C语言简明教程

第1章C语言入门PAGE17C语言简明教程PAGE14第1章C语言入门【本章要点】简单了解C语言的历史与发展；掌握C语言程序的主要组成部分；掌握C语言程序的运行过程与运行环境（TC2.0、VC++6.0）；了解C++和C#。1.1C语言的历史与发展C语言具有功能强大、语句精少、程序简练、灵活方便、效率高、移植性好等特点，因此使用非常广泛，不仅在计算机软件专业人员中被广泛使用，而且受到广大计算机应用人员的青睐。与计算机语言有关的各类考试中，也都将C语言作为考试科目之一。由此可见，C语言是初学者学习计算机语言的首选语种。C语言是由B语言演变而来的，其命名源于BCPL语言的第二个字母。1972年，在PDP-11计算机上实现了最初的C语言，它的操作系统平台是UNIX。1977年，出现了首个不依赖于具体机器的C语言编译文本。1978年后，C语言得到了广泛的移植和应用。C语言的发展速度非常快，其发展是以版本为标志的。1983年，ANSI公布了ANSIC。1987年，ANSI又公布了新标准——87ANSIC。1990年，ISO将87ANSIC作为自己的标准（ISO9899—1990）。1994年，ISO修订了C语言标准。发展至今，C语言已经有了40年的历史，在高级语言中占据着重要的地位。C语言有很多版本，如MC（MicroSoftC）、QC（QuickC）、TC（TurboC）、TC++（BorlandC++）、VC（VisualC）、VC++、C#等，目前被广泛使用的有TC、TC++、VC++和C#。本书介绍的是传统的C语言，但由于书中的程序都是在VC++6.0的环境中调试运行的，因此书中实例的主函数前面都带有void标记。1.2C语言的简单程序下面通过几个简单的例子，使读者对C语言有一个初步的认识。例1.1在屏幕上显示本书的书名。程序代码1 /*例1.1显示本书的汉字书名*/2 #include<stdio.h>3 voidmain()4 {5 printf("C语言简明教程\n");6 }运行结果C语言简明教程上述程序虽然简单，却包含了C程序的几个基本要素：注释语句、预处理语句、主函数开头、函数体的开始、函数体以及函数体的结束。下面对其进行简单说明。第1行：注释语句。该注释语句用于对程序进行注解，以“/*”开头，以“*/”结束，两者之间的内容均为注释的内容。需要注意的是，TC环境下只能使用“/*”和“*/”进行注释，VC环境下除可以使用“/*”和“*/”进行注释外，还可以使用“//”进行注释。二者的区别在于：“//”只能注释一行内容；“/*”和“*/”除可以注释一行内容外，还可以注释一段内容。注释语句会呈绿色显示（在VC++6.0环境中，后同），程序不执行注释内容，是“给人看的”。注释语句在程序中可用12个字来概括，即“可有可无，可多可少，位置不限”。第2行：预处理语句。表示在编译程序之前，先执行以“#”开头的代码行，以便于其他代码段能顺利被执行。这一点类似于开重要会议前的预备会议。在这里，include的意思是包含，它表示将其后面的文件包含进来；<stdio.h>是一个用尖括号括起来的文件名，其中，std是标准的英文缩写，io是输入、输出两个英语单词的首字母，连在一起，就表示标准的输入输出，也就是键盘和显示器，意思是从键盘输入，由显示器输出。程序中应根据需要选取预处理语句，其位置一般在程序的开始处。第3行：主函数开头。其中，void表示空类型，说明主函数没有数据类型；main的意思为主、主要，即该函数为主函数；一对圆括号用来括起函数的参数，这里括号中为空，表示没有参数。一个程序可以包括多个函数，但只能有且必须有一个主函数。主函数之外的函数称为其他函数，其特点是“可有可无，可多可少”。当有多个函数时，它们之间的位置关系不受限制，但程序总是从主函数处开始执行（无论主函数位于何处）。第4行：函数体的开始。左花括号在程序中一般用作函数体和复合语句的开始。它必须与右花括号成对使用，不能单独出现。第5行：函数体。函数要完成的具体工作，需要在函数体中给出，它是语句的集合。本例中，函数体内仅有一个标准输出库函数语句，其作用是在屏幕上显示“C语言简明教程”几个汉字。在这里，print是打印（即显示）的意思，f是函数（function）英语单词的首字母，合在一起就表示打印输出函数。圆括号内是该打印函数的参数，这里是用一对双引号括起来的内容，其中，汉字是直接打印输出的内容，“\n”是控制符号，意思是换行。函数最后的分号是语句结束符号（C语言的语句用分号作为结束标志）。第6行：函数体的结束。