C语言第2章C的基础知识.ppt

第2章 C语言基础,华北电力大学 计算机系,C 语言程序设计,C语言基础,2,本章主要内容,本章介绍C语言的基础，包括： 数据类型 运算符和表达式 均是程序设计的基本知识 为什么讨论这些知识？,通常程序要对数据进行操作处理： 处理的对象是数据 通过运算符和表达式进行操作,3,例如：,【例2.1】计算圆的面积，半径为 5 cm。 程序如下：,void main( ) float r, area ; r=5 ; area=3.14*r*r; printf (“%fn “, area) ; ,运算结果是输出圆的面积：78.500000,程序中用到的数据：r、area、5、3.14 对数据进行的运算：* 、=,4,分析：,计算机操作处理时，要完成以下工作： 数据r和area是变量，在内存中需要给半径 r 和运算结果 area 开辟存储空间，存放它们的值。应该留多大的地方来存放它们的值？ 数据 5 和 3.14 是常量与 r 、area 不同，它们是在编写程序时就给出确定的值，在运算过程中不会改变。这样的数计算机怎么处理？ 对整数 5 和小数3.14 ，计算机存放时是否有区别？,涉及数据类型 的基本知识,5,C语言的数据类型,C数据类型,本章讨论 基本类型数据,6,2.1.1 整型数据,1整型数据的类型 基本整型数据 int ，分配 4 Byte 短整型数据 short int，分配 2 Byte 长整型数据 long int，分配 4 Byte 整型数据均以二进制补码形式存储,问题： 为什么要采用补码？ 如何表示？,7,计算机中正、负数的表示,例如：109 (1101101)2 要区别：109 和 109 方法是：将符号也数码化 即： 正的符号 用 0 表示 负的符号 用 1 表示, 计算机中的整数表示方法是： 符号位二进制数值(以 8bit 为例) 109 110 1101 0110 1101 109 110 1101 1110 1101,8,问题：计算机计算复杂化,例如计算： （-19）+（+22） 1001 0011 + 0001 0110,解决的方法是： 使用补码的表示方法（按前述表示的编码称为原码），即能将减法一律转换为加法。,需要判断符号是否相同： 如果相同，结果符号不变，并进行绝对值相加 如果不同，结果取绝对值大的数的符号，并进行绝对值相减,9,原码、反码和补码,正数：原码、反码、补码相同 符号位为0，数值为对应的二进制数。 109,01101101原 = 01101101反 = 01101101补 负数： 原码符号位为1，数值为绝对值的二进制数 109 11101101原 反码符号位为1，数值为绝对值的二进制数各位变反 109 10010010反 补码符号位为1，数值为绝对值的二进制数各位变反加1 109 10010011补,10,用补码计算,例如计算： （-19）+（+22） 1110 1101 + 0001 0110= 0000 0011 （0000 0011）2= 3,11,2. 有符号和无符号整型数据,有符号的整型数据 int 无符号的整型数据 unsigned int 区别是将最高位看作符号位还是数据位,例如： 1111 1111 1010 1000 作为有符号数使用时，最高为符号位 为负数，值是：- 88（再求一次补） 作为无符号数使用时，最高为数据位 为无符号的数，值是：65448,12,例如：,void main( ) int m; m= 65448; printf(“nm=%dn“,m); printf(“m=%un“,m); ,输出结果： m=-88 m=65448,按有符号数输出,按无符号数输出,13,整型数据的类型及规定,方括号表示可选项 int 分配4 Byte，long分配4 Byte,14,2.1.2 实型数据,1实型数据的类型 单精度实型数据 float，分配4 Byte 双精度实型数据double，分配 8 Byte 2实型数据的存储,15,实型数据的类型及规定,C标准并未具体规定各种实型数据所占字节数，也不规定具体小数和指数部分的位数。 一般而言，小数部分位数多，数据表示的有效数字多，精度就高；而指数部分位数多，则表示的数据范围更大。,有效数字的意义？,16,2.1.3 字符型数据,字符型数据char，分配 1 Byte 字符型数据是指字母、数字、各种符号等用ASCII值表示的字符 例如 a 是一个char类型数据，称作字符常量，存储：,0 1 1 0 0 0 0 1,2.1.4 空类型,空类型void 通常与指针或函数结合使用,17,2.2 常量、变量与标准函数,主要内容： 常量 变量 标准库函数,18,2.2.1 常量,在运行程序的过程中值保持不变的量 1整型常量 十进制：09 八进制：07，以 0开头 十六进制：09，AF/af，以 0x或 0X 开头,例如： 100 -8 0 +123 010 024 0100 073 0x38 0x10 0X10 0XFF 0x0a,19,1. 