C语言程序设计--第1讲

C语言程序设计,陈易明 E-mail: 1400311870,参考书 KR “C PROGRAMMING LANGUAGE ” 课时安排 理论课 ：32学时 上机训练：16学时 考核方式 平时考勤10%，上机报告20%，期末考试 70%,参考书与课时安排,课程要求,保持课堂安静，积极回答问题 课后复习 认真、独立、按时完成并提交作业 重视上机实践，有效利用上机时间,C语言如何快速入门？,1、多读源程序 ，多做练习 2、少问Why，多想How？,第一章 C语言概述,C语言发展历史 C语言基本特点 C语言程序结构 编译和运行程序,1.1 C语言发展历史 程序设计语言的发展,CPU指令系统，由0、1序列构成的指令码组成 如：10000000 加 10010000 减,用助记符号描述的指令系统 如 ADD A, B,面向机器的语言,程序设计关键是定义类，并由类派生对象,高级语言,面向开发者的语言 以接近人类语言的形式来表现： 具有标识符，关键字，数据类型等，按一定的规则组成程序代码，便于开发和维护，可读和开发性大大增强。,程序设计语言的发展史,ALGOL 60 (1960),BCPL (1967,剑桥大学),B (1969,贝尔实验室),C (1970,贝尔实验室),CPL (1963,剑桥大学),一种面向问题的高级语言，离硬件比较远，不适合用来编写系统程序。,“组合编程语言”（Combined Programming Language，CPL），它在Algol 60的基础上更接近于硬件，但规模较大，难以实现。,根据CPL简化，得到BCPL（Basic Combined Programming Language）语言。,在B的基础上设计出C语言,BCPL系统中删减了一些组件以便能运行在当时的小型计算机上。,一切从一个叫“Space Travel”的电子游戏开始,C语言的创世纪,1963年，麻省理工（MIT）、贝尔实验室和 通用（GM） 决定联合开发一个名为MULTICS操作系统，其设计目标是“公用计算服务系统”。 那时，计算机还很昂贵，主要是安装在一些政府部门、企业和科研机构，一般的家庭买不起，但有时人们又想使用计算机来完成一些计算任务。所以该项目的出发点是想提供一种计算服务，,MULTICS(multi service system) 对整个系统的资源进行管理。,MULTICS系统非常庞大、复杂，它的研制难度远远超出了人们的预料，因此，贝尔实验室和通用电器公司先后退出了这个项目。 在贝尔实验室退出该项目之前，它的一个研究员Ken Thompson在MULTICS操作系统上编写了一个名为“太空旅行”（space travel）的游戏，模拟了一个飞行员驾驶着一艘宇宙飞船在太阳系中遨游，并在各个星体上着陆。,空间大战（Spacewar） 第一款在电脑上支行的交互式游戏。 这款游戏运行在PDP-1上。,由于无法继续访问MULTICS操作系统， Thompson在贝尔实验室里找了一台没有人使用的PDP-7计算机，想把游戏程序移植到这台机器上。,当时计算机硬件所能执行的都是用机器语言来描述的指令，而对于不同类型的计算机来说，它们的机器语言是不一样的，所以在MULTICS系统上运行的程序，不能直接把它搬到PDP-7这种类型的计算机上去运行。,因此，Thompson就和贝尔实验室的另外一名研究员Dennis Ritchie，在一台GE-635计算机上，利用它的操作系统(GECOS) 所提供的一个交叉汇编器，把空间旅行游戏用PDP-7的汇编语言重新编写了一遍，并且生成PDP-7的机器语言指令，然后用穿孔纸带的形式把它转移到了PDP-7上面。 这样，就可以继续运行space travel这个游戏 。,Question 1:为什么不直接在PDP-7这台计算机上编程呢，而需要使用GE635来交叉汇编呢？,Answer：这台PDP-7计算机只有硬件而没有任何软件，是一台光秃秃的计算机，连汇编程序都没有。要编程，只能直接使用机器语言。但机器语言都是一些0、1字符串，编程非常麻烦，所以没有人愿意使用。,Question 2: 为什么会有一台没有人用的PDP-7，而且只有硬件没有软件？,当时，计算机水平还很落后，很多研究小组申请项目研制计算机，仅仅是针对硬件架构，当计算机做好后，测试性能后项目组的任务就完成了，然后再研制更新的计算机。 