右花括号在程序中一般用作函数体和复合语句的结束。在这里，右花括号也是程序的结束。读者可能已经发现，程序中所用到的字母几乎全为小写，这是由C语言系统规定的。另外，函数体中的语句在书写上分层次向右缩进，这是程序编写约定俗成的一个习惯，其目的是让程序层次清晰，结构明确。读者应遵守系统规定，养成良好的编程习惯。例1.2由键盘输入矩形的长和宽，求矩形的面积。程序代码1 /*例1.2求矩形面积*/2 #include<stdio.h>3 voidmain()4 {5 floatl,w,s;6 printf("l=?,w=?\n");7 scanf("%f,%f",&l,&w);8 s=l*w;9 printf("s=%f\n",s);10 }运行结果l=?,w=?5,10<回车>s=50.000000例1.2与例1.1相比，多出了定义变量、输入数据、计算、输出结果等内容，使得程序能实现简单的运算功能。第5行，定义变量。由于本程序是计算任意一个矩形的面积，其长、宽都是不固定的，面积也是不固定的，所以用变量来代表3个参数。float的意思是浮点，即表示实数（可能有小数）；l、w、s3个变量分别代表矩形的长、宽及面积，其取名来自英语单词的首字母和数学习惯。该变量定义语句必须写在函数体的开头，且只能写一次。这是因为，C语言规定，变量必须先定义后使用，且不允许多次定义（但可以多次使用）。第6行：提示行。用来提示用户接下来要输入什么内容。第7行：第8行：计算。这是一条计算矩形面积的语句（赋值语句），类似于数学公式“s=l×w”，只不过用星号代替了乘号。第9行：输出结果。通过printf函数输出矩形的面积。这里的输出函数与第6行有所不同，它的参数也有两组：第一组是双引号中的内容，包括提示内容“s=”、换行符“\n”和格式符“%f”；第二组就是输出的对象s。例1.2比例1.1多了4条语句，这些语句在次序上必须如此，不能交换。其作用是告诉计算机先干什么，后干什么，使其严格按顺序逐条执行各语句。这充分体现了程序设计的宗旨——语句执行的过程及顺序（关键是顺序）。例1.3调用函数，计算3个整数的平均数。程序代码1 /*例1.3求3个整数的平均数*/2 #include<stdio.h>3 /*下面的average函数用于求3个数的平均数*/4 floataverage(inta,intb,intc)5 {6 floatav;7 av=(a+b+c)/3.0;8 return(av);9 }1011 voidmain()12 {13 intx,y,z;14 floatave;15 printf("inputthreeintegersx,y,z:\n");16 scanf("%d,%d,%d",&x,&y,&z);17 ave=average(x,y,z);18 printf("ave=%f\n",ave);19 }运行结果inputthreeintegersx,y,z:3,5,9<回车>ave=5.666667与前面两个例子相比，例1.3又有所不同。（1）程序中包括两个函数（库函数除外）：主函数（main）和其他函数（average）。其中，average函数为用户自定义函数，且average函数在前，main函数在后，符合其他函数“先定义，后使用”的习惯。（2）（3）数据类型有两种：实型（float）和整型（int）。第4～9行为average函数。下面就有关语句作如下说明。第4行：定义了一个average函数，其作用是计算3个数的平均数。该函数的首部由3部分组成：函数类型（float）、函数名（average）及函数的参数（inta,intb,intc）。第6行：定义了一个用于存放平均数的变量av。因为3个数相加再除以3之后求得的平均值一般会有小数，所以变量av是实型。第7行：计算平均数的语句。请注意，这里一定要用3.0，否则结果将会是整数。第8行：返回结果。return的意思是返回，av则是要返回的变量。该语句将变量av的值返回到主函数。第11～19行为main函数。第13行：主函数中定义了3个变量（x,y,z），与average函数中的3个参数（a,b,c）一一对应。第14行：主函数中定义了一个用于存放结果的变量ave，与average函数中的变量av相对应。第16行：输入数据函数。这里用到了“%d”格式符，表示输入的是3个十进制整数。第17行：调用average函数，将返回的结果存放在变量ave中。第18行：输出结果函数。以上3个例子各有特点，基本上代表了C语言的简单程序类型。通过它们，读者可对C程序有一个初步的了解。