1、数学系计算机系列课程课件之一本章要点语言的发展过程语言的特点简单的程序介绍源程序的结构特点语言的字符和词汇程序设计上机指导 语言是在70年代初问世的。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。同时由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学会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语言的产生基于两个方面的需要。一是为满足UNIX操作系统开发的需要
2、。UNIX操作系统是一个通用的、复杂的计算机管理系统。二是为拉近高级语言与硬件之间距离的需要。C语言集高级语言与汇编语言优点于一身。C语言面对实际应用的需要而产生,直至今日仍不改初衷。1960年出现的ALGOL语言是一种面向问题的高级语言,远离硬件,不适于开发系统软件。1963年,英国剑桥大学推出CPL语言,CPL语言比ALGOL语言接近硬件一些,但规模较大,难以实现。1969年,剑桥大学的M.Richards对CPL语言进行简化,推出BCPL语言(BCPLBasic Combined Programming Language)。1970年,贝尔实验室的K.Thompson为DEC公司PDP7
3、计算机上运行的一种早期UNIX操作系统设计了一种类BCPL语言，称为B语言。B语言规模小,接近硬件,1971年在PDP-11计算机上实现,并写了UNIX操作系统。1960年1971年是C语言的萌芽阶段。1972年1973年间,贝尔实验室的D.M.Ritchie在保留B语言优点的基础上,创建了C语言。1973年,UNIX操作系统被用C语言改写,称为UNIX第五版。最初的C语言只是一种UNIX操作系统的工作语言,依附于UNIX系统,主要在贝尔实验室内部使用。UNIX以后的第六版、第七版、SYSTEM 和SYSTEM都是在第五版的基础上发展起来的,C语言也作了多次改进。到1975年,UNIX第六版的
4、公布,使C语言受到人们的普遍注意。UNIX操作系统的广泛使用,促进了C语言的迅速发展与普及,C语言的发展与普及也促进了UNIX操作系统的推广。到1978年出现了独立于UNIX和PDP计算机的C语言,从而，C语言被迅速移植到大、中、小与微型机上。当年,B.W.Kernighan和D.M.Ritchie以UNIX第七版的C编译程序为基础,出版了影响深远的名著C程序设计语言。各机构推出了自己的C语言与版本,某些执行过程的微小差别不时引起C程序之间的不兼容。美国国家标准协会（ANSI）从1983年开始，经过长达五年的努力,制定了C语言的新标准ANSI C,现在提及C语言的标准就是指该新标准。ANSI
5、C比原标准C有很大的发展,解决了经典定义中的二义性,给出了C语言的新特点。K&R也以新标准改写了他们的经典著作。任何C程序都必须遵循ANSI C标准,本教材的主体也以ANSI C作为基础。早期的C语言主要是用于UNIX系统。由于语言的强大功能和各方面的优点逐渐为人们认识，到了八十年代，C开始进入其它操作系统，并很快在各类大、中、小和微型计算机上得到了广泛的使用。成为当代最优秀的程序设计语言之一。3、数据结构丰富，具有现代化语言的各种数据结构。C的数据类型丰富，能实现各种复杂的数据运算（其中指针类型更为特殊）；1、语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。C语言一共只有32个关键字，9种控制语句，书写形式
6、自由，压缩了一切不必要的成分；2、运算符丰富。C语言运算符包含的范围广泛，共有34种运算符，使C的运算类型极其丰富，表达式类型多样化，灵活使用各种运算符可以实现其他语言难以实现的运算；7、生成目标代码质量高，程序执行效率高，可移植性好。4、具有结构化的控制语句（如ifelse语句、switch语句、while语句、dowhile语句、for语句）。用函数作为程序模块单位，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；6、C语言允许直接访问物理地址，能进行位（bit）操作，能实现汇编语言的大部分功能，可以对硬件直接操作，因此语言集高级语言和低级语言的功能于一体。既可用于系统软件的
