C語言程序設計教程

普通高等院校計算機基礎教育“十四五”系列教材

C語言程序設計教程

郭一晶薛春艷◎主編

高鳳強邱義陳炳飛張思民◎副主編

內容簡介

Ｃ語言是應用較廣泛的一門程序設計語言。本書注重可讀性和實用性，配備了大量經(jīng)過精

心篩選的例題，既能幫助學生理解知識，又具有啟發(fā)性。

本書在寫作上注重簡明易懂，并通過大量短小的例題對知識點進行分析解釋，突出C語言

的編程思想和編程能力的培養(yǎng)。本書共分8章，分別介紹基本數(shù)據(jù)類型、程序控制語句、數(shù)組、

函數(shù)、指針、結構體、共用體和枚舉類型、文件讀/寫操作等內容。本書配有輔導教材《C語言

程序設計習題解析》。

本書適合作為高等院校C語言程序設計課程的教材，也可以作為從事軟件開發(fā)的工程技術

人員自學使用的參考書。

圖書在版編目（CIP）數(shù)據(jù)

C語言程序設計教程/郭一晶，薛春艷主編.—北京：

中國鐵道出版社有限公司，2022.6

普通高等院校計算機基礎教育“十四五”系列教材

ISBN978-7-113-29102-0

Ⅰ.①C…Ⅱ.①郭…②薛…Ⅲ.①C語言-程序設計-

高等學校-教材Ⅳ.①TP312.8

中國版本圖書館CIP數(shù)據(jù)核字(2022)第076489號

書名：C語言程序設計教程

作者：郭一晶薛春艷

策劃：賈星編輯部電話：（010）63549501

責任編輯：賈星賈淑媛

封面制作：劉穎

責任校對：孫玫

責任印制：樊啟鵬

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

網(wǎng)址：/51eds/

印刷：三河市國英印務有限公司

版次：2022年6月第1版2022年6月第1次印刷

開本：787mm×1092mm1/16印張：17.25字數(shù)：451千

書號：ISBN978-7-113-29102-0

定價：49.00元

版權所有侵權必究

凡購買鐵道版圖書，如有印制質量問題，請與本社教材圖書營銷部聯(lián)系調換。電話：（010）63550836

打擊盜版舉報電話：（010）63549461

前言

C語言是目前應用較廣泛的一門程序設計語言，長期以來，一直受到編程人員的喜愛。學

生如何學好這門語言是廣大教師一直都在思考的問題。

本書具有以下特點：

（1）簡明易懂。本書在敘述方式上盡可能淺顯易懂，用人們日常生活中的例子或圖示來

加以說明，并用大量短小的例題進行分析解釋。

（2）框架完整，知識細節(jié)不要求必須記憶，但要求掌握如何探索知識細節(jié)。

（3）對每一個例題均進行了詳細分析和解釋，既可以幫助讀者學習理解知識和概念，大

大降低學習難度，又具有啟發(fā)性，觸類旁通。

（4）按照問題解決的需要分多個層次逐步講解C語言編程，依次為：能夠由解決問題的

想法到算法再到最終的代碼，能夠寫出高質量的代碼，能夠進行應用領域編程，能夠進行簡單

實用工具的開發(fā)。實際應用中大多數(shù)的編程屬于簡單編程，也就是說，只要學會想法到代碼的

映射，就能夠解決大多數(shù)的實際應用問題。

（5）注意與其他課程的銜接。在書中對學生以后學習的數(shù)據(jù)結構、面向對象程序設計、

單片機設計、嵌入式開發(fā)編程、軟件工程等課程進行了鋪墊和延伸，有助于學生過渡到后續(xù)課

程的學習。

C語言的教學應該強調教學實施過程、知識積累的過程、能力培養(yǎng)的過程，使學生能快樂

地學習，使每一個學生喜歡本課程，掌握程序設計的思想和方法，讓學生在學習本課程過程中

享受到程序設計的樂趣，培養(yǎng)學生在各專業(yè)領域中應用計算機解決問題的意識和能力。應該說，

學習任何一種編程語言都有一定難度。因此，要強調動手實踐，多編寫、多練習，熟能生巧，

從學習中體驗到程序設計的樂趣和成功的喜悅，增強學習信心。

本書共分8章，其各章內容簡介如下：

第1章主要介紹C語言的發(fā)展歷史和特點，并對C語言的基本結構和調試方式做簡要的介紹。

第2章主要介紹C語言的基本數(shù)據(jù)類型（整型、字符型和浮點型）、常用的運算符（算術

運算符、賦值運算符、逗號運算符、位運算符、關系運算符和邏輯運算符）及常用的表達式等。

第3章主要介紹程序控制結構中的順序結構、選擇結構和循環(huán)結構及其應用。

第4章主要介紹數(shù)組的定義、使用，從一維數(shù)組擴展到二維數(shù)組，并介紹字符數(shù)組的相關

應用。

2C語言程序設計教程

第5章主要介紹指針的概念及指針的應用。

第6章主要介紹函數(shù)定義和調用、函數(shù)的嵌套、變量的作用域與存儲類型等。

第7章主要介紹結構體、共用體和枚舉類型及這些構造類型的應用。

第8章主要介紹輸入/輸出流及文件的讀/寫操作等內容。

本書例題源程序可以在中國鐵道出版社有限公司網(wǎng)站（/51eds/）下載。

下載文件還提供了習題解答及電子課件以幫助讀者學習。本書配有輔導教材《C語言程序設計

習題解析》（薛春艷，郭一晶），與主教材相呼應，以更好地達到教學效果。本套教材的編者均

為多年從事大學程序設計課程教學的教師，具有豐富的教學及程序設計的實踐經(jīng)驗。

本書由郭一晶、薛春艷任主編，高鳳強、邱義、陳炳飛、張思民任副主編。具體編寫分工

如下：第1、8章由高鳳強編寫，第2章由陳炳飛編寫，第3章由張思民編寫，第4章由郭一

晶編寫，第5、7章由邱義編寫，第6章由薛春艷編寫。

由于時間倉促，編者水平有限，書中不妥和疏漏之處在所難免，懇請專家和讀者不吝賜教。

編者

2022年1月

目錄

第1章C語言基礎知識......................................................................................................1

1.1C語言概述............................................................................................................................1

1.1.1C語言的發(fā)展簡史.....................................................................................................1

1.1.2C語言的特點............................................................................................................1

1.1.3C語言編譯器和IDE的選擇....................................................................................2

1.1.4C程序的基本結構.....................................................................................................3

1.2C語言程序的開發(fā)................................................................................................................5

