C语言基本语法元素.ppt

1、C语言程序设计教程,第2章：C 语言基本语法元素 （3课时）,提纲,计算机内数的表示 数据类型 量与表达式 语 句 本章小结,程序和数据,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 举例： 文字处理软件 数值计算软件 多媒体软件 你如何描述数据？,数据在程序如何描述？,为什么不使用：0和1组成的位串？ 程序设计语言本身提供某种程度的抽象。 C语言中数据类型分为三大类： 基本类型 构造类型 指针类型 带来了什么好处？,例如：,计算圆的面积，半径为 5 cm。 程序如下：,main( ) float r, area ; r=5 ; area=3.14*r*r; p

2、rintf (%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：* 、=,分析：,计算机操作处理时，要完成以下工作： 在内存中给半径 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 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,C语言的数据类型,C数据类型,本章讨论 基本类型数据,计算机中数的表示 数值

3、数据：表示数量的多少。 数据 非数值数据：表示符号、标记。 我们讨论各类数据的表示方法，就是讨论它们在计算机内的存储格式和编码规则。,如字母、汉字、标点符号、运算符等。,R进制计数法 数制 就是用一组固定的数码和一套统一的运算规则表示数值的方法。例如： 十进制使用10个数码(09)，计数规则是“逢十进一”。 二进制使用2个数码(0，1)，计数规则是“逢二进一”。 八进制使用8个数码(07)，计数规则是“逢八进一”。 十六进制使用16个数码( 09，A，B，C，D，E，F)，计数规则是“逢十六进一”。,基数(R) 是指一种数制中所使用的数码个数。 十进制使用10个数码，基数R=10； 二进制使用

4、2个数码，基数R=2； 同样，八进制的基数R=8；十六进制的基数R=16。 由以上四种数制可以看出一个规律： 各种数制中，最小的数码都是0，最大的数码都比基数小1 ( R1)。,练习与讨论,1. 有人说：“2008不可能是八进制数”，这种说法对吗？,对。 因为八进制数中没有数码8。2008可能是十进制数，也可能是十六进制数。,位权 在一个数中，同一个数码处于不同位置所代表的值不同。 例如，十进制数111.8中有3个1，它们分别表示100、10、1。111.8 可以写成如下形式： 111.8=1102 +1101 +1100 + 810-1 其中，以基数10为底的整数幂(如102，101，100

5、，10-1 ) 称为各位的位权。 上式等号右面的多项式称为按权展开式。,同理，二进制数1011 B可以按权展开： 1011 B=123 + 022 + 121 + 120 其中，以基数2为底的整数幂就是各位的权： 位： 1 0 1 1 位权：23 22 21 20,四种数制间的转换 1. 二进制数与十进制数之间的转换 二进制数十进制数 方法：按权展开求和。 例1. 1101 B = D,1101 B =,123,+ 122,+ 021,+ 120,= 8 + 4 + 0 + 1,= 13,13, 十进制整数二进制整数 方法：除2取余，余数倒序排列。 例2. 13 = B,0 1,1101,商为

6、0，除法停止, 十进制小数二进制小数 方法：乘2取整，整数正序排列。 例3. 0.125 = B,0.250,小数部分为0，乘法停止,0.001,例4. 0.43 = B 0.43 2 0 0.86 2 1 1.72 (取走整数) 0.72 2 1 1.44 (取走整数) 0.44 2 0 0.88, 0.430.0110 B 误差小于2-4,例5. 13.125 = B 方法： 先把整数部分13转换成二进制整数1101； 再把小数部分0.125转换成二进制小数0.001; 把两部分写在一起：1101.001B,2. 二进制数 八进制数 先看 表1-1。从表中可看出如下规律： 二进制数八进制数

