C語言程序設(shè)計(jì)教程

普通高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育“十四五”系列教材

C語言程序設(shè)計(jì)教程

郭一晶薛春艷◎主編

高鳳強(qiáng)邱義陳炳飛張思民◎副主編

內(nèi)容簡介

Ｃ語言是應(yīng)用較廣泛的一門程序設(shè)計(jì)語言。本書注重可讀性和實(shí)用性，配備了大量經(jīng)過精

心篩選的例題，既能幫助學(xué)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(diǎn)進(jìn)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(jié)構(gòu)體、共用體和枚舉類型、文件讀/寫操作等內(nèi)容。本書配有輔導(dǎo)教材《C語言

程序設(shè)計(jì)習(xí)題解析》。

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

人員自學(xué)使用的參考書。

圖書在版編目（CIP）數(shù)據(jù)

C語言程序設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)基礎(chǔ)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(shè)計(jì)-

高等學(xué)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(shè)計(jì)教程

作者：郭一晶薛春艷

策劃：賈星編輯部電話：（010）63549501

責(zé)任編輯：賈星賈淑媛

封面制作：劉穎

責(zé)任校對：孫玫

責(zé)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(wù)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?jǐn)?shù)：451千

書號：ISBN978-7-113-29102-0

定價(jià)：49.00元

版權(quán)所有侵權(quán)必究

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

打擊盜版舉報(bào)電話：（010）63549461

前言

C語言是目前應(yīng)用較廣泛的一門程序設(shè)計(jì)語言，長期以來，一直受到編程人員的喜愛。學(xué)

生如何學(xué)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(diǎn)：

（1）簡明易懂。本書在敘述方式上盡可能淺顯易懂，用人們?nèi)粘Ｉ钪械睦踊驁D示來

加以說明，并用大量短小的例題進(jìn)行分析解釋。

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

（3）對每一個(gè)例題均進(jìn)行了詳細(xì)分析和解釋，既可以幫助讀者學(xué)習(xí)理解知識和概念，大

大降低學(xué)習(xí)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(gè)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?qū)懗龈哔|(zhì)量的代碼，能夠進(jìn)行應(yīng)用領(lǐng)域編程，能夠進(jìn)行簡單

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

映射，就能夠解決大多數(shù)的實(shí)際應(yīng)用問題。

（5）注意與其他課程的銜接。在書中對學(xué)生以后學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、

單片機(jī)設(shè)計(jì)、嵌入式開發(fā)編程、軟件工程等課程進(jìn)行了鋪墊和延伸，有助于學(xué)生過渡到后續(xù)課

程的學(xué)習(xí)。

C語言的教學(xué)應(yīng)該強(qiáng)調(diào)教學(xué)實(shí)施過程、知識積累的過程、能力培養(yǎng)的過程，使學(xué)生能快樂

地學(xué)習(xí)，使每一個(gè)學(xué)生喜歡本課程，掌握程序設(shè)計(jì)的思想和方法，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程過程中

享受到程序設(shè)計(jì)的樂趣，培養(yǎng)學(xué)生在各專業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決問題的意識和能力。應(yīng)該說，

學(xué)習(xí)任何一種編程語言都有一定難度。因此，要強(qiáng)調(diào)動手實(shí)踐，多編寫、多練習(xí)，熟能生巧，

從學(xué)習(xí)中體驗(yàn)到程序設(shè)計(jì)的樂趣和成功的喜悅，增強(qiáng)學(xué)習(xí)信心。

本書共分8章，其各章內(nèi)容簡介如下：

第1章主要介紹C語言的發(fā)展歷史和特點(diǎn)，并對C語言的基本結(jié)構(gòu)和調(diào)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(diǎn)型）、常用的運(yùn)算符（算術(shù)

運(yùn)算符、賦值運(yùn)算符、逗號運(yùn)算符、位運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符和邏輯運(yùn)算符）及常用的表達(dá)式等。

第3章主要介紹程序控制結(jié)構(gòu)中的順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用。

