C語言程序設(shè)計（第二版）97871132070760000

內(nèi)容簡介

本書以程序設(shè)計過程為主線，以問題和案例引入內(nèi)容，圍繞問題的解決來講解C語

言及程序設(shè)計。全書共分13章，主要內(nèi)容包括：引言、簡單C程序設(shè)計、分支結(jié)構(gòu)、循

環(huán)結(jié)構(gòu)、函數(shù)、數(shù)組、字符數(shù)組與字符串、指針、結(jié)構(gòu)、指針進階、C預(yù)處理、文件及

計算思維與常用算法。

本書內(nèi)容全面，知識點詳盡，適合作為高等學(xué)校各專業(yè)C語言程序設(shè)計課程的教

材，也可作為從事計算機相關(guān)工作的人員的參考書。

圖書在版編目（CIP）數(shù)據(jù)

C語言程序設(shè)計/甘勇，李曄，盧冰編著．—2版．—北京：

中國鐵道出版社，2015.9

教育部大學(xué)計算機課程改革規(guī)劃教材

ISBN978-7-113-20707-6

Ⅰ.①C…Ⅱ.①甘…②李…③盧…Ⅲ.①C語言－

程序設(shè)計－高等學(xué)校－教材Ⅳ.①TP312

中國版本圖書館CIP數(shù)據(jù)核字(2015)第195860號

書名：C語言程序設(shè)計（第二版）

作者：甘勇?李曄?盧冰?編著

策劃：周?欣?祝和誼讀者熱線：400-668-0820

責(zé)任編輯：周?欣

編輯助理：祝和誼

封面設(shè)計：一克米工作室

責(zé)任校對：湯淑梅

責(zé)任印制：李佳

出版發(fā)行：中國鐵道出版社（100054，北京市西城區(qū)右安門西街8號）

網(wǎng)址：

印刷：北京市昌平百善印刷廠

版次：2014年9月第1版2015年9月第2版2015年9月第1次印刷

開本：787mm×1092mm1/16印張：22.75字數(shù)：534千

書號：ISBN978-7-113-20707-6

定價：43.00元

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第1章引言

●計算機與程序設(shè)計語言

●C語言的起源與發(fā)展

●C語言的特點

●一個簡單的C語言程序

“C語言”在程序設(shè)計語言中是個閃亮的名字，每個學(xué)習(xí)計算機及相關(guān)專業(yè)的人在學(xué)習(xí)程

序設(shè)計語言時都會首先關(guān)注它。學(xué)習(xí)C語言，具有挑戰(zhàn)性卻有著高回報，這在我們學(xué)習(xí)和使

用過程中會有深刻體會。C語言是20世紀70年代初在貝爾實驗室開發(fā)出來的一種廣為使用

的計算機程序設(shè)計語言，它從誕生起就主宰整個軟件行業(yè)，從來沒有遇到過挑戰(zhàn)，也從來沒

有離開過，甚至被稱為編程語言的萬王之王。但是，C語言究竟有哪些特別之處？為什么國

內(nèi)外大部分高校都把C語言作為程序設(shè)計入門語言？讓我們在對計算機與程序設(shè)計語言的誕

生、C語言的起源、特點及其幾十年來的發(fā)展的介紹中尋找答案吧。

C語言程序設(shè)計（第二版）

1.1計算機與程序設(shè)計語言

計算機是能夠進行計算和邏輯判斷的電子設(shè)備，2014年6月，TOP500組織公布了最新

全球超級計算機500強排行榜榜單，中國國防科技大學(xué)研制的“天河二號”超級計算機，再

次位居榜首，其峰值計算速度為每秒5.49億億次，持續(xù)計算速度每秒3.39億億次雙精度浮

點運算，相當于地球上每個人同時執(zhí)行幾百萬次運算。

計算機在被稱為計算機程序的機器指令序列的控制下對數(shù)據(jù)進行處理。而計算機程序中

的指令序列是由被稱為計算機程序員的人事先制定好的。本書將帶領(lǐng)讀者探索如何編寫計算

機程序，命令計算機實現(xiàn)特定功能。

1.1.1程序存儲思想

“程序”一詞來自于生活，通常指完成某件事務(wù)的一種既定方式和過程。在日常生活中，

可以將程序看成是一系列動作執(zhí)行過程的描述。而計算機程序是人們?yōu)榱俗層嬎銠C解決某個

問題而編寫的一系列有序指令的集合。

馮·諾依曼最先提出了在數(shù)字計算機內(nèi)部的存儲器中存放程序的概念，馮·諾依曼理

論的要點是：數(shù)字計算機的數(shù)制采用二進制，計算機應(yīng)該按照程序順序執(zhí)行，這是所有現(xiàn)代

電子計算機的理論基礎(chǔ)，存儲程序控制原理又稱馮·諾依曼原理。由于他對現(xiàn)代計算機技

術(shù)的突出貢獻，馮·諾依曼又被稱為“計算機之父”。

計算機之所以采用二進制編碼，是因為二進制只有0和1兩個數(shù)碼?？梢员硎?、1兩種

狀態(tài)的電子器件很多，如開關(guān)的接通和斷開、晶體管的導(dǎo)通和截止、電位電平的高與低等都

可表示0、1兩個數(shù)碼。早期的程序員們將0、1數(shù)字編程的程序代碼打在紙帶或卡片上，1

打孔，0不打孔，再將程序通過紙帶機或卡片機輸入計算機，進行運算。

存儲程序思想——把計算過程描述為由許多指令按一定順序組成的程序，然后把程序和

數(shù)據(jù)一起輸入計算機，計算機便可自動地從一條指令轉(zhuǎn)到執(zhí)行另一條指令，對已存入的程序