7、 方法：先将二进制数从小数点开始，向左或向右每3位分成一组，再将每一组写成1位八进制数。 例6. 1011101.11 B = 001 011 101. 110 B = 135.6 Q,3位二进制数对应1位八进制数； 4位二进制数对应1位十六进制数。, 八进制数二进制数 方法：将每1位八进制数直接写成3位二进制数。 例7. 237 Q = 010 011 111 B = 10011111 B,3. 二进制数 十六进制数 二进制数十六进制数 方法：将二进制数从小数点开始，每4位分成一组，再将每一组写成1位十六进制数。 例8. 1011100 B = 0101 1100 B = 5C H, 十六进

8、制数二进制数 方法 ：将每1位十六进制数直接写成4位二进制数。 例9. 1C8 H = 0001 1100 1000 B = 111001000 B,注：十进制数 八进制数 十进制数 十六进制数 方法与十进制数 二进制数类似。 例10. 127 Q = D 127 Q = 182 + 281 +780 = 64 +16 + 7 = 87,例11. 100 = H 方法：除基取余。,6,0,64,提示：当数值较大时(如226)，为了减少除法次数，以减少出错机会，更好的方法是： 十进制数十六进制数二进制数,10 0 10 B,8 0 H,数值数据有两种表示方法，例如： 后缀法 下标法 1010 B

9、 (1010)2 6072 Q (6072)8 985 D 或 985 (985)10 或 985 9F0 H (9F0)16 0B407 H (B407)16,十六进制数以字母开头时，前面加0,计算机中数据的编码方法 数值数据包括整数和实数。在计算机内部都用二进制表示。 实数表示形式有两种：小数和指数。为了便于理解，用十进制与二进制进行对比： 十进制 二进制 小数形式 1.5 1.1 B 指数形式 1.5*100 1.1*200B 或 0.15*101 0.11*201B 或 0.015*102 0.011*210B,规格化 形式,中整数部分为0，小数部分最高位不为0。 在计算机中，只能用有

10、限个二进制位存储一个数。在这有限个二进制位(如32位)中，尾数和指数各占多少位，才能使精度最高、数的表示范围最大呢？C语言采用IEEE(美国电气和电子工程师学会)格式：符号位占1位，指数占8位，尾数占23位。具体格式将在第9章介绍。 下面介绍整数的编码。,数据的原码、反码和补码表示 我们以8位二进制数为例，介绍整数编码的概念和方法。用8个二进制位表示1个整数时，各位的序号是： 7 6 5 4 3 2 1 0 1. 原码表示法 最高位为符号位，其余各位表示数的绝对值。,符号位：0 表示正，1 表示负,例如：3的原码： 0 0 0 0 0 0 1 1 3的原码： 1 0 0 0 0 0 1 1 表

11、示范围：1111111101111111 127127 即 (27 1)(27 1) 原码的缺点： 零的表示不唯一：00000000 10000000 运算时，要对数的不同符号作不同的处理，相当麻烦。,2. 反码表示法 正数的反码同原码。 负数的反码：符号位为1，其余各位是其原码的按位取反。 例如： 3的原码：1 0 0 0 0 0 1 1 3的反码：1 1 1 1 1 1 0 0 表示范围：10000000 01111111 即 127 127 反码也有两个零，使用也不方便。引入反码的目的是通过它来求补码。,3. 补码表示法 正数的补码同原码。 负数的补码：符号位仍为1，在其反码的末位加1便

12、得到补码。 例如： 3的原码：1 0 0 0 0 0 1 1 3的反码：1 1 1 1 1 1 0 0 3的补码：1 1 1 1 1 1 0 1 表示范围：10000000 01111111 128 127 即27 (271),补码的变化规律(128127)* 127 01111111 126 01111110 2 00000010 1 00000001 0 00000000 1 11111111 2 11111110 127 10000001 128 10000000,练习与讨论,4. 请写出10和10的8位二进制补码。,注意：负数的补码不表示真值，再对其求一次补码才是真值。,10的补码：0