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

應(yīng)用。

2C語言程序設(shè)計(jì)教程

第5章主要介紹指針的概念及指針的應(yīng)用。

第6章主要介紹函數(shù)定義和調(diào)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(jié)構(gòu)體、共用體和枚舉類型及這些構(gòu)造類型的應(yīng)用。

第8章主要介紹輸入/輸出流及文件的讀/寫操作等內(nèi)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(xí)題解答及電子課件以幫助讀者學(xué)習(xí)。本書配有輔導(dǎo)教材《C語言程序設(shè)計(jì)

習(xí)題解析》（薛春艷，郭一晶），與主教材相呼應(yīng)，以更好地達(dá)到教學(xué)效果。本套教材的編者均

為多年從事大學(xué)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)的教師，具有豐富的教學(xué)及程序設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

本書由郭一晶、薛春艷任主編，高鳳強(qiáng)、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(qiáng)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(shí)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(chǔ)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(diǎn)............................................................................................................1

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

1.1.4C程序的基本結(jié)構(gòu).....................................................................................................3

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

1.2.1C語言程序的編寫和運(yùn)行.........................................................................................5

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

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

小結(jié)..............................................................................................................................................22

習(xí)題1...........................................................................................................................................22

第2章C語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ).............................................................................................23

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

2.1.1標(biāo)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(yùn)算符和表達(dá)式.................................................................................................................37

2.3.1算術(shù)運(yùn)算符和算術(shù)表達(dá)式......................................................................................37

2.3.2賦值運(yùn)算符和賦值表達(dá)式......................................................................................39

2.3.3逗號運(yùn)算符和逗號表達(dá)式......................................................................................41

2.3.4運(yùn)算符的優(yōu)先級......................................................................................................42

2.4位運(yùn)算符與位運(yùn)算.............................................................................................................44

2.5關(guān)系表達(dá)式與邏輯表達(dá)式.................................................................................................49

2.5.1關(guān)系運(yùn)算符和關(guān)系表達(dá)式......................................................................................49

2.5.2邏輯運(yùn)算符和邏輯表達(dá)式......................................................................................49

小結(jié)..............................................................................................................................................51

習(xí)題2...........................................................................................................................................51

第3章C語言程序的控制結(jié)構(gòu)..........................................................................................55

3.1順序結(jié)構(gòu).............................................................................................................................55

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

2C語言程序設(shè)計(jì)教程

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

3.2選擇結(jié)構(gòu).............................................................................................................................57

3.2.1選擇結(jié)構(gòu)語句..........................................................................................................57

3.2.2條件表達(dá)式..............................................................................................................62

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

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

3.3循環(huán)結(jié)構(gòu).............................................................................................................................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(yīng)用.............................................................................................................................78

小結(jié)..............................................................................................................................................83

習(xí)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(yīng)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(yùn)算函數(shù)....................................................................................................107

4.4綜合應(yīng)用...........................................................................................................................112

小結(jié)............................................................................................................................................119

習(xí)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(nèi)存分配...................................................................................................................145

小結(jié)............................................................................................................................................148

習(xí)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(diào)用及分類...............................................................................................153

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

6.2.2函數(shù)的調(diào)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(shí)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(diào)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(biāo)準(zhǔn)函數(shù)簡介...................................................................................................................179

6.7綜合應(yīng)用...........................................................................................................................185

小結(jié)............................................................................................................................................188

習(xí)題6.........................................................................................................................................189

第7章結(jié)構(gòu)體與共用體...................................................................................................198

7.1結(jié)構(gòu)體類型.......................................................................................................................198

7.1.1結(jié)構(gòu)體類型的定義................................................................................................198

7.1.2結(jié)構(gòu)體變量的定義與引用....................................................................................199

7.1.3結(jié)構(gòu)體數(shù)組的定義與使用....................................................................................203

7.1.4結(jié)構(gòu)體類型指針....................................................................................................210

7.1.5結(jié)構(gòu)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(jié)點(diǎn)的查找....................................................................................................228

