系complex.c與其未來使用者之間一致性的紐帶。complex.h描述們（由于某種原因）complex.h中各種函由于C語言是1970年發(fā)的語言，那時人們對于數(shù)據(jù)類型封裝和模塊封裝的認識還C語言里完成這些構(gòu)造，需要借助于一些編程約定和預處理功能（如上仔細想想不難發(fā)現(xiàn)，一旦complex.c做好，那些使用這個文件中所定義的功能的時不修改了這個文件，造成錯誤的可能性。complex.hcomplex.c編譯后生成的目標文件。別人C系統(tǒng)將標準庫的所有各種C語言系統(tǒng)通常都提供了創(chuàng)建庫文件的功能，例如提供可將目標文件轉(zhuǎn)換為庫文10.1.7#if!defined(MY_HEAD_FILE1)#defineMY_HEAD_FILE11MY_HEAD_FILE1就printf實現(xiàn)的。也正因為此，許多源程序文件都需要包含標準庫printf("Can'topenfile:%s\n",fn);printf("Datatoofew.Statisticsstop.\n");printf("Dataerror,line%d\n",line);printf的格式化功能生成實際的輸出消息串。寫好一個能滿足這樣多種需要的{}調(diào)用fprintf輸出錯誤信息。emessageutilities.cprintf到的一條通道中，比較容易統(tǒng)一地了。{}printf("Can'topenfile:%s\n",fn);printf("Datatoofew.Statisticsstop.\n");printf("Dataerror,line%d\n",此它需要有類似printf的參數(shù)形式和功能：可以用一個“格式串”描述輸出消息的框可以根據(jù)需要變化。此外，我們還希望用emessage將錯誤消息的輸出目標和基本形式隱在變參數(shù)函數(shù)里，需要借助于<stdarg.h>valist和其他相關(guān)功能，valistvl**/va_start(vl,estr);}emessage的定義并沒有本質(zhì)性的困難，關(guān)心具體寫法的讀者可以自己考慮，可以參考《C程序設(shè)計語言》中有關(guān)一個簡化版本的printf實現(xiàn)的討論，這里不仔細討論了。我們想在這里順便介紹另一組輸出函數(shù)，借助于它們可以簡化實現(xiàn)。這組函數(shù)的介紹參看第11.8節(jié)，它們的功能與普通printf、fprintfsprintf...，而是一{valistvl;va_start(vl,estr);fprintf(stderr,"\nError:");vfprintf(stderr,estr,vl);fputc('\n',stderr);}emessage("Can'topenfile:%s\n",fn);emessage("Datatoofew.Statisticsstop.\n");emessage("Dataerror,line%d\n",line);printf函數(shù)族的格式化功能，這使函數(shù)定義大大簡化。如果需要，我{scanf("%d",}一塊可見，其中能存放n個整數(shù)，就可以寫：intn,*p;p=(double*)malloc(n*量n可能沒有得到合法值，隨后的分配就完全沒有保證了。voidgetnum(int*np)if(scanf("%d",np)!=1)printf("Can'treadanumber!\n");}voidgetnum(int*np)if(scanf("%d",np)!={printf("Can'treadanumber!\n");exit(1);}}getchar返回空指針值NULL表示出現(xiàn)了問題。這時同樣可以通過上述函數(shù)檢查實際情況。double00。C語言C語言系統(tǒng)可以自己確定。但標準規(guī)定至少數(shù)作一個變量，其具體實現(xiàn)由C系統(tǒng)確定，第11.1節(jié)說明了errno的一般使用方法。 {Complexdoubleden=y.re*y.re+y.im*if(den=={errno=ERANGE;c.re=1;c.im=0;}elsec.re=(x.re*y.re+x.im*y.im)/den;c.im=(x.im*y.re-x.re*y.im)/}return}許多研究，提出了一些新的概念和機制，并將它們納入某些新語言（Ada、C++和Java{inti;doubles=0.0;for(i=0;i<n;++i)s+=a[i];returns/n;}x=avrg(m,{inti;doubles=0.0;if(n==0)returnfor(i=0;i<n;++i)s+=a[i];returns/n;}if(n<=0)return（preondition，（postcondition0，調(diào)用代碼段就應該注意到這種可能性，檢查出現(xiàn)0的情況并適當處理。用另一個標準函數(shù)abort終止程序。{inti;doubles=0.0;assert(n>for(i=0;i<n;++i)s+=a[i];returns/n;}函數(shù)prtHH：{intfor(i=0;i<n;++i)}數(shù)調(diào)用的情況prtHH。