1.3C语言程序的主要组成部分前面学习了程序的基本结构，下面来全面介绍C语言程序的主要组成部分。1.3.1总体结构一个C语言程序，从总体上看，是函数的序列。它由各种函数组成，包括主函数、其他函数（即用户自定义的函数）、系统提供的库函数等。此外，还有注释、预处理以及后面要学到的函数原型说明、全局变量说明等。它们的次序为：注释、预处理、函数的原型说明、全局变量说明和函数序列。前4类的排列次序可调换，但函数序列必须在它们之后。注意，预处理结束时没有分号，函数原型说明及全局变量说明结束时必须有分号；另外，函数必须以花括号结束。1.3.2构成元素。程序中，各部分内容以字母为主，字母以小写为主；还可以出现数字、符号、汉字等。1.3.3书写规定编写C语言程序时，应遵循以下书写规定。（1）一条语句可以写在一行，也可以写在多行，但必须以分号作为结束（复合语句除外）。（2）一行可以写一条语句，也可以写多条语句，最好写一条语句。（3）对于有结构的语句，最好采用缩进形式，这样层次更清晰，结构更明显。

1.4C语言程序的运行过程与运行环境C语言程序在不同版本下的实现是不一样的，下面分别进行介绍。1.4.1C语言程序的运行过程下面以流程图的形式给出C语言程序的运行过程，如图1-1所示。图1-1C语言程序运行过程流程图一个正确的C语言程序，其运行过程如下：源程序编写完毕并存盘后，生成一个*.c或*.cpp文件（TC环境中是*.c，VC++环境中是*.cpp）；在系统编译正确的情况下（即第4步为N），形成*.obj文件；同样，在连接正确的情况下（即第6步为N），形成*.exe文件；最后，执行该*.exe文件即可。图1-1中，步骤1、4′、6′部分需要手动进行，其余部分则可由系统自动完成。另外，运行程序时，在VC++环境中还会自动生成许多临时性文件，读者可以不去理会它们。

1.4.2VC++6.0环境目前，大多数用户使用的都是PC机，在Windows操作系统下安装的C语言版本为VisualC++6.0（简称VC++6.0）。一个C语言程序在VisualC++6.0环境中的形成与执行过程如下：启动VisualC++6.0→进入VisualC++6.0界面→编辑源程序→存盘→编译程序→连接程序→执行程序→查看程序运行结果。下面，来详细介绍一下VC++6.0环境中C语言程序的运行过程。1．启动VC++6.0启动VC++6.0有两种方法：通过菜单命令启动或通过快捷图标启动。选择“开始”→“所有程序”→MicrosoftVisualC++6.0→MicrosoftVisualC++6.0命令（见图1-2），或双击桌面上的MicrosoftVisualC++6.0图标（见图1-3），即可打开MicrosoftVisualC++，其工作界面如图1-4所示。图1-2菜单命令启动图1-3快捷图标启动图1-4MicrosoftVisualVC++环境窗口MicrosoftVisualC++窗口中包括标题栏、菜单栏、工具栏、工程区、编辑区、显示区、状态行等区域。标题栏：显示文件名等信息。工具栏：显示常用的工具按钮。工程区：显示有关工程等信息。编辑区：在此输入程序和编辑、修改程序。显示区：主要显示出错信息等。状态行：显示当前工作状态。2．编辑源程序在VC++环境中编写源程序的方法有两种。（1）先建法即先建此类型的文件，然后再输入程序代码。在VC++6.0窗口中，选择“文件”→“新建”命令，打开“新建”对话框，如图1-5所示。选择“文件”选项卡，再在左侧列表中选择C++SourceFile选项，并在“文件名”文本框中输入要保存的文件名（扩展名为.cpp），在“位置”文本框中输入或选择文件保存的路径（如果不选，系统会用默认的路径），最后单击“确定”按钮即可创建一个空白的C++源程序。图1-5“新建”对话框接下来将程序的代码输入即可。注意，中间要定时存盘，最后退出之前一定要存盘。（2）后存法其操作步骤如下：单击工具栏中的“新建”按钮，直接进入输入源程序界面。输入程序代码，然后选择“文件”→“另存为”命令，打开“保存为”对话框，如图1-6所示。在“文件名”文本框中输入文件名（一定要给出扩展名），然后单击“保存”按钮即可。图1-6“保存为”对话框3．编译源程序编译源程序就是针对源程序进行语法检查。若没有任何语法错误和警告错误，则系统会在显示区给出编译成功的提示信息，如图1-7所示，并自动形成一个扩展名为.obj的目标文件。若程序中仍存在错误，则会在显示区给出编译不成功的提示信息，如图1-8所示。此时，只需再回到编辑状态进行改错即可。