和數(shù)據(jù)進行處理后，輸出結(jié)果。

為實現(xiàn)存儲程序思想，計算機必須具備五大基本組成部件，包括：

輸入數(shù)據(jù)和程序的輸入設(shè)備；

記憶數(shù)據(jù)和程序的存儲器；

完成數(shù)據(jù)加工處理的運算器；

控制程序執(zhí)行的控制器；

輸出處理結(jié)果的輸出設(shè)備。

這是現(xiàn)代計算機的模板，被稱為“馮·諾依曼結(jié)構(gòu)”。

2

第1章引言

1.1.2程序設(shè)計語言的發(fā)展

雖然計算機技術(shù)發(fā)展很快，但存儲程序思想至今仍然是計算機的基本工作原理。這一原

理決定了人們使用計算機的主要方式——編寫程序和運行程序?？茖W(xué)家們一直致力于提高程

序設(shè)計的自動化水平，改進用戶的操作界面，提供各種開發(fā)工具、環(huán)境與平臺，都是為了讓

人們更加方便地控制計算機，可以少編程甚至不編程來使用計算機。

1．機器語言

計算機能夠直接讀懂的語言是機器語言，機器語言是直接用二進制代碼指令表達的計算

機語言。機器語言的指令是用0和1組成的一串代碼，它們有一定的位數(shù)，并分成若干段，

各段的編碼表示不同的含義。例如，某臺計算機字長為16位，即由16個二進制數(shù)碼組成一

條指令或其他信息。16個0和1可組成各種排列組合，通過線路變成電信號，讓計算機執(zhí)行

各種不同的操作。例如，某種計算機的指令為1011011000000000，它表示讓計算機進行一次

加法操作；而指令1011010100000000則表示進行一次減法操作。

計算機可以直接識別機器語言，不需要進行任何翻譯。每臺機器的指令，其格式和代碼

所代表的含義都是硬性規(guī)定的，機器語言對不同型號的計算機來說一般是不同的。由于機器

碼是用許多二進制數(shù)表示的，用機器語言編程必然很煩瑣、難記憶、易出錯，非常消耗精力

和時間，并且難以檢查程序和調(diào)試程序，工作效率低。

2．匯編語言

為了使程序員擺脫機器語言的束縛，提高編程效率，計算機科學(xué)家進行了一種改進：用

一些簡潔的英文字母、符號串來替代一個特定指令的二進制串，例如，用ADD代表加法，SUB

代表減法等。這樣一來，程序變得易于理解，糾錯及維護也變得比較方便，這種程序設(shè)計語

言被稱為匯編語言。

匯編語言大部分語句直接對應(yīng)機器指令，執(zhí)行速度快、效率高、代碼體積小，主要用在

存儲器容量有限但需要快速和實時響應(yīng)的場合，如儀器儀表和工業(yè)控制設(shè)備中。

雖然匯編語言較機器語言已有很大的改進，但仍是面向機器的語言，主要缺點是：涉及

太多機器資源的細節(jié)、依賴于機器硬件、移植性不好。

3．高級語言

由于匯編語言依賴于硬件體系，且助記符量大、難記，于是人們又發(fā)明了更加易用的高

級語言。這種語言接近于數(shù)學(xué)語言或人的自然語言，同時又不依賴于計算機硬件，編出的程

序能在所有機器上通用。經(jīng)過努力，1954年，第一個完全脫離機器硬件的高級語言

——FORTRAN問世了，這是程序設(shè)計語言發(fā)展史上的一個分水嶺，人們把機器語言和匯編語

言稱為低級語言（它與計算機硬件的距離比較近，但不便于人理解、不便于編寫程序），把以

后發(fā)展起來的語言稱為高級語言。

高級語言的編寫方式更接近人們的思維習(xí)慣，例如，可以用“+”來表示加法，用“-”

表示減法，并且它編寫的程序具有一定的通用性。低級語言涉及計算機硬件細節(jié)，所以不具

有通用性。高級語言遠離機器語言，與具體的計算機硬件關(guān)系不大，因而寫出來的程序可移

3

C語言程序設(shè)計（第二版）

植性好、重用率高。要想在某一臺計算機上運行用高級語言所編寫的程序，該計算機只需要

提供該語言的翻譯系統(tǒng)即可。

但是，一般的高級語言難以實現(xiàn)匯編語言的一些功能（匯編語言可以直接對硬件進行操

作），人們需要有一種既有高級語言的易編寫、可移植性好等特性，又具有匯編語言精煉和接

近硬件的特性，在這種情況下Ｃ語言應(yīng)運而生。

1.2C語言的發(fā)展簡史

C語言，從誕生之初就在程序員中備受青睞。目前，C語言編譯器普遍存在于各種不同

的操作系統(tǒng)中，例如UNIX、MicrosoftWindows及Linux等。C語言的設(shè)計影響了許多后來的

編程語言，如C++、Java、C#等。

1.2.1C語言的起源

20世紀，人們一直在為貝爾實驗室的發(fā)明歡呼，那里是7項諾貝爾獎的誕生地。Ken

Thompson和DennisM.Ritchie（見圖1-1）從大學(xué)畢業(yè)后就進入到貝爾實驗室工作直到退休，

傳奇的C語言和UNIX操作系統(tǒng)也由此誕生。

1964年，Thompson參與了貝爾實驗室、麻省

理工學(xué)院以及通用電氣公司聯(lián)合開發(fā)的一套多用戶

的分時操作系統(tǒng)，名叫Multics。在開發(fā)Multics期

間，Thompson創(chuàng)造了名為Bon的程序設(shè)計語言（簡

稱B語言）。Thompson身為優(yōu)秀的設(shè)計師，同時又

是一名游戲愛好者，他設(shè)計了一款電子游戲

——SpaceTravel，該游戲可運行于Multics操作系統(tǒng)