如果有需要，则用机器语言编写程序，然后在纸带上打上孔，让计算机读入（有孔、无孔，分别代表1、0） 。,Question 3: 既然用GE635来编程，为什么不直接用来玩游戏呢？,Answer：1个字： “贵”， 2个字：“很贵”， 3个字：“非常贵”， 6个字：“不是一般的贵”！,玩一小时游戏花费75美元（当时价值25桶石油）, 按现在100美元/桶石油计算，约25000美元）。,后来，Thompson觉得这台PDP-7计算机空在那里有点可惜，所以就和Ritchie等人开始为它编写一个新的操作系统。 他们先是写好了这个操作系统的文件系统和一组基本的软件工具，然后再编写了一个PDP-7汇编语言的编译器。有了这些软件工具后，就能直接在PDP-7上编程了。 到了1970年，这个操作系统的基本元素都已经完成了，他们给系统起了一个名字，就是UNIX。,到了1970年的夏季，Ken Thompson申请到了一台新的、功能更强大的机器PDP-11，因此需要把UNIX系统从PDP-7移植到PDP-11上面去 这项工作非常的烦琐，因为整个系统都是用汇编语言来编写的，需要把每一条PDP-7汇编语言指令都转换为相应的PDP-11汇编语言指令，工作量非常大。 更重要的是，这种移植工作是一次性的，如果以后又来了一台新的机器，那么整个移植工作又得重新来过，所以这是一个很大的问题。,Thompson与Dennis Ritchie为了提高UNIX操作系统的可移植性，想要用某种高级语言来重写整个系统。 但是采用哪一种高级语言来做这件事呢？ 他们的想法是自己去设计一种高级语言，对于当时完全以汇编语言来开发程序的年代，他们的想法算是相当的疯狂的。,一开始他们想尝试用Fortran，可是失败了。 接着他们以BCPL语言为基础，又作了进一步的简化，设计出很简单而且很接近硬件的B语言，这个名称取自于BCPL的第一个字母。 但是B语言过于简单，是一种没有数据类型的语言，功能很有限。因此，当他试图用B语言来重写UNIX操作系统时，效果并不太好。,到了1972年，Ritchie在B语言的基础上又设计出了C语言，这个名称取自于BCPL的第二个字母。 C语言既保持了BCPL和B语言的精炼、接近硬件等优点，又克服了它们过于简单、数据无类型等缺点，所以很快就成为研究小组内部的首选编程语言。 后来，Ritchie和Thompson两个人合作，成功地用C语言重写了Unix的第三版内核。这样，以后再需要移植的时候，就方便多了，大部分的系统代码都无需改动。,Ken Thompson和Dennis Ritchie于1974年7月在 the Communications of the ACM上 发表了第一篇关于 Unix的文章 “The UNIX Time Sharing System”。 这篇文章引起了学术界的广泛关注。Unix第五版以源代码“仅用于教育目的”的协议，提供给各大学作为教学之用。各大公司开始对Unix进行了各种各样的改进和扩展。于是，Unix开始广泛流行。 随着UNIX系统日益广泛的使用，C语言也得到迅速地推广。 C语言和UNIX系统关系非常密切，在发展过程中它们是相辅相成的。,C语言的发展史告诉我们：,1）游戏是推动计算机软件技术发展的重大推动力！ 2）玩游戏是很耗钱和费时间的。 3）适量游戏有助于身心健康，并能极大促进电脑水平的提高。,Ritchie和Thompson在开发UNIX,当时很贵的游戏机，绝对的“发烧级”,接受美国国家技术勋章,游戏玩家的终极梦想， 传说中的神器 声望100,000,Thompson（左）和Ritchie（中）于1999年接受前美国总统克林顿授予的国家技术勋章,Brian.W.Kernighan和Dennis.M.Ritchie合著了著名的“THE C PROGRAMMING LANGUAGE”一书。通常简称为K&R，也有人称之为K&R标准。 在K&R中并没有定义一个完整的C 语言标准，后来由美国国家标准协会（American National Standards Institute, ANSI）在此基础上制定了一个C 语言标准，于1983年发表。通常称之为ANSI C。,C 语言标准,Brian WKernighan 贝尔实验室计算科学研究中心高级研究人员，普林斯顿大学计算机系教授，著名的计算机科学家。他参加了UNIX系统、C语言、AWK语言和许多其他系统的开发，同时出版了许多在计算机领域具有影响的著作。