改错一般只改语法错误，可以暂时不管警告错误。编译查出的错误会显示在信息显示区，是英语句子，读者要仔细阅读（在提示信息的最前面有错误所在的行号，照此去改错也是比较容易的）。大多数情况下，编译部分总会出现一些错误，只不过是数量的多少而已。图1-7编译成功的标志图1-8编译不成功（有一个语法错误）的标志实现编译的方法有3种：一是单击工具栏中的“编译”按钮；二是选择“组建”→“编译”命令；三是按功能键Ctrl+F7。4．连接连接就是将语法无误的程序块组合起来，形成一个完整的程序。这部分产生的错误通常较少，如果有错，其提示形式类似于编译部分。连接也叫做生成（Build），连接无误后会生成一个.exe执行文件。→“连接”菜单命令；三是使用功能键F7。5．执行执行就是运行连接后生成的可执行文件。执行的方法同样有3种：一是单击工具栏中的执行按钮；二是选择“组建”→“执行”菜单命令；三是按功能键Ctrl+F5。6．查看程序运行结果程序执行后，会出现一个对话框。此时，如果程序不要求输入数据，会直接显示出运行的结果（见图1-9）；如果要求输入数据，待数据输入完后，会将结果显示出来（见图1-10）。该过程中应仔细观察程序运行得出的结果是否正确，若正确，整个过程结束；否则，应回到编辑部分，重新修改程序，直到最终运行结果正确为止。图1-9执行后不需要输入数据的结果图1-10执行后需要输入数据的结果1.4.3TC2.0环境TC（TurboC，加速C）是C的一个较好的版本，使用的人数很多，使用的时间也很长，至今仍有不少的用户在使用它。TC最早是在DOS环境下运行的，现在的Windows环境也能使用。下面来简单介绍一下其使用方法。该系统非常小，仅占用约2.3MB空间。其下层有两个子文件夹：INCLUDE（包含）和LIB（库）。若在Windows环境中使用，会再生成一个文件夹Debug（调试）。系统的文件有几十个。1．启动TC2.0选择“开始”→“所有程序”→TC2.0命令，或双击桌面上的TC2.0图标，即可打开TC2.0的窗口，如图1-11所示。该窗口是一个DOS工作方式的界面，不能以图形方式工作（即不能用鼠标进行操作）。标题栏：显示文件名等信息。状态行：主要显示光标所在的行（Line）、列（Col）、插入（Insert）、缩进形式（Indent）、现在编辑的文件名（含路径）等信息。工作区：可在此输入、修改程序，当运行出现错误时，还会分出一块区域，用于显示错误信息。提示行：功能键提示。菜单栏菜单栏提示行状态行工作区标题栏图1-11TC的窗口2．编辑源程序在工作区中输入C语言程序，编写完毕并确认无误后，选择File→Save命令或File→Writeto命令均可将源程序存盘。如果该文件已保存过一次，也可按功能键F2快速存盘。3．编译、连接、运行通过菜单命令Run或功能键Ctrl+F9，可以一步编译、连接、运行编辑好的C程序。4．查看程序运行结果通过菜单命令Run→Userscreen或功能键Alt+F5，可以查看程序的运行结果。1.5C家族的其他主要成员C语言发展至今，拥有众多的成员及不同的版本，下面来介绍一下其主要的成员：C++和C#。1.5.1C++1986年，Borland公司开发了TurboC++，后又推出了BorlandC++。C++是在C语言的基础上扩充而成的，它与C语言最大的区别是增加了对面向对象程序设计的支持。下面来介绍一下C++与C的不同之处。常量：增加了常量定义，用const后带类型名。变量：增加了引用型变量（reference），来说明变量的别名。变量的说明可以分散，即可以与执行语句的次序无关。源程序：文件扩展名中增加了.cpp。头文件：在C中的<stdio.h>基础上，又增加了<iostream.h>（输入、输出流）。注释：增加了“//”，用于定义语句。主函数：main函数的前面加上了空类型（void）。其他函数：其他函数在使用之前，加了原型说明。函数定义时，形参可以省略，也可以赋初值。输入：增加了cin语句，用操作符“>>”输入，意为“取自”。输出：增加了cout语句，用操作符“<<”输出，意为“放到”。输入、输出中的操作符：oct表示转换成八进制，dec表示转换成十进制，hex表示转换成十六进制，setw用于设置输出的宽度。作用域区分符：增加了作用域区分符（::），可以引用外部变量。自由存储操作符：new和delete，用于提供动态存储分配和释放功能。在线函数：用inline来定义在线函数，提高了程序的运行效率。下面通过几个例子来了解一下C++程序。例1.4在屏幕上显示本书的书名（C++程序）。