之上。1969年，貝爾實驗室撤出了Multics計劃。

Thompson決定獨自在一臺被丟棄的PDP-7上寫一

個擠干了泡沫的Multics操作系統(tǒng)，并在此操作系統(tǒng)

下重寫了他的SpaceTravel游戲。這一操作系統(tǒng)被

同事戲稱為UniplexedInformationandComputing圖1-1KenThompson和DennisM.Ritchie

System（UNICS），后來改稱為UNIX。

UNIX的出現(xiàn)開始并不為大家所看好，但是卻引起了貝爾實驗室另一位同事的注意，這就是

DennisM.Ritchie，Dennis主動加入進來共同完善這個系統(tǒng)。至此一場轟轟烈烈的UNIX的傳奇時

代才真正拉開了序幕。1972年，他們聯(lián)手將UNIX移植到當時最先進的大型機PDP-2上，由于

UNIX非常簡潔、穩(wěn)定與高效，以至于當時大家都放棄了PDP-2上自帶的DEC操作系統(tǒng)而完全

改用UNIX，這時的UNIX已經(jīng)開始走向成熟。隨著UNIX的需求量日益增加，Ken與Dennis決

定將UNIX進一步改寫，以便可以移植到各種不同的硬件系統(tǒng)。由于UNIX的源代碼中不少是用

4

第1章引言

匯編語言完成的，不具備良好的移植性。1973年，Dennis在B語言的基礎(chǔ)上開發(fā)出了C語言，

并用C語言重寫了UNIX，C語言靈活、高效，與硬件無關(guān)，并且不失其簡潔性，正是UNIX移

植所需要的法寶，于是UNIX與C語言完美結(jié)合在一起，產(chǎn)生了新的可移植的UNIX操作系統(tǒng)。

隨著UNIX的廣泛使用，C語言也成為當時最受歡迎的編程語言并延續(xù)至今。

說到UNIX與C語言，還有一段小故事。當時安裝了UNIX的PDP-11被放在貝爾實驗室

供大家使用，有一天大家發(fā)現(xiàn)Ken總是可以得到最高的權(quán)限輕松進入他們的賬戶，在貝爾實

驗室這種高人云集的地方，這簡直讓人太不能容忍了，于是有若干高手，仔細分析UNIX代

碼，找到后門，修改后再重新編譯整個UNIX。當所有人都以為這個世界應(yīng)該從此清靜的時

候，卻發(fā)現(xiàn)Ken還是很容易就取得了他們的賬戶權(quán)限，為此大家郁悶不已。直到很多年后，

Ken才道出其中的原委，原來代碼里確實存在后門，不過并不在UNIX代碼中，而是藏在編

譯UNIX的C編譯器里，每次C編譯器編譯UNIX代碼時就會自動加入后門代碼，而當時整個

貝爾實驗室用的都是Ken所寫的C編譯器。Ken和Dennis被尊稱為黑客的鼻祖，他們代表了真

正的黑客精神：做事情以興趣為出發(fā)點；極富鉆研精神、喜歡迎接挑戰(zhàn)；樂于分享、不計回報。

1983年，因為UNIX和C語言的巨大成功，Ken和Dennis共同獲得當年度計算機界最高

獎——圖靈獎。

1.2.2C語言的發(fā)展

1978年，BrianKernighan和Ritchie合著的TheCProgrammingLanguage出版，成為C程

序員必讀的“圣經(jīng)”，是各種C語言版本的基礎(chǔ)。

隨著C語言的不斷發(fā)展擴充，1983年，美國國家標準化協(xié)會開始制定新的C語言標準，

1989年完成，稱為C89標準；到了1995年，C語言又發(fā)生了一些變化，1999年推出新標準，

稱為C99標準。2011年，ISO正式發(fā)布了C語言的新標準C11，新的標準提高了對C++的兼

容性，并增加了一些新的特性。

無從考證究竟有多少軟件是用C語言編寫的，但我們賴以生存的很多重量級軟件中確實

大多數(shù)都是用C語言編寫的?？梢赃@么說，幾乎沒有不能用C語言實現(xiàn)的軟件，沒有不支持

C語言的系統(tǒng)。在世界編程語言排行榜中（），C語言總是排在數(shù)一數(shù)二的位置。

圖1-2（a）和圖1-2（b）分別是2014年3月和4月，TIOBE的編程語言排行情況。

（a）2014年3月，TIOBE的編程語言排行情況（b）2014年4月，TIOBE的編程語言排行情況

圖1-2TIOBE編程語言排行

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C語言程序設(shè)計（第二版）

C語言對現(xiàn)代編程語言有著巨大的影響，許多現(xiàn)代編程語言都借鑒了大量C的特性。在

眾多基于C的語言中，以下幾種非常具有代表性。

C++：包括了所有C的特性，增加了類和其他特性以支持面向?qū)ο缶幊蹋?/p>

Java：基于C++，所以也繼承了C的許多特性；

C#：是綜合C++和Java而發(fā)展起來的一種較新的語言；

