從問(wèn)題到程序設(shè)計(jì)與語(yǔ)言引論

第十章C語(yǔ)言里的一些主要機(jī)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(xí)題中問(wèn)題更復(fù)雜得多。隨著程序變得越來(lái)越大，許多新問(wèn)題也隨之出現(xiàn)了。的頭文件，因?yàn)榇嬖谠S多無(wú)法解決的，為此人們考慮了采用多個(gè)源文件開(kāi)發(fā)一個(gè)程序采用多個(gè)源程序文件開(kāi)發(fā)一個(gè)程序的過(guò)程通常稱為分塊開(kāi)發(fā)。分塊開(kāi)發(fā)得到C語(yǔ)言程序加工過(guò)程的支持，因?yàn)镃語(yǔ)言允許加工對(duì)象不是完整的程序，而是一個(gè)個(gè)的源程序文件。件。第五章的圖5.5描述了這種開(kāi)發(fā)過(guò)程的基本情況。unitsC語(yǔ)言里做分塊開(kāi)發(fā)，需要C系統(tǒng)的預(yù)處理功能，以達(dá)到對(duì)源程序的適當(dāng)物理劃分，并設(shè)法保證組成同一個(gè)程...

zhangshan8680lisi7790#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<math.h>#include<ctype.h>enumMAXNUM=MIDDLE20EXECISE30FINAL50*HISTLEN=60, /*最長(zhǎng)行的長(zhǎng)度（字符數(shù)）*/SEGLEN=5, /*分段長(zhǎng)度*/SEGNUM100/SEGLEN+1*/**/typedefstruct{unsignedlongnum;charname[20];doublemid,exe,final,}/*全局性數(shù)據(jù)對(duì)象的定義*/StuRecstudents[MAXNUM];主函數(shù)main處理學(xué)生記錄文件的打開(kāi)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(xué)生成績(jī)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(jì)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)頭文C程序的典型情況：程序包含了若干標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)（或其他庫(kù)）頭StuRec一組函數(shù)；完成對(duì)成績(jī)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(gè)有機(jī)的完整程序。是為其他文件提供信息。這個(gè)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(zhǎng)行的長(zhǎng)度（字符數(shù)）*/SEGLEN=5, /*分段長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)頭文件，這就使所有源程序功能，因此可能需要#include許多標(biāo)準(zhǔn)頭文件。然而，并不是每個(gè)源程序文件都需要用/*filestu.h程序stu*/enum{MAXNUM=MIDDLE20EXECISE30FINAL50*HISTLEN=60, /*最長(zhǎng)行的長(zhǎng)度（字符數(shù)）*/SEGLEN=5, /*分段長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)庫(kù)頭文件令寫面。C語(yǔ)言中靜態(tài)函數(shù)和靜態(tài)機(jī)制在開(kāi)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(yǔ)言對(duì)許多情況并不強(qiáng)制性地要求做嚴(yán)格檢查，如果我C程序的人們通常把一個(gè)程序的源文件分成兩類，一類是包含實(shí)際程文件提供信息的文件以.h為擴(kuò)展名，稱為頭文件、head文件，或簡(jiǎn)稱為h文件。C語(yǔ)言系統(tǒng)本身的實(shí)現(xiàn)也遵循這一方式。一個(gè)C語(yǔ)言系統(tǒng)總為我們提供了一組標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)這些頭文件的作用就是為在C程序里使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)以及其他功能提供必要的信息。如果原型說(shuō)明；變量的外部說(shuō)明（關(guān)鍵字extern引導(dǎo)的說(shuō)明，而不是變量定義，僅說(shuō)明這時(shí)仍應(yīng)該堅(jiān)持這里各項(xiàng)原則。*庫(kù)函數(shù)的實(shí)際代碼存在另外的庫(kù)文件里。在對(duì)目標(biāo)程序連接時(shí)，連接程序?qū)奶囟◣?kù)文件里取出有關(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(yǔ)言系統(tǒng)的通行實(shí)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)#include命令寫在某數(shù)應(yīng)定義為靜態(tài)的（static關(guān)鍵字#include命令界面的應(yīng)用程序（Windows系統(tǒng)下的開(kāi)發(fā)，Unix將所需的C源程序文件加入這一項(xiàng)目中（IDE提供了專門命令或者其他方式。通IDE環(huán)境中開(kāi)發(fā)前面的學(xué)生成績(jī)處理系統(tǒng)，我們可以創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)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(gè)項(xiàng)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(shí)會(huì)檢查現(xiàn)存的目標(biāo)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(yīng)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(gè)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(lái)說(shuō)，面學(xué)生成績(jī)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(zhǎng)行的長(zhǎng)度（字符數(shù)）*/SEGLEN=5, /*分段長(zhǎng)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(gè)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(gè)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(shí)將它們可能需要的輔助函數(shù)（應(yīng)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(jì)可以根據(jù)實(shí)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(kāi)發(fā)項(xiàng)目，需要使complex.ccomplex.h加工的，因此，這個(gè)頭文件就成了維系complex.c與其未來(lái)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(yǔ)言是1970年發(fā)的語(yǔ)言，那時(shí)人們對(duì)于數(shù)據(jù)類型封裝和模塊封裝的認(rèn)識(shí)還C語(yǔ)言里完成這些構(gòu)造，需要借助于一些編程約定和預(yù)處理功能（如上仔細(xì)想想不難發(fā)現(xiàn)，一旦complex.c做好，那些使用這個(gè)文件中所定義的功能的時(shí)不修改了這個(gè)文件，造成錯(cuò)誤的可能性。