C语言程序设计课件.ppt

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1、C语言程序设计,陈易明 E-mail: ,参考书 KR “C PROGRAMMING LANGUAGE ” 课时安排 理论课 ：32学时 上机训练：16学时 考核成绩 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,课后请复习 保持课堂安静，积极回答问题 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,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

2、 ADD A, B,面向机器的语言,程序设计是数据被加工的过程,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。,C语言的发展史,1972年 美国贝尔实验室的Dennis.M.Ritchie 设计出C语言，并用其将UNIX系统全部改写并实现。 C语言的设计目的是为描述和实现UNIX操作系统提供一种工具语言 由于语言的强大功能和良好的可移植性，C语言先后被移植到各种大、中、小和微型计算机上，并得到了广泛的使用，成为当代最优秀的程序设计语言之一。,C语言的

3、前生,1960年出现的Algol 60，它是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。 1963年英国剑桥大学推出了“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。 因此，1967年剑桥大学的Matin Richards对CPL进行了简化，提出了BCPL（Basic Combined Programming Language）语言。,一切从一个叫“Space Travel”的电子游戏开始,C语言的创世纪,1963年，美国麻省理工学院MIT、贝尔实验室和通用电器公司决定联合

4、开发一个操作系统MULTICS，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， 在城市里布置一台计算机主机，然后用户在自己的家里，使用终端并且通过电话线来接入这台主机。终端很便宜，只有显示器、键盘和通信模块，每个家庭都买得起，他们使用终端来连接计算机，然后像使用水、电、煤气等生活资源那样来使用这台计算机的计算资源，并缴纳相应的费用。 这样一来，在主机上必须运行一个操作系统，来对整个系统的资源进行管理。,MULTICS系统非常庞大、复杂，它的

5、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。 1969年，当贝尔实验室退出该项目后，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。,后来，由于无法继续访问MULTICS操作系统，他就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。 但是，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

6、，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，他们两个人一起，在另外一台GE-635计算机上，利用它的操作系统，即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，就可以玩了。,Question:为什么不直接在PDP-7这台计算机上编程呢，而需要使用第三台机器GE635呢？ 原因很简单，这台PDP-7计算机之所以没人来用，是因为它是一台光秃秃的计算机，只有硬件而没有任何软件，连汇编

7、程序都没有，这样，人们就没有办法在上面编程，如果实在想编程的话，只能直接使用机器语言。但机器语言都是一些0、1字符串，太难懂了，所以没有人愿意使用它。 Question: 为什么PDP-7计算机只是硬件没有软件？ 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: 为什么不直接在GE635上玩游戏呢？ 答案：一个字，“贵”，两个字“很贵”，三个字“非常贵” 玩一小时游戏花费7

8、5美元（当时价值25桶石油,现在按70美元/桶石油算，约5250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，也就是说，在硬件的基础上，再给它增加一些软，这样，这台机器就能够用起来，就能做更多的事情。 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，也就是UNIX。,到了1970年的夏季，研究小组得到了一台新的、功能更强大的机器PD

9、P-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。 为解决这个问题呢？研究小组就开始考虑用某种高级语言来重写整个系统，以提高系统的可移植性和可懂性。,Thompson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？他的想法是自己去设计一种高级语言。 他以BC

10、PL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，把整个UNIX系统用C语言重新写了一遍，这样，以后再需要移植的时候，就方便多了

11、，大部分的系统代码都无需改动。,1977年，出现了不依赖于具体机器的C语言编译器，使得把一个C程序从一台机器移植到另一台机器上所需要的工作大大地简化了，这就推动了UNIX操作系统迅速地在各种类型的机器上得以实现。 反过来，随着UNIX系统日益广泛的使用，C语言也得到了迅速地推广。所以说，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）玩游戏是很耗钱或费时间的。 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,很贵的游戏机，绝对的“发烧级”,接

12、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年接受当时美国总统克林顿授予的国家技术勋章,一九七八年由美国电话电报公司(AT&T)贝尔实验室正式发表了语言。 B.W.Kernighan和D.M.Ritchit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。 但是，在K&R中并没有定义一个完整的标准C 语言，后来由美国国家标准协会（American National Standards Institute）在此基础上制定了一个C 语言标准，于一九