1.2.1C語言程序的編寫和運行.........................................................................................5

1.2.2C-Free環(huán)境下的程序建立與運行...........................................................................7

1.2.3C-Free環(huán)境下的程序調試.....................................................................................15

小結..............................................................................................................................................22

習題1...........................................................................................................................................22

第2章C語言程序設計基礎.............................................................................................23

2.1C語言的基本數(shù)據(jù)類型......................................................................................................23

2.1.1標識符......................................................................................................................23

2.1.2常量..........................................................................................................................24

2.1.3變量..........................................................................................................................24

2.2基本輸入/輸出函數(shù)............................................................................................................30

2.2.1格式化輸出函數(shù)......................................................................................................30

2.2.2格式化輸入函數(shù)......................................................................................................33

2.2.3字符輸入/輸出函數(shù).................................................................................................36

2.3運算符和表達式.................................................................................................................37

2.3.1算術運算符和算術表達式......................................................................................37

2.3.2賦值運算符和賦值表達式......................................................................................39

2.3.3逗號運算符和逗號表達式......................................................................................41

2.3.4運算符的優(yōu)先級......................................................................................................42

2.4位運算符與位運算.............................................................................................................44

2.5關系表達式與邏輯表達式.................................................................................................49

2.5.1關系運算符和關系表達式......................................................................................49

2.5.2邏輯運算符和邏輯表達式......................................................................................49

小結..............................................................................................................................................51

習題2...........................................................................................................................................51

第3章C語言程序的控制結構..........................................................................................55

3.1順序結構.............................................................................................................................55