7、开发，也适合于应用软件的开发；目前最流行的语言有以下几种：Microsoft C 或称 MS CBorland Turbo C 或称 Turbo CAT&T C 这些语言版本不仅实现了ANSI C标准，而且在此基础上各自作了一些扩充，使之更加方便、完美。在C的基础上，一九八三年又由贝尔实验室的Bjarne Strou-strup推出了C+。C+进一步扩充和完善了语言，成为一种面向对象的程序设计语言。C+目前流行的最新版本是Borland C+4.5,Symantec C+6.1,和Microsoft VisualC+6.0。C+提出了一些更为深入的概念，它所支持的这些面向对象的概念容易将问题空
8、间直接地映射到程序空间，为程序员提供了一种与传统结构程序设计不同的思维方式和编程方法。因而也增加了整个语言的复杂性，掌握起来有一定难度。C语言是面向过程的程序设计语言，是C+的基础；C+语言是C语言发展的新阶段,是一种更好的C语言,是应用广泛的面向对象的程序设计语言。C+语言和语言在很多方面是兼容的。因此，掌握了语言，再进一步学习C+就能以一种熟悉的语法来学习面向对象的语言，从而达到事半功倍的目的。为了说明语言源程序结构的特点，先看以下几个程序。这几个程序由简到难，表现了语言源程序在组成结构上的特点。虽然有关内容还未介绍，但可从这些例子中了解到组成一个C源程序的基本部分和书写格式。例 EX1_
9、1 输出一条语句。main()printf(“This is a C program.n);main是主函数的函数名，表示这是一个主函数。每一个C源程序都必须有，且只能有一个主函数(main函数)。函数调用语句，printf函数的功能是把要输出的内容送到显示器去显示。printf函数是一个由系统定义的标准函数，可在程序中直接调用。例 EX1_2 输出正弦三角函数的值。#include“stdio.h”/*include称为文件包含命令*/#include“math.h”/*扩展名为.h文件也称为头文件*/main()/*main函数*/double x,s;/*定义两个实数变量*/printf
10、(input number:n);/*显示提示信息*/scanf(%lf,&x);/*从键盘获得一个实数x*/s=sin(x);/*求x的正弦，并把它赋给变量s*/printf(sine of%lf is%lfn,x,s);/*显示程序运算结果*/*main函数结束*/main()之前的两行称为预处理命令(详见第十章)。预处理命令还有其它几种，这里的include称为文件包含命令，其意义是把尖括号或引号“”指定的文件包含到本程序来，成为本程序的一部分。被包含的文件通常是由系统提供的，其扩展名为.h。因此也称为头文件或首部文件。语言的头文件中包括了各个标准库函数的函数原型。因此，凡是在程序中调用
11、一个库函数时，都必须包含该函数原型所在的头文件。在主函数前用include命令包含了sin，scanf和printf，其头文件为math.h和stdio.h。主函数体中又分为两部分，一部分为说明部分，另一部分执行部分。说明是指变量的类型说明。语言规定，源程序中所有用到的变量都必须先说明，后使用，否则将会出错。这一点是编译型高级程序设计语言的一个特点。说明部分是C源程序结构中很重要的组成部分。本例中使用了两个变量x，s，用来表示输入的自变量和sin函数值。由于sin函数要求这两个量必须是双精度浮点型，故用类型说明符double来说明这两个变量。说明部分后的四行为执行部分或称为执行语句部分，用以完
12、成程序的功能。执行部分的第一行是输出语句，调用printf函数在显示器上输出提示字符串，输入自变量x的值。第二行为输入语句，调用scanf函数，接受键盘上输入的数并存入变量x中。第三行是调用sin函数并把函数值送到变量s中。第四行是用printf函数输出变量s的值，即x的正弦值。scanf和 printf这两个函数分别称为格式输入函数和格式输出函数。其意义是按指定的格式输入输出值。因此，这两个函数在括号中的参数表都由以下两部分组成：“格式控制串”，参数表 格式控制串是一个字符串，必须用双引号括起来，它表示了输入输出量的数据类型。在printf函数中还可以在格式控制串内出现非格式控制字符，这时在