7.4.3鏈表結(jié)點(diǎn)的添加....................................................................................................230

7.4.4鏈表結(jié)點(diǎn)的刪除....................................................................................................235

小結(jié)............................................................................................................................................238

習(xí)題7.........................................................................................................................................239

4C語言程序設(shè)計(jì)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(guān)閉...........................................................................................................247

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

8.2.2文件關(guān)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(jìn)制文件讀/寫函數(shù)...........................................................................................255

8.3.5文件的隨機(jī)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(shí)例....................................................................................................263

小結(jié)............................................................................................................................................266

習(xí)題8.........................................................................................................................................267

第1章C語言基礎(chǔ)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(qiáng)的生命力，有著不同于其他語言

的特點(diǎn)。本章主要介紹C語言的發(fā)展歷史和特點(diǎn)，并對C語言的基本結(jié)構(gòu)和調(diào)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(shí)驗(yàn)室的D.M.Ritchie在B語言的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)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(bào)公司（AT&T）貝爾實(shí)驗(yàn)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(chǔ)，被稱為標(biāo)準(zhǔn)C。1983年，

美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（ANSI）根據(jù)C語言各種版本對C的發(fā)展和擴(kuò)充，制定了新的標(biāo)準(zhǔn)ANSI，

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

了一個(gè)新的C語言標(biāo)準(zhǔn)——C89。C語言編譯系統(tǒng)大多是以C89為基礎(chǔ)進(jìn)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(diǎn)

1．豐富的運(yùn)算符

計(jì)算是計(jì)算機(jī)的基本功能，因此一門程序設(shè)計(jì)語言對計(jì)算能力的運(yùn)用是非常重要的。C語

言提供了34種運(yùn)算符，計(jì)算類型極其豐富，其中包括了最基本的加減乘除運(yùn)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(qiáng)大的一個(gè)重要原因。C語言的數(shù)據(jù)類型有整型（int）、

實(shí)型（float）、字符型（char）、數(shù)組類型（int[]）、指針類型（void*）、結(jié)構(gòu)體類型（struct）、

共用體類型（union）等。正因?yàn)镃語言數(shù)據(jù)類型豐富，運(yùn)算能力極強(qiáng)，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(jìn)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(jìn)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(jìn)行操作。

4．高效率的目標(biāo)代碼

對比匯編語言，C語言可讀性好，易于調(diào)試、修改和移植，代碼質(zhì)量與匯編語言相當(dāng)。

2C語言程序設(shè)計(jì)教程

5．可移植性好

在一個(gè)運(yùn)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(gè)完全不同的

環(huán)境中運(yùn)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(jìn)制形式的機(jī)器指令。這時(shí)候就需要一個(gè)

工具，將C語言代碼轉(zhuǎn)換成CPU能夠識別的二進(jìn)制機(jī)器指令，也就是將代碼加工成.exe程序。

這個(gè)工具是一個(gè)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(cuò)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(shí)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(diào)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(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

（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(yīng)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(xué)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(shí)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(jì)算機(jī)配置低，運(yùn)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(rèn)使用MinGW（GCC編譯器的Windows版本）或者Cygwin

（Windows平臺上運(yùn)行的Linux模擬環(huán)境），不是真實(shí)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(xué)者下載、安裝和運(yùn)行VS的成本，

本書約定：在Windows下使用C-Free來運(yùn)行C語言。另外，C語言的絕大部分內(nèi)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(yùn)行程序。

第1章C語言基礎(chǔ)知識3

1.1.4C程序的基本結(jié)構(gòu)

任何一種程序設(shè)計(jì)語言都具有特定的語法規(guī)則和規(guī)定的表達(dá)方法。一個(gè)程序只有嚴(yán)格按照

語言規(guī)定的語法和表達(dá)方式編寫，才能保證編寫的程序在計(jì)算機(jī)中能正確地執(zhí)行，同時(shí)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(jié)構(gòu)，下面介紹兩個(gè)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{