,语言版本,目前最流行的语言有以下几种： Microsoft C 或称 MS C Borland Turbo C 或称 Turbo C AT&T C 这些语言版本都实现了ANSI C标准，并在此基础上各自作了一些扩充，使之更加方便、完美。 我们学习的是Turbo C,C语言的基本特点：,1、 C语言被称为“高级语言中的低级语言”，它具有许多汇编语言才具备的功能， C语言允许直接访问物理地址，能进行位操作，能实现汇编语言的大部分功能，可以直接对硬件进行操作。 C语言在系统设计十分有效，过去系统软件只能用汇编语言编写，使用C语言可以减轻程序的负担，提高效率，写出来程序也更具有可移植性。,C语言的基本特点：,2、C语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。 ANIS C语言只有32个关健字，9种控制语句。 TC扩充了11个关键字，一共43个关键字。,C语言的基本特点：,3、运算符丰富。C把括号、赋值、逗号等都作为运算符处理，共有34种运算符。 可以实现其他高级语言难以实现的运算。 4、具有结构化的控制语句。 5、语法限制不太严格，程序设计自由度大。 6、生成目标代码质量高，程序执行效率高。,C语言的基本特点：,7、与汇编语言相比，用C语言写的程序可移植性好。 8、C语言是程序员的语言，是为专业程序员设计的语言，它实现了程序员的期望：很少限制，程序设计自由度大，方便的控制结构，独立的函数，紧凑的关键字集合和较高的执行效率。 缺点： 语法限制不太严，编译器不进行太多的错误检查，程序员在编程如果不注意的话，很容易出现编译通过但程序出错的现象。,第一个C语言程序,学习任一计算机高级语言的最佳途径都是编程，对于任一计算机语言，编写的第一个程序都是输出一个字符串。 出于对KR的敬意，一般讲解第一个程序进都是选择KR的“C PROGRAMMING LANGUAGE ”一书中的第一个例子在屏幕上显示“hello, world” 。,第一个C语言程序,如何利用C语言在屏幕上显示出如下单词： ”hello, world”？ 实现过程： 1、编写源程序； 2、编译，将源程序编译成目标文件: *.obj； 3、将目标文件链接成可执行文件：*.exe； 4、运行可执行文件。,第一个C语言程序,/* 在屏幕上显示hello, world */ #include int main() printf ( “hello, world n“ ); return 0; ,1、编写源程序，存储为helloworld.c，内容如下：,/* 功能注释：在屏幕上显示Hello World! */ #include /*编译预处理, 告诉编译程序在本程 序包含stdio.h标准输入输出库函数*/ int main() /定义主函数, int 是函数类型，main 是函数名 /函数开始标志 printf(“hello, world n”); /*调用函数printf() , 将hello world显示 到屏幕上，n为换行符 */ return 0; 函数执行后返回 0 /函数结束标志,编译预处理,在C源程序中加入例如#include 之类的“预处理命令” ，可以改进程序设计环境，提高编程效率。 预处理命令不是C语言本身的组成部分，不能直接对其进行编译，必须在编译之前，先对这些特殊的命令进行相应的处理。,编译预处理,C提供的预处理功能主要有三种： 1. 文件包含 #include 2. 宏定义 #define 3. 条件编译 #ifdefine,所有的预处理命令，都是以#开头的,注意： #和后面的英文之间不能有空格,1. 文件包含 #include “库函数名“ 库函数是由系统建立的具有一定功能的函数的集合。库函数中存放同类函数的名称和对应的目标代码。 我们编程时基本上都要调用 标准输入输出库函数（Standard input / output）。 #include “stdio.h“ ，,编译预处理,#include “stdio.h“ 可调用各种输入 / 输出函数： 我们很快会用到的函数： 输入： getchar()， 输入单字符 p79 scanf() ， 格式输入 p75 输出： putchar()， 输出单字符 p78 printf()， 格式输出 p69,C语言程序的基本格式,1、每一个C程序，都由函数和变量组成。