Perl：是一種強大的腳本語言，在發(fā)展過程中采用了C的許多特性；

PHP：是一種HTML內(nèi)嵌式腳本語言，其語法混合了C、Java和Perl。

1.2.3C語言的特點

C語言既有高級語言的特點，又有匯編語言的特點。發(fā)明C語言是為了編寫以往由匯編

語言編寫的應(yīng)用程序，因此能夠在有限的內(nèi)存空間里快速運行就顯得至關(guān)重要。

C語言擁有一個龐大的數(shù)據(jù)類型和運算符集合，這個集合使得C語言具有強大的表達能

力，寥寥幾行代碼往往就可以實現(xiàn)許多功能。

C語言是一種包容性語言，不像其他語言那樣為減少程序員犯錯，提供太多范式來約束

程序員。C語言假設(shè)用戶知道自己在做什么，這種信任給程序員帶來了自由，他們擁有最大

的發(fā)揮空間，可以自由地編寫代碼。這些精心設(shè)計的代碼運行效率高，可以極大地節(jié)約資源。

可是從另一方面講，這使得C程序更容易隱藏錯誤，C的靈活性導(dǎo)致編程出錯概率高，在用

其他語言編程時可以發(fā)現(xiàn)的錯誤，C編譯器卻不加限制。

優(yōu)缺點經(jīng)常是同源的，C語言更是如此，其優(yōu)缺點主要來自于C語言與硬件的緊密結(jié)合

及其賦予程序員的自由空間。C語言中那些容易導(dǎo)致初學(xué)者出錯的特性，往往也正是編程高

手為之吸引的特性。

C語言是編寫操作系統(tǒng)的最好選擇。因為它能直接與計算機底層打交道，精巧、靈活、

高效。也正因為它的這種特性，在對運行效率要求較高的系統(tǒng)中，如設(shè)備驅(qū)動程序、高性能

實時中間件、嵌入式領(lǐng)域、并發(fā)程序設(shè)計等，C語言也是首選。在需要繼承和維護已有的C

代碼的地方，也需要C語言。在涉及編程能力的考試環(huán)節(jié)，通常考的都是C語言。

1.3第一個C程序

首先從一個最簡單的C語言程序開始，建立C語言程序的基本概念。這個程序的任務(wù)是

編寫一個C語言程序能輸出如下一行文字：

hello,world

“hello,world”程序最早出現(xiàn)于Kernighan1972年編寫的內(nèi)部技術(shù)文檔Introductiontothe

LanguageB之中，后來該程序出現(xiàn)在Kernighan和Ritchie的經(jīng)典名著TheCProgramming

Language一書中。因C語言的廣泛使用而逐漸成為各種程序設(shè)計語言中最基本、最簡單的程

6

第1章引言

序，通常是初學(xué)者所編寫的第一個程序。

試試看：輸出"hello,world"。

C程序從編寫到運行要經(jīng)過四個基本過程：編輯、編譯、鏈接、運行。下面就從如何實

現(xiàn)“hello,world”的輸出來分析這四個基本過程。

1.3.1編輯源程序

源程序是一系列的語句或指令，用于指示計算機執(zhí)行指定的任務(wù)。大多數(shù)編譯器都自帶

編輯器，可用來輸入源程序，并且提供很多便于編寫和組織程序的功能。通常會對程序文本

的格式進行自動排版，如高亮顯示特殊的語法及代碼自動縮進等功能，這樣不僅便于閱讀，

也幫助減少代碼的錯誤率。

常用的C語言編譯器有VisualC++6.0集成開發(fā)環(huán)境、Dev-C++集成開發(fā)環(huán)境和Code::

Blocks，它們各有優(yōu)缺點。大多數(shù)C語言課程都采用VisualC++6.0編譯器，但VisualC++6.0

一直不支持C99標準。本書沒有把C99標準貫穿其中，而在附錄E中介紹了C99標準。

/*程序1-1:在屏幕上輸出"hello,world"*/

#include<stdio.h>

intmain(void)

{

printf("hello,world\n");

return0;

}

打開編輯器，輸入以上程序，然后保存該文件。注意不要遺漏圓括號()、花括號{}、雙引

號""、分號等。1.4節(jié)會對程序的要素進行詳細的說明，這里僅做簡要介紹，程序第一行

#include<stdio.h>

是必不可少的，它包含了C語言標準輸入/輸出庫函數(shù)的相關(guān)信息。

每個C程序都由一個或多個函數(shù)構(gòu)成，其中必須有一個main()——因為每個程序總是從這個函

數(shù)開始執(zhí)行。一對花括號內(nèi)的代碼塊，稱為函數(shù)體，它包含了定義函數(shù)功能的所有語句。這個例

子中的main()函數(shù)體非常簡單：

printf("hello,world\n");

printf()函數(shù)用來顯示期望信息"hello,world"，然而字符\n并沒有打印在屏幕上，\n表示顯

示信息后要進行換行操作。

return0;