在這里增加檢查，除了增加執(zhí)行開銷之外就沒有什么收獲。排除錯誤造成的極大。這種做法在大程序開發(fā)中也是非常有價值的。MAXNUMSEGNUM可以由其他參量算出，因此它不是獨立的，但也可以將它放在這里統(tǒng)一處理。在一students改為指針，動態(tài)分配學生記錄的空間。修改后的頭文件將是：/*filestu.h程序stu*/#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<math.h>#include<ctype.h>externintMIDDLEEXECISEFINAL*HISTLEN*最長行的長度（字符數(shù)）*/SEGLEN,/*分段長度*/SEGNUM;/*typedef{unsignedlongnum;charname[20];doublemid,exe,final,}intreadSRecs(FILE*fp,intlimit,StuRectb[]);intprintSRec(FILE*fp,intlimit,StuRectb[]);voidstatistics(intn,StuRectb[]);voidhistogram(intn,StuRectb[],inthigh);voidsortoutput(intn,StuRectb[]);intnext(charvoidgetnstr(charprompt[],intlim,charbf[]);intgetcmd(char*prompt,intc1,intcn);段的事實（由于SEGLEN是整數(shù)int，intinit(intargc,char**{FILE*fp;emessage("Initiationfails.Stopprogram.\n");return1;}...}{intprintf("Pleasegivethreeratio:middleexecisefinal>");n=scanf("%d%d%d",&MIDDLE,&EXECISE,&FINAL); students=(StuRec*)calloc(MAXNUM,sizeof(StuRec));return1;}位于允許范圍。只有在正常完成所有參數(shù)的初始化的情況下，init1，否則就返回是為了下面討論其他定義方式時不必修改initmain的原型。）intMAXNUM=MIDDLE20EXECISE20FINAL50*HISTLEN=60, /*最長行的長度（字符數(shù)）*/SEGLEN=5, /*分段長度*/SEGNUM boolinit(intargc,char**argv)...}：N500E30M20F50H40認值。這樣，基本的init函數(shù)定義可以采用如下形式：{while(*++argv!=0){char*p=*argv;{caseMAXNUM=atoi(++p);break;case'E':EXECISE=atoi(++p);break;case'M':MIDDLE=atoi(++p);break;case'F':FINAL=atoi(++p);break;case'H':HISTLEN=atoi(++p);break;case'L':SEGLEN=atoi(++p);break;emessage("Unrecognizedcommand-lineargument:%c\n",*p);return0;}}/*做一些檢查if(EXECISE+MIDDLE+FINAL!=100)/*輸出錯誤信息并返回0}/**/SEGNUM=100/SEGLEN+1;students=(StuRec*)calloc(MAXNUM,sizeof(StuRec));return1;}數(shù)。上面init函數(shù)里直接使用了Catoi，它由表示整數(shù)的數(shù)字字符序列得將指針p向前移一個字符，才能使它指向數(shù)字字符串的開始。UNIX字符。這樣，在分析一個命令行參數(shù)時，只需看一個字，功能參數(shù)。這種文件的名字常常以.ini或者.cfg等為擴展名，稱為軟件系統(tǒng)的初始化文 next描述的。程序里的函數(shù)調(diào)用關(guān)系形成了一種分層，構(gòu)成了程序的分層邏輯結(jié)構(gòu)。整個程序分解為一些基本部分。在C語言里就是分解為一些實現(xiàn)程序的各部分功能的函系和需要交換的信息會有所不同main函數(shù)見10.1節(jié)。編譯通過之后，我們還沒辦法運行，因為缺少main需要調(diào)用的一些部分。假設(shè)next和utilities.cstu.hcommander完全是新的東西，沒有它就無法進行程序連接（連接時將出現(xiàn)“commander沒有定義”一類的錯誤信息commander寫出來，因為如果那樣做，同樣問題又會出現(xiàn)在commander里，如此下去就只能把所有函數(shù)都定義好，然后在編譯運行和調(diào)試了。voidcommander(FILE*fp,char*fn){因為commander不返回值，用一個空函數(shù)體，就能和main等等一起構(gòu)成一個“完整的”{charline[128];printf(