函数包含若干用于实现指定操作的语句，变量在计算过程中存储有关的值；,2、函数可任意命名，但每一个C程序中都必须并且只能有一个名为main的主函数；C程序都是从main函数开始执行；,C语言程序的基本格式,int main() printf(“hello, world n“); return 1; ,C语言程序的基本格式,3、函数必须先定义，后使用。定义函数时在函数名后加一对圆括号将变量括起来。 例： int main() 定义main函数 4、由一对花括号括起构造函数的语句，称为函数体。花括号后不加分号。,C语言程序的基本格式,5、每一条语句的用分号“；”做为结束。 说明：在以下三种情况下不允许有分号： a. 预处理语句后面不使用分号 b. 所定义的函数的名称后面不使用分号 c. 在右花括号“”后面不使用分号,C语言程序的基本格式,6、源程序中可以有预处理命令(例如：#include 命令)，预处理命令通常应放在源文件或源程序的最前面。 7、一个语言源程序可以由一个或多个源文件组成。,7. 在C语言中，大小写字母是有区别的。（C语言习惯用小写字母）,8. 用 /*/ 对C程序中的任何部分作注释，注释可以写在程序的任何位置上，“/*”与“*/”也可不在同一行上。 注释符不能嵌套,例： /*This is the main /* of example1.1*/ */,C语言程序结构,/* 在屏幕上显示Hello World! */ #include “stdio.h” int main() printf (“hello World！n” ); return 1; ,注释语句,编译预处理,主函数定义,函数体,程序书写格式特点 习惯用小写字母，大小写敏感 不使用行号，无程序行概念 可使用空行和空格 常用锯齿形书写格式,main( ) . . . . ,int main( ) int i , j , sum; sum=0; for(i=1; i10;i+) for(j=1;j10;j+) sum+=i*j ; printf(“%dn”,sum); ,优秀程序员的素质之一: 使用TAB(制表符)缩进 对齐 有足够的注释 有合适的空行,2、常用计算机语言,Visual Basic,FORTRAN,PASCAL,SQL,C,JAVA,Delphi,Visual C,C#,计算机基本工作过程,整个过程的执行者是硬件，但硬件是受软件控制的 编程，就是编写软件，使硬件按照人的意图工作,1、计算机语言的翻译方式,（1）解释方式：,（2）编译方式：,程序设计语言的工作原理,高级语言源程序,解释程序,解释并执行,运算结果,高级语言 源程序,编译程序,执行,运算结果,操作系统,编译,机器语言 程 序,1 解释运行,解释运行过程 程序员编写程序源代码 解释器读入源代码，并执行源代码 解释运行的语言特点 执行速度慢 好学易用 先编译、后解释 把源代码编译成更容易解释的中间代码，然后再解释运行,2.编译运行,编译过程 程序员（Programmer）编写程序源代码（Source Code） 编译器（Compiler）把源代码转换为可被计算机理解的机器代码（Machine Code），并把机器代码以可执行文件（Executable File, .exe）的形式保存在磁盘上 软件的运行 计算机把机器代码读入到内存（Memory），由CPU运行这些代码，读取输入（Input），产生输出（Output），完成程序员预定的功能,编译语言,一种编译语言对应一种编译器 程序员按照该语言的语法编写程序源代码，把自己的意图融入到代码中 编译器读入源代码，把程序员的意图转换成可执行程序，供他人使用,C语言,可执行程序,编译器,C程序的开发运行过程,1、源程序的编辑 可使用任意纯文本编辑器编写，如记事本，WORD，UltraEit等均可，得到源程序文件 *.c。 2、编译 由专门的编辑程序（编译器）对源程序进行语法分析和检查，如无语法错误则转换生成目标码程序文件 *.obj。 3、链接 与其它库函数或目标程序文件链接生成可执行文件 *.exe。 4、执行,C语言集成开发环境,集成开发环境 IDE：Integrated Development Environment 包含文本编辑、程序编译、连接以及程序运行，调试一体化的程序软件包。 