表明程序終止時會向操作系統(tǒng)返回0。

1.3.2編譯、鏈接和運行

我們編寫了程序1-1，并生成了一個名為hello.c的文件（C程序的文件擴展名為.c）。接

下來，就需要把程序轉(zhuǎn)化為機器可以執(zhí)行的形式。通常情況下，系統(tǒng)需要做以下3項工作：

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C語言程序設(shè)計（第二版）

1．預(yù)處理及編譯

C語言源代碼接近人類語言，便于人們理解和表達，但計算機無法理解C語言源代碼，

計算機只能理解被翻譯成機器語言的二進制指令，因此必須將源代碼轉(zhuǎn)換為機器語言，C程

序才能被計算機執(zhí)行。這個轉(zhuǎn)換工作是由名為編譯器的程序完成的。編譯器會把源代碼轉(zhuǎn)換

成機器語言指令（目標代碼）。編譯器可以在轉(zhuǎn)換的過程中發(fā)現(xiàn)并報告錯誤。編譯階段出現(xiàn)錯

誤，意味著必須重新編輯源代碼。反之，如果編譯成功，就會產(chǎn)生一個目標文件，該文件與

源文件同名，但擴展名是.o或.obj。但是，這時的程序還不能運行。

在任何一個C語言系統(tǒng)中，總有一個預(yù)處理程序，在編譯工作開始之前自動執(zhí)行，預(yù)處理

器處理以#開頭的命令，如程序1-1中的#include<stdio.h>，將文件stdio.h包含進來一起編譯。

2．鏈接

一個C語言源程序通常會調(diào)用在其他地方定義的函數(shù)，如標準函數(shù)庫或同一個項目組的其

他成員編寫的函數(shù)庫中定義的函數(shù)。鏈接器把由編譯器產(chǎn)生的目標文件和函數(shù)庫中已經(jīng)編譯過

的目標代碼組合起來，生成最終的可執(zhí)行文件，如圖1-3所示。鏈接器也可以檢查和報告錯誤，

例如遺漏了程序的某個部分，或者引用了一個根本不存在的庫函數(shù)等。鏈接階段出現(xiàn)錯誤，也

意味著必須重新編輯源代碼。如果鏈接成功，就會產(chǎn)生一個可執(zhí)行文件（擴展名為.exe）。

圖1-3鏈接器的作用

3．加載和運行

通過鏈接得到的可執(zhí)行文件在執(zhí)行之前，必須被加載到內(nèi)存中。最后，在CPU的控制下，

逐條執(zhí)行程序中的機器指令。在大多數(shù)IDE中，都有一個相應(yīng)的命令菜單，來運行編譯、鏈

接得到的可執(zhí)行程序。可以采用在命令窗口輸入文件名，或Windows中雙擊文件名的方式來

運行可執(zhí)行程序。這一階段，計算機會精準地執(zhí)行指令，運行結(jié)果可能是正確的，也可能是

錯誤的，甚至可能造成計算機系統(tǒng)的崩潰。

1.3.3程序開發(fā)周期

編譯、鏈接和運行過程中都可能發(fā)現(xiàn)錯誤，這意味著要返回編輯階段，檢查并修改源代

碼。編寫程序是一件復(fù)雜的工作，難免出現(xiàn)錯誤，所以需要逐步處理錯誤，直到獲得期望的

8

第1章引言

結(jié)果為止。圖1-4總結(jié)了創(chuàng)建執(zhí)行C程序的各個過程。

圖1-4創(chuàng)建和執(zhí)行程序的過程

1.4剖析一個簡單的程序

下面是另一個簡單程序的例子，從中可以了解各行代碼的作用，并由此了解一些通用的

程序格式。

/*程序1-2：計算兩個整數(shù)的和*/

/*此程序輸出兩個整數(shù)的和*/

#include<stdio.h>/*預(yù)處理指令*/

intmain(void)

{

inta,b,sum;/*定義整型變量a、b、sum*/

a=3;/*為a、b賦值*/

b=5;

sum=a+b;/*計算a與b的和并賦給sum*/

printf("%d\n",sum);/*輸出sum的值*/

return0;

}

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C語言程序設(shè)計（第二版）

1．注釋

程序1-2中的第一行

/*此程序輸出兩個整數(shù)的和*/

以“/*”開始，以“*/”結(jié)束，這部分內(nèi)容是注釋。在程序中添加注釋是一個非常好的編程

習(xí)慣，注釋可以放在程序的任意位置，用來說明代碼的作用、解釋代碼的工作原理。編譯器

在編譯程序時會忽略所有的注釋，不會為注釋生成任何可執(zhí)行代碼。增加注釋是為了增強程

序的可讀性以及更好地進行團隊合作。

注釋可以單獨占一行，例如：

/*此程序輸出兩個整數(shù)的和*/

#include<stdio.h>/*預(yù)處理指令*/

intmain(void)

{

inta,b,sum;/*定義整型變量a、b、sum*/

…

}

一個注釋可以分散在多行上，無論“/*”和“*/”出現(xiàn)在程序的什么地方，/*和*/之間的

所有內(nèi)容都是注釋。下面這個注釋是用來說明代碼的作者及創(chuàng)建日期等信息。

/**************************

作者：

創(chuàng)建日期：

描述：

…

***************************/

C99標準中支持C++語言中的單行注釋“//”，從“//”到行尾的任何字符都是注釋。這種

注釋方法既可以用于整行注釋，也可以用于在一行代碼的右側(cè)加注釋。

inta,b,sum;//定義整型變量a、b、sum

VisualC++支持單行注釋“//”。因為VisualC++雖不支持C99，但它支持C++。而C99標

準中的注釋//，就是借鑒了C++的注釋風(fēng)格。

2．預(yù)處理

程序1-2由下列代碼行開始：

#include<stdio.h>

在編譯C程序之前，預(yù)處理器會首先對其進行處理。本書將在第11章詳細討論預(yù)處理器

指令，在這里只關(guān)注#include指令。這條指令說明，在編譯前將<stdio.h>中的信息“包含”到

程序中。<stdio.h>是標準輸入/輸出頭文件，包含了編譯器理解printf()以及其他輸入輸出函數(shù)