13、0001010 10的原码：10001010 10的反码：11110101 10的补码：11110110,练习与讨论,5. 8位二进制补码能够表示的数值范围是 。 超过此范围的数如何表示？,128127,用16位或32位来表示更大的数,ASCII码字符的编码 字符编码就是规定用怎样的二进制码来表示字母、数字及各种符号，以便计算机能够识别、存储和处理它们。 在微机中，字符编码采用ASCII(美国信息交换标准代码)。 ASCII码有7位和8位两种版本。7位ASCII码是国际标准(见教材P539附录A) 。 1个字符的ASCII码虽然是7位，但是字节是基本存储单位，所以1个字符必须占1个字,节，最高

14、位置0。 表中，ASCII码为031和127总共33个字符为控制符，如回车符CR、换行符LF、删除符DEL等，控制符主要用于数据传输。 ASCII码为32126的字符是可打印字符(其中SP表示空格)，这些字符用于显示或打印输出。由ASCII码表可以看出如下规律： 小写字母的ASCII码比其大写字母的ASCII码大32。例如，A的ASCII码为65，a的ASCII码为65+32=97。, 阿拉伯数字0的ASCII码为48，1的ASCII码为49，依次递增。 只要记住两个ASCII码和一条规律，便能计算出所有字母和数字字符的ASCII码 ： 例如，d是第4个英文字母，所以d的ASCII码为： 65

15、+41+32=100 6排在0后面第6个位置，所以6的ASCII码为：48+6=54,A65，048 小写字母ASCII码比其大写字母ASCII码大32,扩展ASCII码* 采用8位编码，最高位是1，从1000000011111111(128255)，可表示127个符号，如希腊字母、等，数学符号、等，拼音字母、等等。 汉字也是非数值数据，其编码方法比较复杂，请参考第5章。,练习与讨论,6*. 计算机中为什么使用二进制？, 可靠性 二进制使用的数码少，传输和处理时不易出错，因而可以保障计算机具有很高的可靠性。 二进制数与十进制数之间的自动转换很容易实现。人们使用计算机时可以仍然使用熟悉的十进制数

16、，这给工作带来极大的方便。,计算机中采用二进制，是因为二进制具有许多优点，例如： 可行性 二进制仅使用0和1两个数码，用双稳态电路表示二进制数很容易实现。 简易性 与十进制数相比，二进制数的运算规则简单。这可以使运算器的结构得到简化，有利于提高运算速度。 逻辑性 二进制中的1和0可以分别表示逻辑值“真”和“假”，容易实现逻辑运算。,基本数据类型,C99又增加了三种类型：_Bool , _Complex , _Imaginary,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：

17、,0 1 1 0 0 0 0 1,整型数据,基本整型数据 int 数据类型的尺寸：为了移植性考虑，标准并未指定，通常和程序执行环境的字长相同。 C语言规定了每种类型的最小范围。 整型数据均以二进制补码形式存储。 类型修饰符： signed（有符号） unsigned （无符号） long （长型） short （短型）,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,单精度实型,指数部分,小数部分,小数的符号位,指数的符号位,数据表示范围,常量、变量与标准函数,主要内容： 常量 变量 标准库函数,常量,

18、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 0 x或 0X 开头,例如： 100 -8 0 +123 010 024 0100 073 0 x38 0 x10 0X10 0XFF 0 x0a,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：123L、0L、432l、0 x100l,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,实型常量,十进制形式 1.0 1. +12.0 -

19、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,字符型常量,可视字符常量 单引号括起来的单个可视字符 例如：a、A 、+ 、3、 等 转义字符常量 单引号括起来的 与可视字符组合，例如：,字符串常量,用双引号括起的一个字符序列 例如：ABC、123、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

20、储方式：,所占存储单元数：串长度1 例如：,字符串 结束标记,符号常量,以标识符来代表的常量 事先编译预处理命令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 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,符号常量,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

21、,替换为,变量,变量的有关概念 在程序运行过程中，其值改变的数据，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。,例如： 有变量a 它的值是510,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, j; 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,变量 在程序运行过程中，其值可以改变的量称为变量。 C语言规定：, 变量名、数组名、函数名、文件名等标识符只能由字母、数字和下划线组成，且第