常用的集成开发环境主要有：美国Borland 公司的Turbo C3.0， 微软的Microsoft Visual C+ 6.0 / 2005 / 2008 / 2010 / 2012 。,因为TC是在DOS下进行操作的，在WINDOWS中也要在命令窗口中进行操作，比较麻烦，在学习C语言的基本语法时推荐使用： “C/C+程序设计学习与实验系统 ”共享版。 作者：钟家民 / 注册费用：35元 使用基本功能无需注册。,二级考试使用VC 6.0,在Win7中安装VC6.0时，需要注意： Custom自定义安装，点中Tools组件，更改选项： 把其中的 OLE/Com Object Viewer 取消，不选择：,课堂练习一,编写一个C语言源程序，执行后，在屏幕上输出： “ 这是我的第一个 C语言程序 ”,C语言程序结构,注释语句,编译预处理,主函数定义,函数体,/* 在屏幕上显示： 这是我的第一个C语言源程序! */ #include “stdio.h” int main() printf ( “这是我的第一个n C语言源程序” ) ; return 0; ,第二个程序,已知有变量a=12，变量b=14, 编写程序求变量a+b之和。 如何编写程序？,套用C语言的基本格式,/* 注释 */ #include “stdio.h“ int main() ; return 0; ,/* 求：a+b= ？ */ #include “stdio.h” int main() a=12; b=14; printf(“ a+b=“); return 0; ,以下程序是否正确？,/* 求：a+b= ？ */ #include “stdio.h” int main() a=12; b=14; printf(“ a+b=“); return 1; ,以下程序是否正确？,错误原因： 未申明的标识符,在C语言中，所有变量必须先定义后使用 p41 定义变量用于申明变量的名字和类型。 变量定义语句格式如下： 变量类型名 变量1，变量2，变量n; 变量类型主要有： p45 表3.2 char 单字节字符 int 整数; short 短整数 long 长整数 float 浮点数 single 单精度浮点数 double 双精度浮点数,已知：变量a=12，变量b=14,12 和 14均为整数（无小数点） 可以定义为整型 定义方式如下：,(1) int a, b; a=12; b=14;,(2) int a=12; int b=14;,(3) int a=12, b=14;,/* 求:a+b= ？ */ #include “stdio.h“ main() int a=12; /定义a为整型变量, 同时赋值12 int b=14; /定义b为整型变量，同时赋值14 printf ( “ a+b= “ ); ,运行结果：,只显示a+b=, 怎样显示a+b的结果？,printf() 格式输出函数 p69,printf()函数的格式为： printf(“格式控制字符串“,输出参数表); 格式控制字符串中包括： 1、普通字符串，这些字符将按原 样输出; 2、格式声明 格式声明由： % 和 格式字符 组成 例如：%d 整型，%f 浮点型 %c 字符型 例：,int a=2; printf(“a=%d, b=3”, a);,用变量a的值(整型)取代字符串中%d，输出字符串a= 2, b=3,修改后的程序：,/* 求:a+b= ？ */ #include “stdio.h“ int main() int a=12; /定义a为整型变量 int b=14; /定义b为整型变量 printf ( “ a+b= %d“, a+b ); return 0; ,例3：已知有变量a=12，变量b=14, 将 a+b的结果赋值给一个变量sum，编写程序求变量 sum的值 。