程序代码1 /*例1.4显示本书的汉字书名*/2 #include<iostream.h> //包含输入输出流3 voidmain()4 {5 cout<<"C语言简明教程";6 }运行结果C语言简明教程上述程序与C程序不同的地方主要有以下几点。第2行：包含的头文件不同，在其后使用了以“//”开头的注释语句。第3行：主函数前加了空类型（void）。第5行：输出使用的是cout函数。例1.5求自由落体的速度（C++的程序）。提示：计算公式为。程序代码1 /*例1.5求自由落体的速度v*/2 #include<iostream.h>3 constfloatg=9.8;4 voidmain()5 {6 intt;7 floatv;8 cout<<"t=";9 cin>>t;10 v=g*t*t/2;11 cout<<"v="<<v<<"\n";12 }运行结果t=5<回车>v=122.5现就例1.5与前面几个程序的不同之处做一个说明。第3行：定义常量。第6、7行：定义变量。第8行：提示信息。第9行：输入语句。第10行：赋值语句，用于计算自由落体速度。第11行：输出语句。1.5.2C#C#是由微软开发的新一代面向对象的程序语言，它是从C和C++语言中派生出来的，因此具有C和C++的功能，又在面向对象程序设计、网页制作等方面有着强大的功能。C#是为.NET量身定做的高级编程语言，最适合开发.NET应用系统。1．C#的主要特点（1）具有开创性C#是唯一没有在设计思路上加入之前程序开发语言遗传特点的新语言。（2）功能强大C#具有C和C++的功能，又在面向对象程序设计（OOP）、Web开发等方面具有强大的功能。除了可以使用API，还能使用VS.NET类库。C#还具有JAVA的许多技术。2．C#与C、C++的主要区别（1）默认情况下，C#在受控环境下运行，不允许直接操作内存，所以它没有在C和C++中大量使用的指针。（2）C#具有面向对象编程语言所应有的一切特性，如封装、继承、多态等。在它的类型系统中，每种类型都可以看作为一个对象，但只允许单继承，即一个类不会有多个基类，这样就避免了类型定义的混乱。（3）C#中没有全局常量、全局变量和全局函数，它们被封装在一个类中。因此，用C#编写的代码具有更好的可读性，而且很少出现命名冲突的情况。3．C#综述C#语句的主要特点如下所示。文件：源程序为*.cs（CSharp的缩写），可执行文件为*.exe。内容：采用小写字母编写程序语句，以分号（;）作为语句结束符。注释：与C++相同。算术操作符、赋值操作符、逻辑操作符及各类表达式）。程序的输入与输出：调用System空间下的Console（控制台）类的两个方法为ReadLine方法（用于行读入）和WriteLine方法（用于行写出）。语句：赋值语句（=）、分支语句（if、if…else、switch）、循环语句（for、for…each、while、do…while）、跳转语句（break、continue）、异常处理语句（try…catch、try…finally、try…catch…finally）。下面通过例子来简单认识一下C#的程序结构。例1.6在屏幕上显示“欢迎使用C#语言！”（C#程序）。程序代码1 usingSystem;2 classHello3 {4 publicstaticvoidMain()5 {6 Console.WriteLine("欢迎使用C#语言！");7 }8 }运行结果欢迎使用C#语言！下面对程序作简单解释。第1行：导入命名空间System。第2行：定义Hello类。第4行：Hello类中公共静态无类型的方法Main。第6行：方法Main的主体中子类Console（是命名空间System下的）的WriteLine方法（换行输出一串字符）。例1.7程序中输入与输出及变量的使用（C#程序）。程序代码1 usingSystem;2 classHello3 {4 publicstaticvoidMain()5 {6 Console.Write("请输入您的姓名：");7 Stringstr_bookName=Console.ReadLine();8 Console.WriteLine("您好！{0}",str_bookName);9 }10 }运行结果请输入您的姓名：张三丰您好！张三丰上述程序与例1.6的不同之处如下。第6行：使用了Write方法，不换行。第7行：定义了字符串变量str_bookName，用ReadLine方法输入。第8行：输出字符串变量str_bookName