清华大学C语言教程第1章

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1、第一章 C语言概述,第一节 C语言发展史 第二节 C语言特点 第三节 C程序上机操作 第四节 Turbo C简介 第五节 C程序基本结构 本章小结 习题一,自计算机诞生以来，人们编写系统软件主要是使用汇编语言，但是由于汇编语言编写的程序对计算机硬件的依赖太强，程序可读性和可移植性较差。为了改进汇编语言的这些不足，就需要改用高级语言，而一般的高级语言又不具备汇编语言能够直观地实现对硬件操作的特点。在这种情况下，就需要一种,第一节 C语言发展史,同时具有高级语言特性和低级语言特性的语言，于是C语言就应运而生了。C语言是一种典型的高级语言，它把高级语言的基本结构与低级语言的高效实用性结合起来，一方面

2、它在计算机程序语言研究方面具有一定的价值；另一方面它对整个计算机工业和应用的发展起到了推动作用，因而C语言的设计者获得了计算机科学界的最高奖图灵奖。C语言已成为当今世界最有发展前途的计算机高级语言之一。C语言的发展经历了以下几个阶段：,（1）1967年，英国剑桥大学的M.Richards在CPL（Combined Programming Language）语言的基础上，实现并推出了BCPL（Basic Combined Programming Language）语言。 （2）1970年，美国贝尔实验室的K.Thompson以BCPL语言为基础，设计了B语言，他用B语言在PDP7机上实现了第一个

3、实验性的UNIX操作系统。,（3）1972年，美国贝尔实验室的Dennis M.Ritchie在B语言的基础上，克服其诸多缺点，设计了C语言。 （4）1973年，美国贝尔实验室的K.Thompson和Dennis M.Ritchie合作，用C语言在PDP11机上重新改写了UNIX操作系统。此后C语言作为UNIX操作系统上的标准系统开发语言，越来越多地被人们接受和应用。,（5）在以后数年中，C语言多次做了改进，但它依旧是以描述和实现UNIX操作系统，作为贝尔实验室内部使用而存在。直到1975年，UNIX第6版公布后，C语言的优势才慢慢被人们注意。接着出现了可移植性的C语言，这不仅推动了UNIX操

4、作系统的广泛应用，而且C语言也迅速得到推广。 （6）1978年，Brian W.Kernighan和Dennis M.Ritchie正式出版了著名的The C Programming Language一书，该书成为C语言各种版本改进的基础，因而被称为标准C语言。,（7）1983年，美国国家标准协会（ANSI）根据C语言的各个版本，对C语言进行发展和扩充，制定了新标准，称为ANSI C。 （8）目前流行的C语言编译系统是以1990年国际标准化组织ISO制定的ISO C标准为基础的。,目前C语言广泛应用于事务处理、科学计算、工业控制及数据库等领域。C语言能够得到如此迅猛发展，不仅因为它兼具了高级语

5、言和汇编语言的优点，既适合系统软件的开发，又适合应用程序的编写，更主要的是因为它具备以下几点独特优势：,第二节 C语言特点,（1）应用广泛。不仅适合系统软件的开发，而且适合应用软件的开发。 （2）语言简洁、明了。语言本身书写灵活、直观，便于初学者学习和应用。 （3）语言表达能力强。C语言是一种面向结构化程序设计的语言，涉及范围广、功能强。它有运算符34种，既可以直接处理字符，又可以访问内存物理地址，直接对计算机硬件进行操作，这样就能实现汇编语言的大部分功能。,（4）丰富的数据结构。C语言具有现代化语言的各种数据结构，如实型、整型及字符型等，而且在此基础上设计者还可以创建很多复杂的数据结构，如链

