资工三甲计算机程式设计

1、資工三甲 計算機程式設計Textbook: C/C+ 程式設計範例教本 課本範例檔、課本投影片、課本習題解答 (pdf) 、課本勘誤 表 (pdf)課本提供之 DEV-C+ 用法課本提供之 C 語言標準函式庫解說Primary Programming Paradigms (程式設計模式簡介 ) 基本結構化程式設計簡介關於流程圖 (flowchart)Pseudo Code ExampleDev C+ IDE download Dev C+ 用法C+ Operator Precedence (優先順序 ; 優先權 ) andAssociativity （ 結合性 ）Escape Sequence

2、作業繳交練習Additional Notes:Source Program （原始程式 ） 也就是你所寫的應用程式 （application） 的單一統稱。一個 Source Program 可能含有很多 （但至少一個 ） Source Files （原始程式檔 ）所謂 Source File 就是一個 xxx.c 或 xxx.cpp （ 若是 Java 則 為 xxx.java） 的原始程式檔， Source File 中的程式碼被稱為 source codes （原始程式碼 ; 源碼 ）。一個 Source File 也可被稱作 translation unit （ 翻譯單元 ） 或 co

3、mpilation unit （ 編譯單元 ）。也就是說， Source File 是編譯 器 （C/C+ compiler 或 Java compiler） 可處理的最小編譯單 元。如何將 C 的原始程式檔編譯成組合語言程式碼 (assembly codes) ?請在 MS-DOS 模式下，鍵入 c:dev-cppbingcc.exe -S xxx.c 之後，就會產生 xxx.s 的組合語言程式檔。請注意路徑的問題，可以的話，適當的在任何檔名之前，加 入完整路徑。否則會產生無法找到檔案的錯誤。你可以用記事本來打開此一組合語言程式檔，觀察由編譯器 所生的組合語言程式是長怎樣。若你要組譯一個組合

4、語言程式檔，則也可利用 gcc.exe 來幫 你組譯， 請在 MS-DOS 模式下， 鍵入 c:dev-cppbingcc.exe -o myexe xxx.s 之後，就會產生 myexe.exe 的執行檔 。選項 -o myexe 是用來指定要產生的執行檔的檔名用的。雖說 gcc 是一個編譯器， 但其實它是一個集各種系統程式於 一身的程式。 它含有 preprocessor、compiler 、assembler、linker 等功能，但 compiler 還是它的主要角色。在 C 中， 何謂一個識別字的壽命 (lifetime) ?何謂儲存空間類別 (storage class) ?Ext

5、ernal linkageInternal linkageNo linkage 識別字的有效範圍與其可視性 (Scope and Visibility)Lifetime 與 Visibility 的總結C/C+ 語言的所有前置處理指令 (Preprocessor Directives) #define 前置處理指令用法EOF (end-of-file)標記：在C語言中，EOF是一個標記用以 代表一個檔案結束的情況，它是一個整數常數值，用前置處 理指令 #define EOF (-1) 來定義，且大部份編譯系統上 EOF 即代表 -1。 通常 EOF 被用在 I/O 系統函式呼叫上面，例 如檔案

6、讀取與鍵盤輸入上。當鍵盤讀取上產生錯誤、或檔案 讀取讀到了檔尾時，就會回傳 EOF 值。不過，若是用在鍵 盤輸入上，有另外一種情況也會回傳 EOF 值，即從鍵盤上 按下 Ctrl-z 時 (DOS 作業系統 )、或者是從鍵盤上按下Ctrl-z 時 (UNIX 作業系統 )。三維陣列範例遞迴函式 (recursive function) 解說 ( 階層 : 以課本程式範例 ch7-5-2.c 為例) | (河內塔 : 以課本程式範例 ch7-5-3.c 為例) | ( 以費伯納西數列 (Fibonacci Numbers) 為例 ) 程式中任何需要條件運算式的地方(註 : 也就是需要其判斷結果為

7、真值或假值的地方 )，其可為單一關係運 算式，例如: (a >= 10) ，或者組合多個關係運算式， 例如: ( (a > 5) | (b < 20) ) 。所以，你可以利用邏輯運算子 | (也 就是OR)及&&(也就是 AND)來組合成一個邏輯運算式 ，進而形成了一個具多條件判斷的條件運 算式。它們最後的結果一定要為真或假 。另再次強 調，在標準 C中，並沒有所謂真 (true)與假(false) 的資料值，取而代之的是，以數值 0代表假值 ，且以非 0的數值代表真值 ; 例如，以下所列出的數值 若用以代表邏輯值的話，