所需要的信息。

以.h為擴展名的文件稱為頭文件，頭文件可以是編譯器自帶的頭文件，主要包含與C標

準庫函數(shù)相關(guān)的聲明，也可以是自己創(chuàng)建的頭文件。C語言的一個突出優(yōu)點就是它具有標準

庫，包含了數(shù)百個用于輸入/輸出、字符串處理等實用操作的函數(shù)，參見附錄D。

10

第1章引言

3．main()函數(shù)

一個C程序可以包含一個或多個函數(shù)，幾乎所有的功能都由函數(shù)實現(xiàn)，除了直接調(diào)用標

準庫函數(shù)，還可以為實現(xiàn)某個功能編寫自定義函數(shù)，Ｃ語言可以稱作函數(shù)語言。每個程序都

必須有一個main()函數(shù)，因為在執(zhí)行程序時，系統(tǒng)會自動調(diào)用main()函數(shù)，從main()函數(shù)開始

執(zhí)行。在第5章，將學(xué)習(xí)如何編寫自定義函數(shù)，在此之前我們涉及的所有程序都只包含一個

main()函數(shù)。

在程序1-2中看到函數(shù)的定義intmain(void)，表示程序結(jié)束時會返回一個整數(shù)值。return

0表示main()函數(shù)的返回值為0，這個值表示程序正常結(jié)束。

（1）main()函數(shù)的名字絕對不能修改，也不能寫成MAIN；

（2）每一個函數(shù)的函數(shù)體定義在一對花括號內(nèi)，并且內(nèi)容要有統(tǒng)一的縮進量，

這個縮進能更加突出程序中函數(shù)的結(jié)構(gòu)，增加程序的可讀性。

4．語句

C程序的執(zhí)行部分是由語句組成的。程序的功能也是由執(zhí)行語句實現(xiàn)的。程序1-2中用

到了三種語句，一種是賦值語句，如“sum=a+b;”；一種是返回語句，如“return0;”；還有

一種是函數(shù)調(diào)用語句，如printf("%d\n",sum)。要求某個函數(shù)執(zhí)行分派給它的任務(wù)稱為調(diào)用這

個函數(shù)。

C語言規(guī)定函數(shù)主體中的每個語句都以分號結(jié)束（這條規(guī)則也有例外：從第3章開始會

遇到復(fù)合語句，復(fù)合語句就不以分號結(jié)尾）。C程序中的一個語句可以跨越多行，用分號通知

編譯器該語句已結(jié)束。另外，預(yù)處理指令通常只占一行，不需要用分號結(jié)束。

（1）在每個逗號后面加一個空格，可以增加程序的可讀性；

（2）在二元運算符（如“+”）的前后各加一個空格，能突出二元運算符，

并增加程序的可讀性。

5．輸入/輸出

為了從鍵盤獲取輸入的數(shù)值，要用到scanf()函數(shù)；為了把計算結(jié)果輸出到顯示器中，要

用到printf()函數(shù)。這兩個函數(shù)都是標準庫函數(shù)，都需要使用格式串來指定輸入或輸出數(shù)據(jù)的

形式。第2章中將詳細介紹這兩個函數(shù)。

在程序1-2中，對于變量a和b，用賦值語句來賦值a=3和b=5，若要計算任意兩個整數(shù)

的和該如何處理？可以通過調(diào)用scanf()函數(shù)來實現(xiàn)：

scanf("%d",&a);

scanf("%d",&b);

也可以寫成一條語句：

scanf("%d%d",&a,&b);

若要將程序的處理結(jié)果在屏幕上輸出，可以調(diào)用printf()函數(shù)來實現(xiàn)：

printf("%d\n",sum);

6．標識符

標識符是由字母、數(shù)字和下劃線組成的字符序列，其中第一個字符必須是字母或下劃線。

11

C語言程序設(shè)計（第二版）

例如，sum是一個合法的標識符，而sum&number是非法的。在C語言中，標識符中的英文

字母是區(qū)分大小寫的，例如，sum和SUM是兩個不同的標識符。標識符分為三類：

（1）關(guān)鍵字：C語言有32個關(guān)鍵字。關(guān)鍵字具有特殊意義，它們主要與數(shù)據(jù)類型和語句

有關(guān)，如int用于定義整數(shù)類型，return用于函數(shù)的返回。程序中不能將關(guān)鍵字用于其他目的，

具體的關(guān)鍵字信息請看附錄B。

（2）預(yù)定義標識符：預(yù)定義標識符包括編譯預(yù)處理命令，如include、define等；系統(tǒng)標

準庫函數(shù)名，如scanf()、printf()、strcpy()、strcmp()、sqrt()等。

（3）用戶自定義標識符：用于對用戶使用的變量、數(shù)組、函數(shù)等操作對象進行命名。

用戶自定義標識符不能與C編譯系統(tǒng)已經(jīng)預(yù)定義的、具有特殊用途的關(guān)鍵字同名，如不能

將自定義標識符命名為int，也盡量不要與預(yù)定義標識符重名，否則會改變其原有含義。

1.5簡單程序舉例

閱讀以下三個程序，進一步理解上節(jié)所介紹的C語言語法要素。

/*程序1-3：計算并輸出一個整數(shù)的平方*/

#include<stdio.h>

intmain(void)/*main為函數(shù)名，程序從這里開始運行*/

{/*函數(shù)體開始*/

inta,b;

a=5;

b=a*a;

printf("b=%d\n",b);/*執(zhí)行程序的輸出結(jié)果為：b=25*/

return0;