6、表、树、堆、栈等。这些丰富的数据类型极大地增强了C语言的功能。 （5）丰富的结构化控制语句。C语言提供了功能强大的结构化控制语句的3种基本结构，即顺序结构、选择结构和循环结构。许多复杂的问题往往可以通过这3种结构的交叉使用得以解决，便于程序结构化，符合现代编程风格的要求。,（6）程序运行效率高，可移植性强。C语言编程速度快，程序可读性高；80%以上的代码是公共的，因而稍做修改就能移植到各种不同型号的计算机上。 尽管如此，C语言也存在一定的不足，具体表现在运算符和运算优先级过多，语法定义不严格，编程自由度大，编译程序查错、纠错能力有限，给不熟练的程序员带来了一定的困难。,综上所述，C语言既是成功

7、的系统描述语言，又是程序设计语言，它的这种双重性越来越多地受到设计者的青睐。目前国内外研究和使用C语言的人日益增加，同时优秀的C语言版本及配套的工具软件不断出现，更为C语言的学习提供了广阔的平台。,编写C程序仅仅是程序设计工作中的一个环节，编写的程序需要在计算机上进行调试运行，直到得到正确的运行结果为止。C程序的上机操作一般要经过4个步骤，即编辑、编译、链接和运行，如图1.3.1所示。,第三节 C程序上机操作,图1.3.1 C程序上机操作,（1）编辑：用户把编辑好的C程序源代码输入到计算机，并以文本文件的形式存放在本地磁盘上（后缀为.c），例如file1.c，t.c等。编辑C程序的常见文字处理

8、软件有Word、EditPlus和记事本等。 （2）编译：编译C程序是把C语言源程序编译成用二进制指令表示的目标程序（后缀为.obj）。编译过程由C编译系统提供的编译程序完成。,（3）链接：链接C程序是用系统提供的链接程序把目标文件、库函数和其他目标文件链接装配成可执行的目标程序（后缀为.exe）。 （4）运行：运行C程序是将可执行的目标程序投入运行，以获取程序的运行结果。,目前在PC机上常用的C语言编译系统有Borland International公司的Turbo C和Microsoft公司的Microsoft C，Quick C。下面简单介绍Turbo C 2.0集成开发环境的使用，关于

9、详细的使用说明请参阅相关C语言上机指导书籍。,Turbo C是Borland公司开发的一种运行于DOS操作系统下的C语言程序开发软件。它集编辑、编译、链接和运行于一体，具有良好的用户界面和丰富的库函数，且运行速度快，效率高，功能强，使用非常方便。本书中的C程序都是在Turbo C 2.0环境下实现的。,第四节 Turbo C简介,一、Turbo C 2.0的集成环境 在使用Turbo C 2.0集成开发环境前，必须先将其安装到本地硬盘上，然后运行系统盘的install安装程序，按照提示信息逐步安装到本地磁盘上。安装后，Turbo C文件中包含两个子文件，即INCLUDE文件（Turbo C系统

10、头文件）和LIB文件（Turbo C系统库文件）。可以在TC目录下双击主运行文件TC打开Turbo C集成开发环境，如图1.4.1所示。,图1.4.1 Turbo C 2.0集成开发环境,Turbo C 2.0定义了两种屏幕状态，即开发环境和用户屏幕，它们是相互独立的。通常Turbo C处于开发环境，只有当运行用户程序时才能进入用户屏幕，因而开发环境又称为主屏幕。程序的编辑、编译和链接都是在主屏幕下实现的，只有程序的输入和输出在用户屏幕下完成。 由图1.4.1可知，Turbo C 2.0的主屏幕由4部分组成。,1主菜单 主菜单由8项组成，即File，Edit，Run，Compile，Proje

11、ct，Options，Debug和Break/watch。其中，除Edit外，其他菜单项都有一个下拉菜单。 2编辑窗 编辑窗是进行源程序所有编辑工作的平台，它由两部分组成，即编辑状态提示行和编辑/修改源程序窗口。,3信息窗 信息窗用于显示程序运行结果的错误信息和警告信息。 4提示行 提示行位于屏幕底层，用于说明在Turbo C 2.0集成开发环境中常用的功能键的含义。Turbo C 2.0集成开发环境中所有热键的功能如表1.1所示。,表1.1 Turbo C 2.0集成开发环境中所有热键及功能,二、源程序的编辑、编译、链接和运行 在Turbo C 2.0开发环境下，不允许使用鼠标操作，但可以通

