C程序设计教程第1章——C概述.ppt

,C+ 程序设计教程,闵联营 何克右编著,参考书： 1.Bjarne Stroustrup,. The C + Promgramming Language 2.钱能，C+程序设计教程，清华大学出版社,第1章 C+概述,计算机的工作是通过执行计算机程序来体现的。 计算机程序：是用计算机能识别的程序设计语言编写的动作序列。 机器语言：早期的程序设计语言是由二进制符号串组成的机器语言，即计算机的指令系统，这也是计算机唯一能识别的语言。这种语言的优点是执行速度快、效率高，缺点是难于编写、阅读，不便移植、交流，因没有结构，也不适合编写大型的系统程序和应用程序。 汇编语言： 基于机器语言的缺点，人们采用了一种称为助记符的形式来表示机器语言，这就是汇编语言，它比机器语言进了一步，但其本质并无改变，所以机器语言所具有的缺点仍然存在。 以上两种均为低级程序设计语言。,一、 程序、程序设计语言及其发展,1.1 C+的发展和特点,高级语言： 为了解决上述矛盾，人们又发展了一类新的程序设计语言，即算法语言（又称高级语言），它能够较好地描述和解决实际程序设计问题，克服低级语言的上述缺点。如ALGOL60 以及FORTRAN、COBOL、PASCAL等，但这些语言有一个共同的缺陷就是对机器硬件的操作不太方便，不适合编写大型的系统程序。,C+语言的诞生：人们希望找到一种既能够较好地描述和解决实际程序设计问题，同时又能方便地操作机器硬件的高级语言，从而能够方便地编写大型的系统程序。 基于这样一种应用要求，C语言应运诞生了，它是一种应用非常广泛的高级程序设计语言。1980年美国贝尔实现室的Bjarne Stroustrup等对C语言进行了改进和扩充，从而产生了目前最为流行的程序设计语言C+。,程序设计： 程序设计即是用计算机能识别的程序设计语言把解决问题的方案编写成计算机可执行的计算机程序。这包括对解决方案的解决步骤的设计（算法设计）以及对解决步骤中涉及的加工对象（数据）的组织（数据结构）。 因此，人们把程序定义为： 程序=算法+数据结构 在面向对象程序设计方法产生后，人们把程序定义为： 程序=对象+对象+ 即程序是许多对象在计算机中相继表现自己，而对象又是一个个程序实体。,C语言是在B语言的基础上发展起来的。 ALGOL60的诞生： 它的根源可以追溯到ALGOL60。ALGOL60是1960年出现的一种面向过程的高级语言，它离硬件比较远，不适合编写系统程序。 CPL语言的出现： 1963年英国剑桥大学推出了意在更接近硬件的CPL（Combined Programming Language）语言。由于CPL语言规模较大，难以实现， BCPL的诞生： 1967年英国剑桥大学的Matin Richards对CPL语言作了简化，推出了BCPL（Basic Combined Programming Language）语言。,二、 C与C+的发展及特点,B语言的产生： 同年，美国贝尔实验室的K.Thompson在BCPL的基础上进一步作了简化，设计出了简单而又接近硬件的B语言，并用B语言写了一个Unix操作系统。由于B语言过于简单，功能有限，且目标代码运行速度慢。 C语言的诞生： 1972年，美国贝尔实验室的D.M.Ritchie在B语言的基础上设计出了C语言，并在第二年和K.Thompson合作用C语言重写了Unix操作系统。现在的Unix操作系统就是在此基础上发展起来的。 C+的出现： 1980年美国贝尔实现室的Bjarne Stroustrup等对C语言进行了改进和扩充，并引入了类的概念，加入了运算符的重载等，从而产生了目前最为流行的程序设计语言C+。,C语言的特点主要有： 1）简洁、紧凑、灵活，使用方便（32个关键字，9种控制语句） 2）运算符丰富（34种运算符） 3）数据结构丰富 4）具有结构化的控制语句（如if_else、while、do_while、 for 、switch等语句），用函数作为程序的模块单位， 便于实现程序的模块化。 5）语法限制不太严格，程序设计自由度大。 6）允许直接访问物理地址，可以直接操作硬件。 7）生成的目标代码质量高，程序执行效率高。 8）可移植性好。 C语言是一种理想的结构化程序设计语言。,随着计算机软硬件的飞速发展，程序设计技术为适应这种发展的要求也在快速提高，程序设计方法也就不断地探索出新，从过去的结构化程序设计方法（面向过程）演化到现在的面向对象程序设计方法，程序设计语言也就必须要适应这种发展的要求。 C+即是在C语言的基础上发展起来的一种面向对象的程序设计语言，它包括两部分，即过程化部分和面向对象部分。其过程化部分其实就是C，相当于高版本的C。 由于教学时数的安排和后续课程的设置，我们这门课主要学习C+的过程化部分，而面向对象部分则留待面向对象程序设计课程学习。,C+的特点 C+完全兼容C，具有C语言的“简捷、紧凑，运算符丰富，可直接访问机器的物理地址，使用灵活方便，程序书写形式自由”的特点。 C+是一种面向对象的程序设计语言，如类、继承、虚函数、模板和包容器类等等。它使程序的各个模块间更具独立性，程序的可读性更好，代码结构更加合理，对设计和编制大型软件更为方便。 用C+设计的程序扩充性强。,1.2.1 一个最简单的C+程序 例1.1 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; 这个程序运行时会在屏幕上输出以下一行信息： This is a simple C+ program.,1. 