8、 都會被看作真值 : 123 、 -100 、 999、 0.456 、 -9.123等。但若要主動地請執行中的程 式告訴你什麼是真值的話，它會告訴你，就是1。如何看待 x+ 與 +x ? 請先觀察下列原始程式檔 : (+ 與 - 可應用在整數、浮點數、或字元上 ) * 若使用在字 元上則代表其 ASCIl 碼遞增或遞減 *執行結果 :基本上， x+ 與 +x 若是自成一個敘述，則 + 擺在變 數 x 的前面或後面皆無妨（ 一樣是變數 x 內容加 1 ），例如 :x+; 、 +x; 。但是，若是 x+ 或 +x 只是一個大敘 述中的一小部份， 例如上圖中的 11、13、15 行，此時，+ 的位

9、置在前或在後會影響運算結果。 +的位置在前的， 代表本身的動作先看（先運算， 即自己加 1 ），然後再看 （或再運算 ） 整個大敘述 （亦即指被取值 ）; 相反的，若是+ 的位置在後的，代表整個大敘述先看（即先運算，指被取值 ），然後再看 （即再運算 ） 本身的動作 （即自己加 1 ）。所 以，X+代表x先被取值，然後才x本身加1; +X代表x 本身加 1 ，然後 x 才被取值。 當 x+ 或 +x 在其所處的 敘述中無關取不取值時，則 + 在前或在後皆無妨。 舉例來說，在上圖第 11 行中，因為 C 語言中早已規定了 函式裡的參數傳遞順序為由右至左 ，故系統函式 printf（） 中的第三個

10、參數 + +x 會先傳入給 printf（） ，然後第二個參 數x再傳入給 printf（），最後才是字串"d, %dn"傳 給printf（） o但是因為第三個參數+x中，其+是 放在變數 x 的前面，因此在考慮整體大敘述的運算意義之 前，變數 x 本身要先運算 （即本身加 1），也就是說， 此刻 x 已變為11 了，並把11傳入給函式printf（） o再來，緊接著 第 2 個參數準備要傳給系統函式 printf（） 了，因為之前第 3 個參數在傳入 printf() 之前， x 已被加 1 ，故這時準備將第 2 個參數傳入時， 是傳入 11 給 printf() 。所

11、以， 最後印出來 的結果是 11, 11。同樣地，在上圖第 13 行中，系統函式 printf() 中的第三個 參數y會先傳入給 printf()，然後第二個參數+y再 傳入給printf()，最後才是"d, %dn"傳給 printf()。 第 三個參數傳入時，y為10。接著，第2個參數+y 傳入時，因為 +是放在變數 y 的前面，因此在考慮整 體大敘述的運算意義之前， 變數 y 本身要先運算 (即本身加 1) ，也就是說，此刻 y 已變為 11 了，並把 11 傳入給函式 printf() 。最後，才是第 3 個參數要傳給系統函式 printf() 。 所以，最後印出來

12、的結果是11, 10。再來，在上圖第 15 行 z = (+a) + (b+); 中，整個敘述的 意義為將 什+a) + (b+)的結果指定給變數z，但是，因為(+a) 中的 +放在變數 a 的前面，所以，在考慮整體敘 述運算之前，變數 a 本身會先加 1。至於 (b+) 的部份， 由於 (b+) 中的 +放在變數 b 的後面，所以，在整體 敘述運算之後，變數 b 本身才會加 1 。綜合上述，所以變 數 z 的值為 21 + 30 = 51 。最後要注意的是， 在一個指定運算式 (assignment expression) 中， +與 -運算子最好是只出現在等號右邊，如上 圖第 15 行所示

13、。若出現在等號左邊， 則會顯得毫無意義(等 號 "=" 為指定運算子，其左方運算式結果一定要是左值 "Lvalue") 。例如 +x = 100; ，這裡的變數 x 將會永遠被指 定成 100，即使 x 本身是先被加 1，但最後 x 還是被指定 成 100。此外， x+ = 100; 則為錯誤寫法。總而言之，應 避免在等號的左邊出現 "+" 與 "-" 。何謂左值 (left value; location value; L-value) 與右值 (right value; R-value) ?一個運算式 (exp