,C语言程序结构,/* a+b=sum */ #include “stdio.h” int main() return 0; ,注释语句,编译预处理,主函数定义,函数体,第3个程序 求两数之和,/* 两数求和*/ #include “stdio.h“ int main() int a,b, sum; /定义三个整型变量 a = 12; /给变量赋值 b = 14; sum = a+b; /求和 printf(“sum=a+b=%d“, sum); /输出显示 return 0; ,修改程序如下，运行结果sum=? #include “stdio.h“ void main() int a,b, sum; a = 12.50 ; b = 14.50; sum = a+b; printf(“a+b=%d“, sum); ,再修改程序如下，运行结果sum=? #include “stdio.h“ void main() float a,b, sum; /定义三个浮点型变量 a = 12.50 ; b = 14.50; sum = a+b; printf(“a+b=%d“, sum); ,/* 两数求和， sum=? */ #include “stdio.h“ void main() float a,b, sum; a = 12.50 ; b = 14.50; sum = a+b; printf(“a+b= %f “, sum); / %f输出转换说明，用浮点型值sum来代替它,输出函数 printf(),printf函数称为格式输出函数, 用来向标准输出设备(屏幕)写数据; printf(“格式控制串”，参数表 ); 格式化字符串包括两部分内容: 1.正常字符, 这些字符将按原 样输出; 2. 格式声明, %格式字符, 确定输出格式。 参数表个数必须与格式化字声明的个数一样, 各参数之间用“,“分开, 且顺序一一对应, 参数可以是变量, 常量和表达式。,1. 格式字符 符号 作用 %d decimal 十进制有符号整数 %f float 浮点数 （默认小数点后6位） %c character 单字符 %s string 字符串 %u unsigned 十进制无符号整数 %p pointer 指针 %e exponential 指数形式的浮点数(1.2e+02) %x hex 无符号以十六进制表示的整数 %o octal 无符号以八进制表示的整数,(1). 可以在“%”和字母之间插进数字表示最大场宽。 %3d 表示输出3位整型数, 不够3位右对齐。 %9.2f 表示输出场宽为9的浮点数, 其中小数位为2, 整数位为6, 小数点占一位, 不够9位右对齐。,(2). 可以在“%”和字母之间加小写字母l, 表示输出的是长型数。 例如: %ld 表示输出long整数 %lf 表示输出double浮点数 (3). 可以控制输出左对齐或右对齐, 即在“%“和字母之间加入一个“-“ 号可 说明输出为左对齐, 否则为右对齐。 例如: %-7d 表示输出7位整数左对齐,写出下列程序的执行结果：,#include “stdio.h“ void main() int a=12, b=32; printf(“%d, %x, %d, %x“, a, a, b, b); ,%x, %X hex 无符号以十六进制表示的整数,写出下列程序的执行结果：,#include “stdio.h“ void main() int a=-12, b=32; printf(“%u, %d“, a, b); ,%u unsigned 十进制无符号整数,写出下列程序的执行结果：,#include “stdio.h“ void main() float a=345.234, b=22.1; printf(“%f, %e“, a, b); printf(“n“); printf(“%6.2f, %6.0e“, a, b); ,%f float 浮点数 （默认小数点后6位） 可以在“%”和字母之间插进数字表示最大场宽。,写出下列程序的执行结果：,#include “stdio.h“ void main() int a=97; printf(“%c=“, a); printf(“%d, %c“, a, a); ,%c character 单字符,2. 常用转义字符 p40 字符 作用 n 换行 f 清屏并换页 r 回车 (结束本行输入，从头开始） t Tab符（一般是跳四个空格） 输出,/* 两数求和*/ #include “stdio.h“ void main() int a,b, sum; a = 12; b = 14; sum = a+b; printf(“%d+%d=%d“, a,b,sum); ,前面的程序是在源程序中就输入了要求和的数，如果我们想要在键盘中输入数据，如果实现呢？ 可以使用scanf()函数。,输入函数 scanf(),scanf()函数是格式化输入函数, 它从标准输入设备(键盘) 读取输入的信息。 格式: scanf(“,