3.1.1C語言的語句..........................................................................................................55

2C語言程序設計教程

3.1.2順序控制語句..........................................................................................................55

3.2選擇結構.............................................................................................................................57

3.2.1選擇結構語句..........................................................................................................57

3.2.2條件表達式..............................................................................................................62

3.2.3switch語句...............................................................................................................63

3.2.4條件編譯..................................................................................................................68

3.3循環(huán)結構.............................................................................................................................70

3.3.1while語句.................................................................................................................70

3.3.2for循環(huán)語句.............................................................................................................72

3.3.3break語句和continue語句.....................................................................................74

3.3.4循環(huán)的嵌套..............................................................................................................76

3.4綜合應用.............................................................................................................................78

小結..............................................................................................................................................83

習題3...........................................................................................................................................84

第4章數(shù)組......................................................................................................................88

4.1一維數(shù)組.............................................................................................................................88

4.1.1一維數(shù)組的定義......................................................................................................88

4.1.2一維數(shù)組元素的引用..............................................................................................89

4.1.3一維數(shù)組的初始化..................................................................................................90

4.1.4一維數(shù)組應用..........................................................................................................91

4.2二維數(shù)組.............................................................................................................................97

4.2.1二維數(shù)組的定義......................................................................................................97

4.2.2二維數(shù)組元素的引用..............................................................................................98

4.2.3二維數(shù)組的初始化................................................................................................100

4.3字符數(shù)組與字符串...........................................................................................................103

4.3.1字符數(shù)組................................................................................................................103

4.3.2字符串....................................................................................................................105

4.3.3字符串運算函數(shù)....................................................................................................107

4.4綜合應用...........................................................................................................................112

小結............................................................................................................................................119

習題4.........................................................................................................................................119

第5章指針.....................................................................................................................125

5.1地址和指針.......................................................................................................................125

5.1.1指針概述................................................................................................................125

5.1.2指針變量................................................................................................................126

5.2指針與數(shù)組.......................................................................................................................131

5.2.1指針與一維數(shù)組....................................................................................................131

5.2.2通過指針引用一維數(shù)組元素................................................................................131

5.3指針與字符串及指針數(shù)組...............................................................................................136

5.3.1指針與字符串........................................................................................................136

目錄3

5.3.2指針數(shù)組................................................................................................................143

5.4動態(tài)內存分配...................................................................................................................145

小結............................................................................................................................................148

習題5.........................................................................................................................................148

第6章函數(shù).....................................................................................................................152

6.1函數(shù)概述...........................................................................................................................152

6.2函數(shù)的定義、調用及分類...............................................................................................153

6.2.1函數(shù)的定義............................................................................................................154

6.2.2函數(shù)的調用............................................................................................................157

6.2.3函數(shù)的聲明............................................................................................................161

6.3函數(shù)參數(shù)及其傳遞方式...................................................................................................162

6.3.1形參和實參............................................................................................................162

6.3.2參數(shù)的傳遞方式....................................................................................................164

6.3.3數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)................................................................................................167

6.4函數(shù)的嵌套調用...............................................................................................................171

6.5變量的作用域與存儲類型...............................................................................................174

6.5.1全局變量與局部變量............................................................................................174

6.5.2變量的存儲類別....................................................................................................176

6.6標準函數(shù)簡介...................................................................................................................179

6.7綜合應用...........................................................................................................................185

小結............................................................................................................................................188

習題6.........................................................................................................................................189

第7章結構體與共用體...................................................................................................198

7.1結構體類型.......................................................................................................................198

7.1.1結構體類型的定義................................................................................................198

7.1.2結構體變量的定義與引用....................................................................................199

7.1.3結構體數(shù)組的定義與使用....................................................................................203

7.1.4結構體類型指針....................................................................................................210

7.1.5結構體與函數(shù)........................................................................................................213

7.2共用體與枚舉類型...........................................................................................................217

7.2.1共用體....................................................................................................................217

7.2.2枚舉類型................................................................................................................221

7.3用typedef定義類型..........................................................................................................223

7.4鏈表...................................................................................................................................224