22、1个字符必须是字母或下划线； 标识符最大长度不要超过32个字符。,例如，下面的变量名是合法的： sum, number_1, _add 而 $56, 3a , a5是非法的变量名。 注意：变量名中的字母区分大小写。如： sum 和Sum 是两个不同的变量。 变量在使用前，必须先定义，指明它为何种类型，然后才能在程序中使用它。如： int n; n被定义为整型,在程序中，通过变量名找到内存单元的地址，从中读取它的值。 为了增加程序的可读性，建议大家使用能够“见名知意”的标识符。例如，name、sum比n、s的含义更明确，可读性更好。,变量的初始化：,允许在说明变量的时候对变量赋初值。 例如：in

23、t a=5,b=10+2; double x=23.568,y ; char ch1=a,ch2=66,ch3=142; 表示定义变量并对变量存储单元赋值。 错误的初始化： int a=3+b,b=5； float m=n=23.16；,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 P30 表2.5 ) 函数调用形式： 函数名（参数表） 例如：putchar(a) sqrt(x),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

24、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,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,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 例如：算术运算优先于关系运算 算术运算中先 * / 后 + -,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,本章涉及的运算符,+

25、- * / % + - + - = += -= *= /= %= a=a+1 表达式的值为5，且 a=6, b=5,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),赋值运算,赋值运算符(右结合） = += -= *= /= %= printf(%d %dn, a

26、,输出结果： 8 10 2 -11,0000 0000 0000 1010 printf(%xn, x 输出结果： 89,2按位或 | 设 x=0 x10； (即00010000B) y=0 x78； (即01111000B) 求 x | y。 a和b进行按位或运算，当对应位皆为0时才得0，否则得1。 0 0 0 1 0 0 0 0 | 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 结果为：78H。,3按位取反 按位取反运算符要求1个操作数。如： a 对a的每个二进制位取反的操作是： 1变0，0变1。 例如：a=0 xF9，求a。 a： 11111001 a： 0000011

27、0 即：06H,例9.2 编写程序，对整数6按位取反并输出。 #include void main( ) int n=6; printf(%x, n ); 输出结果： fff9,0F本身进行异或，就是两个相同的数进行异或。因为两个相同的数对应位都相同，根据“相同为0”的运算规则，所以每一位都是0，即结果为0。 可见，要将某寄存器或内存单元清0，用其自身值进行异或运算即可。,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,main( ) int a=10, b=2; printf(%d %dn, ab-1); ,输出结果： 40 9,请自行分析

28、运行结果,5按位左移 an 表示将a的每一位依次左移n位。左移后，右边的空位补0，左边的位移出数外。 例如：a的值为0 x85，求：a2 a: 10000101 a2: 00010100 / 左边的1和0移出 利用按位左移可实现乘2的幂运算。如：设x=00000001B，则x2为00000100(即4)，这就实现了x22的运算。,6按位右移 an表示将a右移n位，右边的n位被移出。左边n位要区分情况处理： 无符号数，右移后左边n位补0； 有符号数，正数右移后左边n位补0；负数右移后左边n位补1。 例如：无符号数a的值为3 a： 00000011 a1：00000001 / 左边补0 又如：有符

29、号数b的值为3,b的原码为：10000011 b的反码为：11111100 b的补码为：11111101 b1为： 11111110 / 左边补1 再求一次补码得真值： 10000010 即：2,位 运 算 符 小 结,7由位运算构成的复合赋值运算 位运算符(按位取反运算符除外)都可以与赋值运算符构成复合赋值运算符： int b; 当a与b进行位运算时，将b由16位升格为32位(原b值占低16位)。 若b为无符号数，则左边高16位补0；,若b为有符号数，且b0，则左边高16位补0； 若b为有符号数，且b0，则左边高16位补1。 当b升格并与a进行了指定运算后，b本身值并不改变。,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 char ch; 可以对变量a、ch、student 进行 double x; printf(%d %d ,sizeof(int),sizeof(a); printf(%d %d ,sizeof(double),sizeof(x); printf(%d %dn,sizeof(float),sizeof(char); ,输出结果：？,运算中数据类型的转换,数据类型的自动转换 转换原则：,