14、ression) 是由一些連續的運算子 (operator) 與運算元 (operand) 所組成，並形成一個計算後的結果。一 個指定運算式 (assignment expression) 有下列的格式 : e1 = e2,其中el和e2是運算式。指定運算子"等號"的右邊運算元 e2 可以是任何的運算式。 但是，左邊的運算元 e1 則 必需是 Lvalue 運算式，也就是說，它必需是一個可參考到 某一個物件個體的運算式 (亦即可參考到一個用以儲存資料 的記憶體位址 )。這裡的 "L" 代表 "left" ，也就是指 "指定運

15、 算子的左邊 "。 例: int n;宣告了一個型態為 int 的物件個體 (即變數 )。若:n = 3;其中 n 為一個運算式 (即整個指定運算式的一個子運算式 ) 並參考到了一個物件個體。 在這裡運算式 n 為一個 Lvalue 。另一方面，若 :3 = n; 這會產生一個編譯錯誤，因為它會試著去改變一個整數常數 (這不合常理 !)。雖然指定運算子的左邊運算元3 是個運算式，但是它並不是一個左值( 它無法代表一個記憶體位置 )，事實上它是一個右值(Rvalue) 。簡單地說，右值是一個非左值的運算式，它並不會參考到任何一個物件個體(記憶體位置)，它只是單純代表一個資料值。指定運算

16、子並非唯一需要 Lvalue 的運算子，單元運算子 (unary operator) & ( 稱作 address-of 運算子 ) 也是需要 一個左值來做為其唯一的運算元， 亦即，唯有當 n 是 Lvalue 時， &n 才成為正確的寫法，而且其運算結果也是一個 Lvalue 。因此，一個運算式，例如&3 ，這是一個錯誤的寫法，因為常數 3 並沒有參考到任何一個物件個體 (記憶 體位置 )，故它是無法被用來定址的。還有，二元運算子 (binary operator) "+" 的運算結果則會產生一個Rvalue。 故 :m +

17、 1 = n;是一個錯誤寫法，運算子 "+" 擁有比運算子 "=" 還高的優 先順序(precedence),因此這個運算式相當於： (m + 1) = n;這也是個錯誤的寫法，因為 (m + 1) 的結果是一個 Rvalue 。 另一方面， 一個運算子也有可能接受 Rvalue 做為其運算元，而且產生一個 Lvalue 的運算結果。 例如單元運算子 是如此 浮點數 （floating-point; 即具有小數的數值 ） 使用上的一些注 意事項 :浮點數根據 IEEE 754 的標準，具有 3 種儲存格式 : float precision 格式 （亦稱

18、 single precision; 單精準度 ; 即 C 中的 float 資料型態 ）: 利用 32 位元來儲存浮點數。 double precision 格式 （ 倍精準度 ; 即 C 中的 double 資料 型態 ）: 利用 64 位元來儲存浮點數。double-extended precision 格式 （延伸倍精準度 ; 即 C 中的 long double 資料型態 ）: 利用至少 80 位元來儲存浮點數。 下 圖為 float precision 的儲存格式 （32 bits）: 其中， bit 31 為符 號位元 （sign bit） ，0代表正號，1代表負號。 bit 2

19、3 到 bit 30 為指數欄位 （exponent field） ，總共 8 個位元。這個欄位 使用 excess-127 碼來儲存以 2 為底的指數，也就是說， 先將真正的指數再加上 127 之後，才會存入此欄位中。例 如，若指數為 0，則將 0+127 = 127 （也就是二進位的 01111111） 存入此欄位中。下圖中列出了一些原始指數值經 過轉換變成了 excess-127 碼的例子。bit 0 到 bit 22 為尾數欄位 （mantissa field; 亦稱為significand field; 有效數欄位、或 fraction field; 小數欄位 ），總共 23 個位元。資料存入這個欄位之前，需經過正規化的 運算。舉例來說， 將十進位浮點數 +2.25 存入 float precision 的浮點數格式時， 會先將 +2.25 轉換成二進制的浮點數表示 法，變成 +10.01 (見下圖 )。下圖列舉出一些二進制小數 點之下，每一位位元所代表的十進位值之轉換 : 然後將此表 示法 +10.01 予以正規化 (normalozation) 使變成小數點 左方只有且必需有一個位元值 1，例如，變成了 +1.001x 21。此時，因為此數值為正數，所以sign bit 為 1。然後，將 1.001中小數點與其左方的位元值 1 去除之後， 剩下的