}/*函數(shù)體結(jié)束*/

/*程序1-4:輸入兩個整數(shù)，輸出其中較大的整數(shù)*/

#include<stdio.h>

intmain(void)

{

inta,b,max;

scanf("%d%d",&a,&b);

if(a>b)/*如果a>b，則把a賦給max；否則把b賦給max*/

max=a;

else

max=b;

printf("最大值為%d\n",max);

return0;

12

第1章引言

}

/*程序1-５:輸入一個負實數(shù)，輸出其絕對值*/

#include<stdio.h>

#include<math.h>/*在使用數(shù)學(xué)函數(shù)前的預(yù)包含命令*/

intmain(void)

{

doublea,b;

scanf("%lf",&a);

b=fabs(a);/*使用數(shù)學(xué)函數(shù)fabs()求絕對值*/

printf("%f的絕對值是：%f\n",a,b);

return0;

}

請編輯、編譯、鏈接、運行以上3個程序，看看會遇到什么問題。

初學(xué)者常見的編譯錯誤如下：

（1）遺漏分號；

（2）遺漏scanf()或printf()中的雙引號；

（3）遺漏逗號；

（4）缺少必需的空格，如把“return0;”寫成“return0;”；

（5）缺少花括號。

在編譯階段，當編譯器發(fā)現(xiàn)某些內(nèi)容無法編譯時，會停止工作，并給出錯誤提示，指出

問題出在哪里。例如，將語句

inta,b,max;

誤寫成了

inta,b,max

VC6.0編譯器會給出以下錯誤提示，如圖1-5所示。

圖1-5編譯錯誤提示

13

C語言程序設(shè)計（第二版）

編譯器指出第7行scanf前缺少分號，而實際上是第5行的聲明語句遺漏了一個分號。

編譯器所給錯誤消息為何與實際不符？原因在于，編譯器并不關(guān)心換行符，上一行末尾的分

號也可以放在下一行的開頭，編譯器讀了第5行之后，它在期待一個分號，它跳過第6行的

空行，在遇到第7行的下一個命令時，才能確定遺漏了一個分號，因此指出第7行有錯。多

數(shù)情況下，編譯器能準確指出出錯的位置，但如果在編譯器所指示的行中找不到錯誤，通常

錯誤是在前一行。

若在printf()函數(shù)中遺漏了雙引號，VC6.0編譯器給出的錯誤信息如圖1-6所示。

圖1-6編譯錯誤提示

編譯器給出15條錯誤提示，第一條錯誤提示正確指出了錯誤，unknowncharacter意味著

編譯器無法識別一些符號，因為它們沒有被雙引號括起來。只要修改了該錯誤，程序就能順

利通過編譯。我們得到的經(jīng)驗是，如果編譯器報告了多個錯誤，首先要找到第一個錯誤，修

改并重新編譯，這個過程可能要重復(fù)多次，直到將編譯器指出的所有錯誤修改完。

鏈接階段的錯誤較少，通常是由于拼錯函數(shù)名引起的。例如，把main寫成mian，把printf

寫成print。

習(xí)題

1.結(jié)合匯編語言、高級語言的特性來了解C語言的特點。

2．模仿例題編寫程序在屏幕上顯示：

ThisismyfirstCprogram!

14

第1章引言

3．模仿例題編寫程序在屏幕上顯示：

****

****

****

****

4．在屏幕上顯示：

*****

***

*

5．正確區(qū)分哪些是合法標識符，哪些是不合法標識符。

Abcdefine2xdoublestudent

m+ya#b-4_1While

intletx%ynamedo

πwtmCtrlswicthinclude

6．編寫程序，輸入兩個整數(shù)a、b，輸出a+b的和。（保證a+b的和在int

范圍內(nèi)）

7．編寫程序，從鍵盤輸入兩個整數(shù)，輸出其中較大值。

15

第2章簡單C程序設(shè)計

●變量與常量的概念

●整數(shù)及浮點數(shù)據(jù)類型

●數(shù)據(jù)的輸入和輸出

●基本運算符及表達式

●常用的數(shù)學(xué)函數(shù)

●編程解決簡單問題

無論學(xué)習(xí)哪種編程語言，都要掌握其基本語法。本章是我們學(xué)習(xí)C語言的第一步：通過

簡單的C語言程序，引導(dǎo)大家了解它的基本要素組成。因為程序處理的主要對象是數(shù)據(jù)，數(shù)

據(jù)以哪種形式存在，又有哪些不同的存儲形式，都用在哪些方面，這是我們要深入了解的。

語法是枯燥的，實例是生動的，認識是漸進的，讓我們一步一步進入C語言的世界。

C語言程序設(shè)計（第二版）

2.1內(nèi)存與變量

本節(jié)將介紹內(nèi)存、變量和數(shù)據(jù)類型等基本概念，并通過一個實現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換的程序?qū)嵗齺?/p>

介紹如何把數(shù)據(jù)存入內(nèi)存、程序如何訪問并處理這些數(shù)據(jù)。

2.1.1內(nèi)存

計算機執(zhí)行程序時，組成程序的指令和程序所操作的數(shù)據(jù)都必須存儲在某個地方，這個

地方就是機器的內(nèi)存。

內(nèi)存可以理解為一排井然有序的小開關(guān)，每個開關(guān)有兩個狀態(tài)：開表示為1，關(guān)表示為0。

將每個開關(guān)表示為一個二進制數(shù)：0或1，稱為一位（bit）。為管理方便，通常以8位為一組，

稱為一個字節(jié)（byte），是計算機數(shù)據(jù)存儲空間的基本單位。而210（1024）個字節(jié)稱為1KB，

210KB稱為1MB，210MB稱為1GB。

每臺計算機都安裝了一定數(shù)量的內(nèi)存。計算機中的內(nèi)存是逐字節(jié)排列的，每個字節(jié)的內(nèi)