整型常量,整型常量的类型： 根据值大小默认类型 整型常量后面加l或L，则认为是long int型 例如：123 123L、032、432l、0x100l,注意： 十六进制常量中可以使用大写字母AF，也可以使用小写字母af。 八进制常量中不能出现数字 8 或 9 例如：018、0921非法,20,2. 实型常量,十进制形式 1.0 1. +12.0 -12.0 0.0 指数形式 1e3 1.8e-3 -123E-6 -.1E-3,指数只能是整数，而尾数则可以是整数也可以是小数 ，无论指数或尾数均不能省略 例如：1e、E.5、E-3 非法 实型常量的类型：默认为double型，后面加F（或f），则强调表示该数是float类型 例如：3.5f、1e2F,21,3. 字符型常量,字符常量 单引号括起来的单个字符 例如：a、A 、+ 、3、 等 转义字符常量 单引号括起来的 与规定字符组合，例如：,如102表示B,如x47表示G,22,4. 字符串常量,用双引号括起的一个字符序列 例如：“ABC“、“12“、“a“、 “nt “ “nGood morning“ 、 “ 字符串常量的长度 ： 所包含的字符个数 字符串常量的存储方式：,所占存储单元数：串长度1 例如：,字符串 结束标记,23,4. 字符串常量(续),如果反斜杠和双引号作为字符串中的有效字符，则必须使用转义字符。 例: C:msdosv6.22 “C: msdos v6.22 “ I say:“Goodbye!“ “I say:“Goodbye!“ “ 如果要表示单引号字符，必须用转义字符。 ,24,字符常量 A 与字符串常量 “ A “的区别：,（1）定界符不同： 字符常量使用单引号A ， 而字符串常量使用双引号 “ A “ ； （2）长度不同： 字符常量的长度固定为1，而字符串常量的长度，可以是0，也可以是某个整数； （3）存储要求不同： 字符常量存储的是字符的ASCII码值， 字符串常量，除了要存储有效的字符外，还要存储一个结束标志 0 。,25,5. 符号常量,以标识符来代表的常量 事先由编译预处理命令define定义 编译时先由系统替换为它所代表的常量，再进行编译 例如：,#define LEN 2.5 void main( ) float a,b; a= 2*3.14 *LEN; b=3.14*LEN*LEN; printf(“a=%f,b=%fn“,a,b); ,编译前系统进行替换,26,5. 符号常量,void main( ) float a,b; a= 2*3.14 *2.5; b=3.14*2.5*2.5; printf(“a=%f, b=%fn“,a,b); ,define是编译预处理命令，必须以“#”开头 后面不能加分号。 编译预处理命令在后面讨论。,替换为,27,2.2.2 变量,1. 变量的有关概念 在程序运行过程中，其值可以改变的数据，称为变量，变量用标识符表示，称为变量名 变量必须“先定义后使用” 系统为变量分配存储单元，存储变量的值 编写程序时通过变量名来存、取变量值,28,2. 变量定义,变量定义的一般格式： 数据类型说明符 变量列表； 例如：int i; long k, m; float x,y; char ch1,ch2;,必须使用合法的标识符作变量名 不能使用关键字为变量命名,29,3. 变量的初始化：,在说明变量的同时对变量赋初值。 例如：int a=5,b=10+2; double x=23.568,y ; char ch1=a,ch2=66,ch3=142; 错误的初始化： int a=3+b, b=5； float m=n=23.16；,30,系统为变量分配存储空间示意图,内存：内存是由一系列字节组成的，每个字节都有一个唯一的地址编码。 例如：short int x; 系统为变量x在内存中分配的存储空间是连续的两个字节。,其中：1001和1002是字节的编码，第1个字节的编码1001称为变量x的地址，表示为&x。即&x的值为1001。,31,系统为变量分配存储空间示意图,例如：float y; 系统为变量y在内存中分配的存储空间是连续的4个字节。 例如：,其中：2001到2004是字节的编码，第1个字节的编码2001称为变量y的地址，表示为&y。即&y的值为2001。