C语言程序设计_第一章程序设计和C语言

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2、设计和C语言,本章目录,1.1 什么是计算机程序 1.2 什么是计算机语言 1.3 C语言的发展及其特点 1.4 最简单的C语言程序 1.5 运行C程序的步骤与方法 1.6 C语言程序的结构 1.7 程序设计的任务,C 程序设计 | 第一章,程序：完成特定工作的有序步骤。如举办专题学术报告会：张贴海报与会者入场介绍报告人作报告会后交流。要素：动作（张贴、介绍）、对象（海报、与会者、报告人）、操作顺序。,1.1.0 程序,计算机程序:为完成特定功能而编写的指令集合，这组指令依据既定的逻辑控制计算机的运行。,艾达.拜伦，诗人拜伦的女儿，世界上第一位计算机程序员。,C 程序设

3、计 | 第一章,计算机程序溯源,艾达预见计算机可以用在纺织机械上，用卡片储存复杂的花样、可以用来绘图、演奏音乐等。这些预言表明了艾达是现代人工智能技术的拓荒者。,1843年，艾达拟定了一份用巴贝奇差分机求解伯努利方程的设计图，被公认为世界上第一个计算机程序。,其丈夫巴贝奇设计的差分机,艾达为其写程序,1.1.1 计算机程序,C 程序设计 | 第一章,程序：一组计算机能识别和执行的指令。,只要让计算机执行这个程序，计算机就会自动地、有条不紊地进行工作。,计算机的一切操作都是由程序控制的，离开程序，计算机将一事无成。,DOS,指令序列,1.2 你会几门语言,C 程序设计 | 第

4、一章,你会几门语言？,我会两门，英语，日语,在信息社会的今天，电子信息、电气自动化、机电等行业也大量需要懂编程语言的程序员。,C 程序设计 | 第一章,1.2.1 计算机语言,中国人之间用汉语交流。,阿拉伯人之间用阿拉伯语交流。,人与计算机交流，则用计算机语言。,1.2.2 计算机语言的发展,C 程序设计 | 第一章,1、机器语言（由0和1组成的指令） 2、符号语言（用英文字母和数字表示指令）,如汇编 3、高级语言（接近于人的自然语言和数学语言）面向过程的语言，如C语言、FORTRAN语言等（非结构化的语言、结构化语言）面向对象的语言，如JAVA、C+、C#,计算机语言

5、发展阶段：,C 程序设计 | 第一章,1.2.2 计算语言的发展,离硬件越来越远，离人越人越近！,人类：,有逻辑、有语法,计算机：,只能直接识别0与1,程序员用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言。,程序员编写的高级语言代码,首先要经过能编译高级语言的编译器,生成汇编代码。,C 程序设计 | 第一章,1.2.2 计算机语言的发展,面向过程,“面向过程”是一种以过程为中心的编程思想。把程序代码的编写看成是数据加工的过程。采用“自顶向下，逐步求精”的方法，按层次对系统进行模块划分，从而实现复杂问题的模块化解决方案。,面向对象,“面向对象”是

6、从数据入手，以数据为中心来描述事物，用“属性”和“方法”描述对象的特征和行为，用“类”抽象化“对象” 。,“面向过程”强调的是“吃”，“人”只是一个参数； “面向对象”强调的是“人”，“吃”只是一个动作。,C 程序设计 | 第一章,1.3 C语言发展及其特点,TIOBE 编程社区2016年11月的排行。其方法是将语言作为关键字，看搜索数量。,C 程序设计 | 第一章,1.3 C语言发展及其特点,C语言是国际上广泛流行的计算机高级语言。,C语言的发展,C 程序设计 | 第一章,1.3 C语言发展及其特点,1967 年，剑桥大的 Matin Richards 对 CP

7、L 语言进行了简化，产生了 BCPL 语言。,BCPL（基本组合程序设计语言），是典型的面向过程的高级语言。BCPL的语法非常靠近机器，适合于开发精巧，高要求的应用程序，同时对编译器的要求也不高，它跨平台的移植性很好。,CPL语言在ALGOL 60 的基础上接近硬件一些，但规模比较大，难以实现。,BCPL对于字符串的支持很差，这种缺点一直延续到了他的后代中，BCPL的内存管理也很糟糕，不过幸好在他的后代中这个缺点被改掉了。,1.3 C语言的发展及其特点,C 程序设计 | 第一章,1970 年，美国AT&Ts Bell Labs (贝尔实验室)的 Ken Thompson 以BCPL为

8、基础，设计了很简单非常接近硬件的B语言，并用 B 语言写了第一个 UNIX 系统。但B语言过于简单，功能有限。,Ken Thompson,BASIC 语言是由Dartmouth College（达特茅斯学院） John G. Kemeny与Thomas E. Kurtz两位教授于20世纪60年代中期所创。由于立意甚佳，BASIC语言简单、易学的基本特性，很快地就普遍流行起来。,注意：B语言并非BASIC 语言！,C 程序设计 | 第一章,1.3 C语言的发展及其特点,Dennis Ritchie,1973年，AT&Ts Bell Labs(贝尔实验室)的Dennis Ritchie在

9、BCPL和B语言的基础上设计出了一种新的语言，取BCPL中的第二个字母为名，这就是大名鼎鼎的C语言。,C语言既保持了BCPL和B语言的优点(精炼，接近硬件),又克服了他们的缺点（过于简单,无数据类型等)。,开发C语言的目的在于尽可能降低用它开发的软件对硬件平台的依赖程度，使之具有可移植性。,“C语言拥有汇编的语言力量及其便利性！”,C 程序设计 | 第一章,1.3 C语言的发展及特点,最初的C语言只是为描述和实现UNIX操作系统提供一种工作语言而设计的。,操作系统（Operating System，简称OS）是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，是直接运行在“裸机”上的最基本