存都對應(yīng)唯一的地址，用于標識該字節(jié)，字節(jié)的地址最小值為0，最大值取決于系統(tǒng)的內(nèi)存

容量。一般使用者不必關(guān)心地址，地址是由C編譯器自動處理的。程序2-1展示了一個通過

變量來訪問內(nèi)存數(shù)據(jù)的例子。

/*程序2-1：實現(xiàn)將華氏溫度轉(zhuǎn)換為攝氏溫度輸出*/

#include<stdio.h>

intmain(void)

{

intcelsius,fahr;

scanf("%d",&fahr);

celsius=5*(fahr-32)/9;

printf("fahr=%d,celsius=%d\n",fahr,celsius);

return0;

}

程序運行時若輸入：100

則輸出如下：

fahr=100,celsius=37

celsius和fahr是變量名，各自對應(yīng)著計算機內(nèi)存中的一個存儲單元（一個或多個字節(jié)）。

程序通過變量名來讀取某個內(nèi)存單元中的數(shù)據(jù)或在其中存儲一個新數(shù)據(jù)。

2.1.2變量

高級語言都能通過變量名來訪問內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。用變量名來標識內(nèi)存中的某個存儲位置

18

第2章簡單C程序設(shè)計

——由一個或多個連續(xù)的字節(jié)組成，在程序中使用變量名，實際上引用的是內(nèi)存中對應(yīng)的某

個存儲位置。

下面詳細介紹程序2-1中每行代碼的意義。

intcelsius,fahr;

這條代碼的作用是分配2個存儲單元，名字分別為celsius和fahr。

scanf("%d",&fahr);

這條代碼的作用是，讀入一個十進制整數(shù)，存入名字為fahr的存儲單元中；注意將一個值存

入變量中是具有破壞性的，它將替換掉該內(nèi)存位置中原來的數(shù)值。

celsius=5*(fahr-32)/9;

讀取fahr的值，進行算術(shù)運算，并將結(jié)果存入名字為celsius的內(nèi)存單元中。

printf("fahr=%d,celsius=%d\n",fahr,celsius);

這條代碼的作用是，用printf()函數(shù)輸出內(nèi)存變量fahr和celsius的值。

在C語言中，變量命名必須遵守以下規(guī)則：

變量名可以由字母、數(shù)字和_（下劃線）組合而成；

變量名不能包含除_（下劃線）以外的任何特殊字符，如：%、#、逗號、空格等；

變量名必須以字母或_（下劃線）開頭；

變量名不能包含空白字符（換行符、空格和制表符稱為空白字符）；

C語言中的某些詞（例如int和float等）稱為保留字，具有特殊意義，不能用作變

量名；

C語言區(qū)分大小寫，因此變量a與變量A是兩個不同的變量。

C89標準中規(guī)定變量名最多可以包含31個字符，給變量取名最好能做到“見名識義”。

對于由多個單詞組合而成的變量名，有多種風(fēng)格，其中采用較多的一種是用下劃線將單詞連

接，例如：student_name、student_score，如果不用下劃線，那么應(yīng)該將第一個單詞后面的每

個單詞都用大寫字母開頭，如studentName、studentScore。編程者可以根據(jù)個人的喜好來選

取命名風(fēng)格，本書采用第二種方法。

（1）給變量起一個有含義的名字，可以使程序具有自文檔性，增加程序的

可讀性；

（2）由多個單詞組成的變量名能增加程序的可讀性；

（3）給簡單變量命名時，第一個字母一定要小寫。

2.1.3整數(shù)類型

在C語言中引入不同數(shù)據(jù)類型的目的是便于在程序中按不同方式和要求處理數(shù)據(jù)。由于

不同類型的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中占用不同大小的存儲單元，可以參與不同的運算，即使同樣是加法

運算“+”，整數(shù)加法和浮點數(shù)加法在實現(xiàn)上也是完全不同的。

編寫程序時，通常使用變量來存儲數(shù)據(jù)，每個變量都具有三個屬性，即變量名、數(shù)據(jù)類

型和值。用變量來存儲數(shù)據(jù)，系統(tǒng)就需要知道每個變量要存儲什么類型的數(shù)據(jù)，然后為每個

19

C語言程序設(shè)計（第二版）

變量分配一塊對應(yīng)大小的內(nèi)存空間，用來存儲該類型的數(shù)據(jù)。

C語言的數(shù)據(jù)類型分為兩個大類：第一類是基本數(shù)據(jù)類型，包括整型、浮點型和字符型。

第二類是構(gòu)造數(shù)據(jù)類型，包括數(shù)組、結(jié)構(gòu)、聯(lián)合和枚舉。本節(jié)僅討論整數(shù)及浮點型數(shù)據(jù)類型，

其他數(shù)據(jù)類型將在后續(xù)章節(jié)陸續(xù)介紹。

C語言的整數(shù)類型有不同的取值范圍，為了處理不同范圍的整數(shù)，除了基本整型int以外，

C語言提供了擴展的整數(shù)類型，它們的表示方法是在int之前加上限定詞short、long或

unsigned。

有符號整數(shù)如果是正數(shù)或零，那么最高位（符號位）為0；如果是負數(shù)，