7.4.1鏈表的建立和輸出................................................................................................225

7.4.2鏈表結點的查找....................................................................................................228

7.4.3鏈表結點的添加....................................................................................................230

7.4.4鏈表結點的刪除....................................................................................................235

小結............................................................................................................................................238

習題7.........................................................................................................................................239

4C語言程序設計教程

第8章文件操作..............................................................................................................245

8.1文件概述...........................................................................................................................245

8.1.1數(shù)據(jù)流與文件的概念............................................................................................245

8.1.2文件類型指針........................................................................................................246

8.1.3文件的操作............................................................................................................247

8.2文件的打開和關閉...........................................................................................................247

8.2.1文件打開函數(shù)fopen()............................................................................................247

8.2.2文件關閉函數(shù)fclose()............................................................................................248

8.3文件的順序讀/寫..............................................................................................................249

8.3.1字符讀/寫函數(shù).......................................................................................................249

8.3.2字符串讀/寫函數(shù)...................................................................................................251

8.3.3格式化讀/寫函數(shù)...................................................................................................253

8.3.4二進制文件讀/寫函數(shù)...........................................................................................255

8.3.5文件的隨機讀寫....................................................................................................257

8.3.6文件狀態(tài)檢查函數(shù)................................................................................................260

8.4模塊化編程.......................................................................................................................262

8.4.1模塊化編程概念....................................................................................................262

8.4.2模塊化編程實例....................................................................................................263

小結............................................................................................................................................266

習題8.........................................................................................................................................267

第1章C語言基礎知識

C語言是一種目前比較流行的高級編程語言，它具有較強的生命力，有著不同于其他語言

的特點。本章主要介紹C語言的發(fā)展歷史和特點，并對C語言的基本結構和調試方式做簡要的

介紹。

1.1C語言概述

1.1.1C語言的發(fā)展簡史

1972年至1973年貝爾實驗室的D.M.Ritchie在B語言的基礎上設計出了C語言，并用該

語言改寫了原來用匯編語言編寫的UNIX。1978年，美國電話電報公司（AT&T）貝爾實驗室正式

發(fā)布了Ｃ語言。同年，由B.W.Kernighan和D.M.Ritchie合著了著名的TheCProgrammingLanguage

一書。該書中介紹的C語言成為后來廣泛使用的C語言版本的基礎，被稱為標準C。1983年，

美國國家標準化協(xié)會（ANSI）根據(jù)C語言各種版本對C的發(fā)展和擴充，制定了新的標準ANSI，

比標準C有了很大的發(fā)展。1987年，ANSI公布了新標準——87ANSIC。1989年，ANSI又公布

了一個新的C語言標準——C89。C語言編譯系統(tǒng)大多是以C89為基礎進行開發(fā)的，C語言開發(fā)