10、的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。,UNIX是最著名的操作系统之一。,操作系统是用户和计算机的接口，同时也是计算机硬件和其他软件的接口。操作系统的功能包括管理计算机系统的硬件、软件及数据资源，控制程序运行，为其它应用软件提供支持，让计算机系统所有资源最大限度地发挥作用。,C 程序设计 | 第一章,1.3 C语言的发展及其特点,1973年Ken Thompson和D.M. Ritchie合作，把UNIX90%的以上用C语言改写，即UNIX第五版。,最初的UNIX是1969年由AT&Ts Bell Labs(贝尔实验室)的Ken Thompson和Dennis R

11、itchie用汇编语言开发成功的。,到了1973年的时候，Ken Thompson 与Dennis Ritchie感到用汇编语言做移植太过于头痛，他们想用高级语言来完成未来的版本，对于当时完全以汇编语言来开发程序的年代，他们的想法算是相当的疯狂。,UNIX开发团队,C 程序设计 | 第一章,1.3 C语言的发展及其特点,DOS，是磁盘操作系统的缩写，是个人计算机上的一类操作系统。从1981年直到1995年的15年间，磁盘操作系统在IBM PC 兼容机市场中占有举足轻重的地位。,1980-1981年，西雅图电脑产品公司程序员蒂姆帕特森（Tim Paterson）花费了四个月时间编写出了

12、86-DOS操作系统。,MS DOS磁盘操作系统,1981年7月，微软以五万美元的代价向西雅图公司购得86-DOS产品的全部版权，并将它更名为MS-DOS。,C 程序设计 | 第一章,1.3 C语言的发展及其特点,随着UNIX的日益广泛应用，C语言也迅速得到推广。,1978年以后，C语言先后移植到大、中、小微型计算机上。,C语言便很快风靡全世界，成为应用最广泛的程序设计高级语言。,以UNIX第7版中的C语言编译程序为基础，1978年Brian.W.Kernighan和D.M.Ritchit合著了著名的THE C PROGRAMMING LANGUAGE（C程序设计）一书。,美国国家标

13、准协会（ANSI）在此基础上制定了一个C 语言标准，于一九八三年发表。通常称之为ANSI C。,C 程序设计 | 第一章,1.3 C语言发展及其特点,C语言的特点,、C语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。ANSI C一共只有32个关键字。9种控制语句，程序书写自由，主要用小写字母表示，压缩了一切不必要的成分。,Turbo C扩充了11个关键字：asm、_cs、_ds、_es、_ss、cdecl、far、huge、interrupt、near、pascal,C 程序设计 | 第一章,1.3 C语言发展及其特点,、运算符丰富,C语言的数据类型有：整型、实型、字符型、数组类型、指针类

14、型、结构体类型、共用体类型等。能用来实现各种复杂的数据结构的运算。并引入了指针概念，能用来实现各种复杂的数据结构(如链表、树、栈等)的运算，使程序效率更高。,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。,、数据类型丰富,C99又扩充了复数浮点类型、超长整型(long long)、布尔类型(bool),C 程序设计 | 第一章,1.3 C语言发展及其特点,（4）、具有结构化控制语句,C语言是完全模块化和结构化的语言如ifelse语句、while语句、dowhile语句、switch语句、for语句。用函数作为程

15、序的模块单位，便于实现程序的模块化。,（5）、语法限制不太严格，程序设计自由度大,C语言允许程序编写者有较大的自由度，因此放宽了语法检查。对数组下标越界不做检查对变量的类型使用比较灵活，例如，整型量与字符型数据可以通用,C 程序设计 | 第一章,1.3 C语言发展及其特点,（6）、允许直接访问物理地址，对硬件进行操作,由于C语言允许直接访问物理地址，可以直接对硬件进行操作，因此它既具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多功能。,C语言能够像汇编语言一样对位（bit）、字节和地址进行操作，而这三者是计算机最基本的工作单元，可用来写系统软件。,51单片机,C 程序设计 | 第

16、一章,1.3 C语言发展及其特点,（7）、用C语言编写的程序可移植性好,C的编译系统简洁，很容易移植到新系统。在新系统上运行时，可直接编译“标准链接库”中的大部分功能，不需要修改源代码，因为标准链接库是用可移植的C语言写的。因此，几乎在所有计算机系统都可以使用C语言。,移植,个人计算机调试好算法,算法移植应用于硬件,C 程序设计 | 第一章,1.3 C语言发展及其特点,（8）、生成目标代码质量高，程序执行效率高,C语言描述问题比汇编语言迅速，工作量小、可读性好，易于调试、修改和移植，而代码质量与汇编语言相当。C语言一般只比汇编程序生成的目标代码效率低10%20%。,C语言本是专门为编写系统软件而设计的，许多大的软件都用C语言编写，这是因为C语言的可移植性好和硬件控制力高，表达和运算能力强。,许多以前只能用汇编语言处理的问题，后来可以改用C语言来处理了。,目前C语言的主要用途之一是编写“嵌入式系统程序”。,C 程序设计 | 第一章,1.3 C语言发展及其特点,哪些编程语言或程序是用C语言编写的？,C 程序设计 | 第一章,

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