,32,2.2.3 标准库函数,由C编译系统定义的一种函数，存放在系统函数库中，用户可以根据需要随时调用 常用函数 如：printf、scanf、fabs、sqrt、sin、 (常用数学函数参见教材 附录 ) 函数调用形式： 函数名（参数表） 例如：putchar(a) sqrt(x) getchar();,33,2.3 运算符和表达式,主要内容： 算术运算符和算术表达式 赋值运算符和赋值表达式 关系运算符和关系表达式 逻辑运算符和逻辑表达式 位运算符和位运算表达式 条件运算符和条件表达式 逗号运算符和逗号表达式 其他运算符及其运算,34,要求掌握：,每种表达式的运算符 运算符的优先级和结合性 每种表达式值的特点和值的数据类型 表达式的命名,35,学习运算符要注意： 1 运算符功能 2 与运算量关系 要求运算量个数 要求运算量类型 3 运算符优先级别 4 结合方向 5 结果的类型,36,运算符的有关概念,作用： 对运算对象完成规定的操作运算 类型： 按运算对象分： 单目、双目、三目 按功能分： 算术、赋值、关系、逻辑 条件、逗号、位、其他,37,运算符的优先级和结合性,优先级 指各种运算符号的运算优先顺序 当一个表达式中出现多个运算符时，表达式的求值运算按运算符的优先级别从高到低的顺序执行 例如：算术运算优先于关系运算,如：a+bc 算术运算中先 * / 后 + -,如：a+b*c,优先级的应用 当一个运算对象的两侧运算符的优先级不相同时，先处理优先级高的运算符，再处理优先级低的运算符。 例如： a*b-4 先计算a*b ，再计算减法。 a-b*4 先计算b*4 ，再计算减法。,38,运算符的优先级和结合性,结合性 指运算符号和运算对象的结合方向 分为：从左向右(左结合)和从右向左(右结合) 例如：算术运算符为左结合 a-b+4 赋值运算符为右结合 a= b = 5 结合性的应用 当一个运算对象两侧运算符的优先级相同时，根据结合性来决定先处理哪个运算符 如：a*b/c 左结合：先计算乘法，再计算除法 （ C语言规定见教材 附录）,39,本章涉及的运算符,+ - * / % + - + - = += -= *= /= %= &= |= = = = ?: , & sizeof(数据类型标识符),40,表达式的有关概念,什么是表达式 由运算符将运算对象连接成的式子，它描述了一个具体的求值运算过程。 计算表达式的值 按照运算符的运算规则求值 求值时注意运算符的优先级和结合性 表达式值的类型 自动转换(由系统完成) 强制转换（由用户编程实现）,41,例如：,表达式： 150+b*2-12.456 （算术表达式） b=(+a)-2（赋值表达式） a /= a *= (a = 2) （赋值表达式） f=abc （赋值表达式） -a |+b&c+ （逻辑表达式） ab ? a : b （条件表达式） a=3,a+=3,a*a （逗号表达式） a+b4 （关系表达式）,表达式的命名：按运算符级别最低的来命名,42,算术运算,算术运算符的优先级,没有乘方运算符，要计算a3要写作 a*a*a 的连乘，或用标准库函数 pow(a, 3) “/”的运算对象可为各种类型数据，但是当进行两个整型数据相除时，运算结果也是整型数据 “%”要求运算对象必须是整型数据，功能是求两数相除的余数，余数的符号与被除数的符号相同,43,算术表达式中的乘号不能省略，适当添加圆括号。 如：数学表达式：1/2(a+b) 对应的C表达式为：1.0/2*(a+b) 如：数学表达式： 对应的C表达式为: ( a+b)/(c-d),44,自增自减运算,+ -是单目运算符 有前缀和后缀两种形式 前缀形式: 先自增(自减)再引用； 后缀形式: 先引用再自增(自减)； 功能： 前缀形式 + a 等价于 a = a + 1 - a 等价于 a = a 1 后缀形式 a + 等价于 a = a + 1 a - 等价于 a = a 1,表达式的值会不同,45,例如：,当 a5 时 +a 表达式的值为 6，且 a6 a+ 表达式的值为5 ，且 a6 b=+a 等价于 a=a+1； b=a 表达式的值为6，且 a=6, b=6 b=a+ 等价于 b=a; a=a+1 表达式的值为5，且 a=6, b=5,46,说明：,+ 和 - 的运算对象只能是变量（或运算结果是变量的表达式）, 不能是常量（或运算结果是数值的表达式）。 例如： 5+、(a+2)+ 不合法。 具有右结合性，结合方向为从右到左。 例如： a+ 等价于 -(a+) 如果有多个运算符连续出现时，C系统尽可能多的从左到右将字符组合成一个运算符 例如： i + j 等价于 ( i+)+j -i+-j 等价于 -(i+)+(-j),47,赋值运算,赋值运算符(右结合） = += -= *= /= %= &= |= = = = 赋值表达式 将表达式的值存入变量对应的内存单元中 m=12 b=(+a)-2 m%=3+n 等价于 m=m%(3+n) x *= (x = 5) 等价于 x=x*(x=5),48,说明：,赋值号左边必须是变量，右边可以是C语言任意合法的表达式 例如：n= t +210 等价于：a= (b=( (b*c)10) ) 赋值号与数学中的等号含义不同 例如：数学中 a=b 等价于 b=a C语言中 a=b 不等价于 b=a,49,关系运算,关系运算符 (左结合） = =c 等价于 a = ( b=c ) 与 (a=b)=c 不等价 关系运算符优先于赋值，低于算术,50,说明：,关系运算的结果是1或者0。