complex.hcomplex.c編譯后生成的目標(biāo)文件。別人C系統(tǒng)將標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的所有各種C語(yǔ)言系統(tǒng)通常都提供了創(chuàng)建庫(kù)文件的功能，例如提供可將目標(biāo)文件轉(zhuǎn)換為庫(kù)文10.1.7#if!defined(MY_HEAD_FILE1)#defineMY_HEAD_FILE11MY_HEAD_FILE1就printf實(shí)現(xiàn)的。也正因?yàn)榇?，許多源程序文件都需要包含標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)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(shí)際的輸出消息串。寫好一個(gè)能滿足這樣多種需要的{}調(diào)用fprintf輸出錯(cuò)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(gè)“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(cuò)誤消息的輸出目標(biāo)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(méi)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(jì)語(yǔ)言》中有關(guān)一個(gè)簡(jiǎn)化版本的printf實(shí)現(xiàn)的討論，這里不仔細(xì)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(jiǎn)化實(shí)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(jiǎn)化。如果需要，我{scanf("%d",}一塊可見(jiàn)，其中能存放n個(gè)整數(shù)，就可以寫：intn,*p;p=(double*)malloc(n*量n可能沒(méi)有得到合法值，隨后的分配就完全沒(méi)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(wèn)題。這時(shí)同樣可以通過(guò)上述函數(shù)檢查實(shí)際情況。double00。C語(yǔ)言C語(yǔ)言系統(tǒng)可以自己確定。但標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定至少數(shù)作一個(gè)變量，其具體實(shí)現(xiàn)由C系統(tǒng)確定，第11.1節(jié)說(shuō)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(jī)制，并將它們納入某些新語(yǔ)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(yīng)該注意到這種可能性，檢查出現(xiàn)0的情況并適當(dāng)處理。用另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(kāi)銷之外就沒(méi)有什么收獲。排除錯(cuò)誤造成的極大。這種做法在大程序開(kāi)發(fā)中也是非常有價(jià)值的。MAXNUMSEGNUM可以由其他參量算出，因此它不是獨(dú)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(dòng)態(tài)分配學(xué)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(zhǎng)行的長(zhǎng)度（字符數(shù)）*/SEGLEN,/*分段長(zhǎng)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(shí)（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(shí)不必修改initmain的原型。）intMAXNUM=MIDDLE20EXECISE20FINAL50*HISTLEN=60, /*最長(zhǎng)行的長(zhǎng)度（字符數(shù)）*/SEGLEN=5, /*分段長(zhǎng)度*/SEGNUM boolinit(intargc,char**argv)...}：N500E30M20F50H40認(rèn)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(cuò)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(gè)字符，才能使它指向數(shù)字字符串的開(kāi)始。UNIX字符。這樣，在分析一個(gè)命令行參數(shù)時(shí)，只需看一個(gè)字，功能參數(shù)。這種文件的名字常常以.ini或者.cfg等為擴(kuò)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(gè)程序分解為一些基本部分。在C語(yǔ)言里就是分解為一些實(shí)現(xiàn)程序的各部分功能的函系和需要交換的信息會(huì)有所不同main函數(shù)見(jiàn)10.1節(jié)。編譯通過(guò)之后，我們還沒(méi)辦法運(yùn)行，因?yàn)槿鄙賛ain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(méi)有它就無(wú)法進(jìn)行程序連接（連接時(shí)將出現(xiàn)“commander沒(méi)有定義”一類的錯(cuò)誤信息commander寫出來(lái)，因?yàn)槿绻菢幼?，同樣?wèn)題又會(huì)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(yùn)行和調(diào)試了。voidcommander(FILE*fp,char*fn){因?yàn)閏ommander不返回值，用一個(gè)空函數(shù)體，就能和main等等一起構(gòu)成一個(gè)“完整的”{charline[128];printf(