12、过光标键，和进行菜单间的选择，通过回车键选中。,1编辑 按“F10”键，激活主菜单，然后按“F”键，在弹出的下拉菜单中，选择“File”“Load”命令，并按回车键，表示调用一个已经存在的源文件，如图1.4.2所示；选择“File”“New”命令，并按回车键，表示要创建一个新C源程序。,图1.4.2 Turbo C源文件的调用,2编译、链接 当源程序编辑完成后，按“F10”键，激活主菜单，然后按“C”键，在弹出的下拉菜单中，选择“Compile”“Compile to OBJ”命令，进行编译，如图1.4.3所示，并生成目标文件；然后选择“Compile”“Link EXE file”命令，进行

13、链接操作，即可得到扩展名为.exe的可执行文件。一般情况下，将编译与链接合并成一步进行，可以通过选择“Compile”“Make EXE file”命令或直接按“F9”键来实现。,图1.4.3 Turbo C源文件的编译,3运行 按“F10”键，激活主菜单，然后按“R”键，在弹出的下拉菜单中选择“Run”“Run”命令或按“Ctrl+F9”键，运行链接后的.exe文件。当运行可执行文件时，系统自动切换到用户屏幕，用户在此将数据输入给程序，就得到程序运行后输出的结果。按“F10”键，激活主菜单，然后按“R”键，在弹出的下拉菜单中，选择“Run”“User screen”命令或按“Alt+F5”键

14、切换到用户屏幕查看运行结果，如图1.4.4所示。,图1.4.4 Turbo C源文件的运行结果,用C语言编写的程序称为C程序。本节将通过一个简单的C程序实例，介绍C程序的基本组成和结构，使读者对C程序有个初步的了解。,第五节 C程序基本结构,例1.1 输出当前系统的日期和时间。 程序 #include /*预编译命令*/ #include /*预编译命令*/ main() /*主函数*/ /*主函数体开始行*/ struct date d; /*定义结构体变量d*/ struct time t; /*定义结构体变量t*/ getdate( /*获取当前系统的日期*/,gettime( /*字符

15、串数据输出*/,printf(“Date:%d-%d-%dn”,x.da_year,x.da_mon,x.da_day); /*日期格式输出*/ printf(“Time:%d-%d-%dn”,y.ti_hour,y.ti_min,y.ti_sec); /*时间格式输出*/ 输出,分析 本程序主函数main()中首先定义了两个结构体变量d和t；然后调用系统日期函数getdate和时间函数gettime，得到当前系统的日期和时间；最后调用子函数function。在子函数function中，首先定义了两个形参x和y的数据类型；然后调用字符串输出函数puts和格式输出函数printf，输出当前系统的

16、日期和时间。 注意在使用C语言标准库函数时，需要用预编译命令“#include”将有关的“头文件”包含在用户源文件中，在头文件中包含了与所用函数有关的信息。,一、C程序基本组成 从例1.1可以看出，一个完整的C程序应该由以下几个部分组成： main() /*主函数*/ 变量定义 执行语句组 子函数名1(参数) /*子函数1*/, 变量定义 执行语句组 子函数名2(参数) /*子函数2*/ 变量定义 执行语句组 ,一个完整的C程序应符合以下几点： （1）在C语言中，每个程序都由一个（且仅有一个）主函数main()和若干个子函数组成，其中主函数是一个特殊的函数，它是程序启动的唯一入口；子函数是由用户自定义的，可以缺省。 （2）函数由函数说明和函数体两部分组成。函数说明是对函数名、函数类型、形式参数等的定义和说明，在函数运行时不起作用；函数体包括对变量的