C语言用数值 1 表示逻辑真， 0 表示逻辑假 例如： 75 的值是 1，57 的值是 0 ab的值是 0， ab 的值是1 即关系表达式的值：0 或1 实型数可进行大于或小于比较，但通常不进行 = 或 != 的关系运算（为什么）,51,逻辑运算符,逻辑运算符 ！ & | 优先级 高 低 逻辑运算符的运算规则,52,逻辑表达式,逻辑表达式 用逻辑运算符将运算对象连接成的式子 例如：0&b a &b | c&d a | b-5 | c/4 !x+y = z 逻辑运算符的优先级 和结合性： !是单目运算符，右结合，高于算术 & 和 | 是双目运算符，左结合，高于赋值运算符，低于关系运算符,53,逻辑运算规则,从左到右依次进行逻辑计算 运算对象为非0表示逻辑真 运算对象为 0 表示逻辑假 逻辑运算的结果为 0 或 1 例如设：a=15，b=0，c=-2 a & b & c 结果为0 a | b | c 结果为1 (a+c) | b & c 结果为1,54,逻辑运算规则（续）,运算按照从左至右的顺序进行，一旦能够确定逻辑表达式的值，就立即结束运算 逻辑运算的短路性质 例如设：a=1，b=0，c=-2 a & b & c,(a+) | + b& -c,为 0，运算终止，表达式值为 0,为非0，运算终止，表达式值为 1 且a为2，b为0，c为-2 (b,c保持原值),55,关系与逻辑运算符的应用,表示数学公式abc 判断a, b, c三条线段能否组成一个三角形 a, b不同时为负,a+bc & a+cb & b+ca,a=0 | b=0 !(a=0)|(a=0&b=0&b=0),ab & bc,56,位运算符, & | ,位运算符的运算对象只能是整型数据或字符型数据，不能是实型数据 运算对象一律按二进制补码参加运算，并按位进行运算 位运算的结果是一个整型数据,低于单目、算术运算符，高于其他运算符,低于单目、算术和关系运算符，高于其他运算符,57,位逻辑运算符的运算规则,假设ai和bi均是一个二进制位（bit）,例如：假设a=10，b=010 求a&b、 a | b、 ab、a,58,程序如下：,int main( ) int a=10, b=010; printf(“%d %dn“, a ,输出结果： 8 10 2 -11,0000 0000 0000 1010 & 0000 0000 0000 1000 0000 0000 0000 1000 即：a&b的值是8,59,移位运算,例如： ab-1 等价于 (a+8)(b-1),例如：假设a=10，b=2，求ab-1,int main( ) int a=10, b=2; printf(“%d %dn“, ab-1); return 0; ,输出结果： 40 9,请自行分析 运行结果,60,条件表达式运算,条件运算符：？ ： 条件表达式的一般形式 表达式1 ? 表达式2 : 表达式3 例如：m=10 & b20 ? a : b x=3+a5 ? 100 : 200,C语言中唯一的三目运算符，要正确区分用 ？和 ：分隔的表达式 涉及条件运算符的优先级与结合性,61,条件运算符优先级,条件运算符优先级高于赋值、逗号运算符，低于其他运算符 例如： m=10 & b20 ? a : b x=3+a5 ? 100 : 200,等价于：(mn) ?(x) :(a+3),等价于：(a+=10 & b20) ? a : b,等价于：x= ( 3+a5 ) ? 100 : 200 ),62,条件运算符的结合性,条件运算符具有右结合性 当一个表达式中出现多个条件运算符时，应该将位于最右边的问号与离它最近的冒号配对，并按这一原则正确区分各条件运算符的运算对象。,例如：wx ? x+w : xy ? x : y 与 wx ? x+w : ( xy ? x : y) 等价 与 (wx ? x+w : xy) ? x : y 不等价,63,逗号表达式运算,逗号表达式的一般形式 表达式1，表达式2，表达式n 逗号表达式的值 从左向右，依次对表达式求值，最后得到表达式n 的值就是逗号表达式的值,64,逗号表达式运算,例如： a=5, a+, a* 3 表达式值为 18，且a=6 t=1, t+5, t+ 表达式值为 1，且t=2 x=(a=3*5, a*4 ) 赋值表达式的值为60，且x=60, a=15,65,取地址运算符 &,为单目运算符 运算对象只能是变量 运算结果是变量的存储地址 例如有定义： int a , student; char ch; 可以对变量a