環(huán)境有TurboC、BorlandC、MicrosoftC、QiuckC等。

1.1.2C語言的特點

1．豐富的運算符

計算是計算機的基本功能，因此一門程序設計語言對計算能力的運用是非常重要的。C語

言提供了34種運算符，計算類型極其豐富，其中包括了最基本的加減乘除運算。

2．豐富的數(shù)據(jù)類型

擁有豐富的數(shù)據(jù)類型是C語言生命力強大的一個重要原因。C語言的數(shù)據(jù)類型有整型（int）、

實型（float）、字符型（char）、數(shù)組類型（int[]）、指針類型（void*）、結構體類型（struct）、

共用體類型（union）等。正因為C語言數(shù)據(jù)類型豐富，運算能力極強，因此很多數(shù)據(jù)庫都是用

C語言編寫的，如DB2、Oracle等。

3．允許直接訪問物理地址，對硬件進行操作

由于C語言可以使用指針直接訪問物理地址和對硬件進行操作，因此它既具有高級語言的功能，

又具有低級語言的許多功能，能夠像匯編語言一樣對位（bit）、字節(jié)（Byte）和地址進行操作。

4．高效率的目標代碼

對比匯編語言，C語言可讀性好，易于調試、修改和移植，代碼質量與匯編語言相當。

2C語言程序設計教程

5．可移植性好

在一個運行環(huán)境中用C語言編寫的程序，不改動或稍加改動就可移植到另一個完全不同的

環(huán)境中運行。

1.1.3C語言編譯器和IDE的選擇

1．C語言編譯器

C語言代碼由固定的詞匯按照固定的格式組織起來，程序員容易識別和理解。但是對于CPU

而言，C語言代碼不能直接識別，其只能直接識別二進制形式的機器指令。這時候就需要一個

工具，將C語言代碼轉換成CPU能夠識別的二進制機器指令，也就是將代碼加工成.exe程序。

這個工具是一個特殊的軟件，稱為C語言編譯器（Compiler）。

C語言編譯器可以保證C語言代碼的語法正確性。編譯過后，編譯器會給出錯誤或者警告

提示，方便程序員修改C語言代碼。C語言編譯器有很多種，Windows下常用的是微軟開發(fā)的

cl.exe，Linux下常用的是GUN組織開發(fā)的GCC。

2．選擇合適的IDE

實際開發(fā)中，除了編譯器等必需的工具，程序員往往還需要很多其他輔助軟件，如編輯器、

調試器、文件管理等，這些工具通常被打包在一起，統(tǒng)一發(fā)布和安裝，例如，VisualC++6.0、

VisualStudio、DevC++、Code::Blocks、C-Free等。它們統(tǒng)稱為IDE（IntegratedDevelopment

Environment，集成開發(fā)環(huán)境）。

（1）在Linux下通常使用GCC（GNUCompilerCollection，GNU編譯器套件）。GCC是GUN

組織開發(fā)的自由軟件，除了支持C，還支持C++、Java、Objective-C等，它是Linux平臺編譯器

的事實標準。

（2）在MacOSX下使用Xcode。Xcode是由Apple官方開發(fā)的IDE，支持C、C++、

Objective-C、Java等，可以用來開發(fā)OSX和iOS上的應用程序。Xcode最初使用GCC作為編

譯器，后來由于GCC的兼容問題，改用LLVM。

（3）在Windows下，可以使用的IDE比較多，比如BorlandC++、VisualC++6.0、VisualStudio

2013、C-Free、DevC++、Code::Blocks等。

VisualC++6.0（簡稱VC6.0）是微軟開發(fā)的一款經(jīng)典的IDE，很多高校都以VC6.0為教

學工具來講解C和C++。

VisualStudio（簡稱VS）是VisualC++6.0的升級版，增加了很多特性，支持了更多的語

言，非常龐大，安裝包有2~3GB，下載不便，而且會安裝很多暫時用不到的工具。另外，VS

安裝的組件眾多，不容易卸載干凈。如果計算機配置低，運行VisualStudio還會很吃力。目前

常用的版本有VS2010和VS2013，目前最新的版本為VS2021。

C-Free、DevC++、Code::Blocks默認使用MinGW（GCC編譯器的Windows版本）或者Cygwin

（Windows平臺上運行的Linux模擬環(huán)境），不是真實的Windows開發(fā)環(huán)境，但它們小巧，容易

安裝和卸載。

在Windows下的大部分程序員都使用VS，不過考慮到初學者下載、安裝和運行VS的成本，

本書約定：在Windows下使用C-Free來運行C語言。另外，C語言的絕大部分內容是通用的，

不針對具體的編譯器，讀者也可以用DevC++、Code::Blocks等其他編譯器運行程序。

第1章C語言基礎知識3

1.1.4C程序的基本結構

任何一種程序設計語言都具有特定的語法規(guī)則和規(guī)定的表達方法。一個程序只有嚴格按照

語言規(guī)定的語法和表達方式編寫，才能保證編寫的程序在計算機中能正確地執(zhí)行，同時也便于

閱讀和理解。

為了方便讀者了解C語言程序的形式和結構，下面介紹兩個簡單的C語言程序。

【例1-1】編寫程序，在屏幕上輸出字符串“Hello,World!”。

1/*輸出Hello，World！*/

2#include<stdio.h>包含庫文件“stdio.h”

3intmain()

4{