13、八三年发表。通常称之为ANSI C。,C 语言标准,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”，这样说不是指它的功能差或难于使用，而是指它 具有许多汇编语言等低级语言才具备的功能， 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。 所以C语言在系统设计十分有效，过去系

14、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。,计算机的层次,硬件（Hardware）,操作系统（OS）,应用程序 （Application）,应用 平台,基于 平台的 应用 程序,低级语言的地盘,高级语言的地盘,C语言的地盘,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。我们学习的TC扩充了11个关键字，一共也才43个关键字。,C语言的基本特点：,3、运算符丰富。共有34种。C把括号、赋值、逗号等都作为运算符处理。从而使C的运算类型极为丰富，可以实现其他高级语言难以实现的运算。 4、

15、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

16、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打印“Hello World” 来进行讲解。,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 “stdio.h” main() printf ( “hello World！n“ ); ,1、编写源程序，存储为hellowor

17、ld.c，内容如下：,/* 功能注释：在屏幕上显示Hello World! */ #include “stdio.h“ /*编译预处理, 告诉编译程序在本程 序包含标准输入输出库函数*/ main() /主函数，无参数 /函数头 printf(“Hello World! n”); /*调用库函数printf, 将Hello world显示 到屏幕上，n为换行符*/ /函数尾,编译预处理,在C源程序中加入一些“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

18、功能主要有三种： 1. 文件包含 2. 宏定义 3. 条件编译,所有的预处理命令，都是以#开头的,1. 文件包含 #include “文件名 “ 文件名指的是外部的库函数名或源程序名。 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。 只要用了 #include “库函数名“ ， 就可以调用库函数中的函数。,编译预处理,#include “stdio.h“ 可调用各种输入输出函数： 包括: printf ，scanf ， getchar，putchar， fopen，fclose，fprintf，fsacnf， fseek，fread，fwrite 等

19、。,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；,#include “stdio.h” main() printf(“hello World！n“); ,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。 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。,main() printf(“hello World！n“); ,C语言程序的基本格

20、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(include 命令仅为其中的一种)，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。不能嵌套,例： /*This is the main

21、/* of example1.1*/ */,C语言程序结构,/* 在屏幕上显示Hello World! */ #include “stdio.h” main() printf( “hello World！n” ); ,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( ) . . . . ,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

22、程序员的素质之一: 使用TAB缩进 对齐 有足够的注释 有合适的空行,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” main() printf ( “这是我的第一个n C语言源程序” ) ; ,2、常用计算机语言,BASIC,FORTRAN,PASCAL,COBOL,C,JAVA,PROLOG,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

23、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,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）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（Ou

24、tput），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,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,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

25、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1989年出版的Turbo C2.0， 微软的Microsoft Visual C+。,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，所以推荐大家使用： “C/C+程序设计学习与实验

26、系统 ”共享版。 作者：钟家民 http:/ 注册费用：35元,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？,第二个程序,/* 求：a+b= ？ */ #include “stdio.h” main() a=12; b=14; printf(“ a+b=“); ,/* 求:a+b= ？ */ #include “stdio.h“ 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 ); ,在C语言中，所有变量必须先说明后使用，说明用于申明变量的性质，变量说明

27、语句格式如下： 变量类型名 变量1，变量2，变量n; 变量类型名有：int 整数; float 浮点数 char 字符单字节 short 短整数 long 长整数 single 单精度浮点数 double 双精度浮点数,第二个程序 求两数之和,/* 两数求和*/ #include “stdio.h“ void 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(“a+b=%d”, sum); /输出显示 ,/ %d输出转换说明，用整型值sum来代替它,修改程序如下，运行结果sum=? #incl

28、ude “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 =

29、 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: 一部分是正常字符, 这些字符将按原 样输出; 另一部分是格式化规定字符, 以“%”开始, 后跟一个或几个规定字符, 用来确定输出内容格式。 参数表是需要输出的一系列参数, 其个数必须与格式化字符串所说明的输出 参数个数一样多, 各参数之间用“,“分开, 且顺序一一对