2 C+程序的基本框架,一个最简单的C+程序 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; ,这是一个注释行。注释是程序编写者为读者作的一种说明，有助于提高程序的可读性。C+中提供了“行”和“块”两种注释方法。 (1)行注释的内容从双斜杠“/”开始到本行末尾结束，本程序中用到的就是行注释； (2)块注释的内容从符号“/*”开始到符号“*/”结束，例如： /* This is a simple C+ program. */,一个最简单的C+程序 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; ,这是C+的一个预处理命令，它以“#”开头以与C+语句相区别，行的末尾没有分号。 本行预处理命令“#include ”的作用是将头文件“iostream”的内容加入到程序中。,一个最简单的C+程序 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; ,这是命名空间声明。C+标准库中的类和函数是在命名空间std中声明的，因此程序中如果需要用到C+标准库，就需要用“using namespace std；”作声明，表示要用到命名空间std中的内容。,这是主函数的声明。每一个C+程序都必须有一个main函数，它是C+程序开始执行的入口。 无论主函数处于程序中的什么位置，其中的代码总是最先被执行。 main前面的int的作用是声明函数的类型为整型（标准C+规定main函数必须声明为int型，即此主函数带回一个整型的函数值）。,一个最简单的C+程序 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; ,一个最简单的C+程序 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; ,在主函数main的声明之后用花括号“ ”括起来的是函数主体部分。即函数体由“ ”括起来。,这是一条C+语句。它完成了此程序的主要功能，向屏幕上输出一行字符串。cout是C+中的标准输出流对象。cout在标准头文件iostream中被声明。“”是“插入运算符”，与cout配合使用，在本程序中它的作用是将运算符“”右侧的用双引号括起来的字符串“This is a simple C+ program.”和endl（换行）插入到输出流cout中。C+系统将输出流cout的内容输出到系统指定的设备（一般为显示器）中。本行末尾的分号“；”表示这条语句的结束。在C+中所有的语句都要以分号结束。,一个最简单的C+程序 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; ,这一行是return语句，它的功能是使主函数main结束并将整数0返回给运行此程序的操作系统。如果程序不能正常执行，则会自动向操作系统返回一个非零值，一般为-1。,1.2.2 结构化程序设计框架,在C+的结构化程序设计框架中，函数是程序的基本组成单元。程序的主体通常由若干函数定义构成。,函数是程序中完成一定功能的模块。各个函数之间通过参数、返回值和全局变量来进行通信。,当编写一个较大的程序时，可以把它按照功能逐级划分成许多相对独立的小模块，每个小模块的功能由一个函数实现，再通过适当的方法将这些函数组织在一起协同工作，就能够完成整个程序所规定的任务。这种方法体现出了结构化程序设计中“功能分解，逐步求精”的思想。,使用结构化程序设计方法编写出的C+程序包括一个主函数main和若干用户定义函数。主函数由操作系统调用，它是整个程序的入口。在主函数中调用其它函数，其它函数之间也可以互相调用，并且同一个函数可以被一个函数或多个函数调用任意多次。,下图是一个程序中函数调用的示意图：,例1.2 输入两个整数，求它们的最大值。 #include / 预处理命令 using namespace std; / 命名空间声明 int max(int,int); / 声明函数max，该函数有两个整型形参，函数返回值为整型 int main() / 主函数 / 主函数体开始 int a,b,m; / 定义三个整型变量a、b和m / C+中变量必须先定义，后使用,cinab; / 输入变量a和b的值 m=max(a,b); / 调用max函数，将得到的值赋给m couty) z=x; / if语句，如果x大于y，则将x的值赋给z else z=y; / 否则，将y的值赋给z return (z); / 将z的值返回，通过max带回调用处 ,一般来说，一个C+程序的结构化程序框架可以表示为： ,函数的声明,函数的定义,1. C+程序的实现过程一般要经过编辑、编译、连接和运行四个步骤。,1. 3 C+程序的开发过程,(1)编辑 所谓编辑就是将写好的C+源程序录入到计算机中，生成磁盘文件的过程，这些文件的扩展名一般为.cpp（但保存C+头文件时应以.h为扩展名）。,（2）编译 所谓编译是使用编译系统提供的编译程序对源程序（即.cpp）文件进行编译，编译时先生成一个汇编语言程序，然后将汇编语言程序翻译成目标文件，该文件的扩展名为.obj。 如果一个C+程序时由多个源文件组成的，则应该将它们分别进行编译，形成多个目标文件。