30、应, 否则将会出现意想 不到的错误。 参数可以是变量, 常量和表达式。,1. 格式化规定符 Turbo C2.0提供的格式化规定符如下: 符号 作用 %d 十进制有符号整数 %u 十进制无符号整数 %f 浮点数 %s 字符串 %c 单个字符 %p 指针的值 %e 指数形式的浮点数 %x, %X 无符号以十六进制表示的整数 %0 无符号以八进制表示的整数 %g 自动选择合适的表示法,(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。 对浮点

31、数, 若整数部分位数超过了说明的整数位宽度, 将按实际整数位输出; 若小数部分位数超过了说明的小数位宽度, 则按说明的宽度以四舍五入输出。 如果用浮点数表示字符或整型量的输出格式, 小数点后的数字代表最大宽度, 小数点前的数字代表最小宽度。 例如: %6.9s 表示显示一个长度不小于6且不大于9的字符串。若大于9, 则 第9个字符以后的内容将被删除。,(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,

32、否则为右对齐。 例如: %-7d 表示输出7位整数左对齐,2. 一些特殊规定字符 字符 作用 n 换行 f 清屏并换页 r 回车 t Tab符 xhh 表示一个ASCII码用16进制数 表示, 其中hh是1到2个16进制数,输出函数 printf(),例子： #include “stdio.h“ void main() printf(“%dnn“,336); printf(“the octal number of 17 is %onn“,17); printf(“the hex number of 30 is %xnn“,30); printf(“%f is floating formatnn

33、“,13.5); printf(“%cnn“,a); printf(“%snn“,“a fling bird“); ,/* 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(“, );,输

34、入函数 scanf(),格式化字符串包括以下三类不同的字符; 1、 格式化说明符: 格式化说明符与printf()函数中的格式说明符基本相同。 2、分隔符 要输入多个数据，在要格式化字符中加入分隔符 （1）空白字符: 空白字符会使scanf()函数在读操作中略去输入中的一个或多 个空白字符。 （2） 非空白字符: 一个非空白字符会使scanf()函数在读入时剔除掉与这个非空白字符相同的字符。,地址表是需要读入的所有变量的地址, 而不是变量本身。 对于数值，字符变量，在其变量名前加取址符“”取变量的地址。 对于数组名不能用取址符。 各个变量的地址之间同“,”分开。 地址表与printf()函数完

35、全不同, 要特别注意。,#include “stdio.h“ void main() int i, j; scanf(“%d，%d“, ,用逗号做为分隔符,#include “stdio.h“ void main() int i, j; scanf(“%d %d“, ,用空格做为分隔符,课堂练习,编程： 1、编写一个简易加法器，从键盘中输入两个数，并在屏幕上显示出两数及其相加的结果，结果只保留小数点后两位。,/* 加法器*/ #include “stdio.h“ void main() float a,b, sum; scanf(“%f, %f“, ,第三个C程序,求两个数中较大的数： 从键盘

36、中输入数，比较并返回两数中的大数。,#include “stdio.h“ void main() float a, b; scanf(“%f, %f“, ,练习,求三个数中较大的数： 从键盘中输入数，比较输出最大的数。,小结,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,二、C语言程序的结构特性：,（1）C 文件可以由一个/多个C源程序组成,（2）C 源程序可以由一个/多个函数组成,（3）C 文件有且仅有一个主函数（main函数）,（4）C 源程序中可以有预处理命令。,（5）每个说明/语句以分号结尾。,（6）标识符、关键字之间必须至少加一个 空格以示间隔。,（7）一个函数由两

37、部分组成：,函数的说明部分：函数名后有一对圆括号,函 数 体 部 分：变量定义 执行部分,（8）C 程序书写格式自由,（9）C 语言本身没有输入、输出语句。,（10）可以用/*。*/对C源程序做注解,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,printf(“格式控制串”，参数表 ); scanf(“, );,