13、显示屏幕上将原文照印。参数表中给出了输入或输出的量。当有多个量时，用逗号间隔。例如：printf(sine of%lf is%lfn,x,s);其中%lf为格式字符，表示按双精度浮点数处理。它在格式串中两次现，对应了x和s两个变量。其余字符为非格式字符则照原样输出在屏幕上。例EX1_3求两个数中较大的一个，并输出。int max(int a,int b);/*函数说明*/main()/*主函数*/int x,y,z;/*变量说明*/printf(input two numbers:n);scanf(%d%d,&x,&y);/*输入x,y值*/z=max(x,y);/*调用max函数*/prin
14、tf(maxmum=%d,z);/*输出*/int max(int a,int b)/*定义max函数*/if(ab)return a;else return b;/*把结果返回主调函数*/函数调用是C语言的一个重要特点。本程序由两个函数组成，主（main）函数和max 函数。函数之间是并列关系。可以从主函数中调用其它函数。max 函数的功能是比较两个数，然后把较大的数返回给主函数。max 函数是一个用户自定义函数。因此在主函数中要给出说明。可见，在程序的说明部分中，不仅可以有变量说明，还可以有函数说明。关于函数的详细内容将在第五章介绍。在程序的每行后用/*和*/括起来的内容为注释部分，程序不
15、执行注释部分。上例中程序的执行过程是，首先在屏幕上显示提示串，请用户输入两个数，回车后由scanf函数语句接收这两个数送入变量x,y中，然后调用max函数，并把x,y 的值传送给max函数的参数a,b。在max函数中比较a,b的大小，把大者返回给主函数的变量z，最后在屏幕上输出z的值。1 1、C C程序的结构程序的结构 1）函数）函数 (1)C程序由若干函数组成,其核心成份是函数。必须有一个且只能有一个主函数main(),主函数的名字为main。可以是系统预定义的标准函数,如scanf函数、printf函数等,参见附录C。大多数函数由程序员根据实际问题的需要进行定义,函数之间是平行的关系。基于
16、此,C语言被称为函数式语言。(2)函数由函数头（函数的说明部分）与函数体（函数的语句部分）两部分组成。函数头给出函数的特征描述,包括函数的属性、类型、名字、参数及参数类型。例如EX1_ 3 中的求最大值函数的函数头:int max（int a,int b）/*函数类型 整型 函数名字 max 函数参数a，b 整型*/函数体给出函数功能实现的数据描述和操作描述,是程序中用花括号括起的若干语句。例如EX1_1中的函数体:printf（“This is a C program.”）;函数体可以为空,可以没有数据描述部分。2）语句语句 (1)语句是组成程序的基本单位,函数功能的实现由若干条语句完成。说
17、明性语句完成数据描述,执行性语句完成操作描述。(2)语句由若干关键字加以标识,如ifelse语句、dowhile语句等。C语言语句必须以分号结束。(3)C语言本身没有输入/输出语句,C语言的输入/输出操作由scanf函数和printf函数等库函数完成。3）其它）其它 (1)预处理命令 C程序开始往往含有以“#”开头的命令,它们是预处理命令。例如EX1_3中#include 或“stdio.h”，用以指明包含文件。（请参阅第 12 章）(2)程序注释 在程序中还有以“/*”开始,以“*/”结束的内容,它们是程序中的注释部分,用以帮助阅读程序。注释对程序的执行没有任何影响,编译时将被过滤掉。加必要
18、的注释只为增加程序的可读性。6、标识符，关键字之间必须至少加一个空格以示间隔。若已有明显的间隔符，也可不再加空格来间隔。1、一个语言源程序可以由一个或多个源文件组成。2、每个源文件可由一个或多个函数组成。3、一个源程序不论由多少个文件组成，都有一个且只能有一个mainmain函数，即主函数。4、源程序中可以有预处理命令(includeinclude 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。5、每一个说明，每一个语句都必须以分号结尾。但预处理命令，函数头和花括号“”之后不能加分号。2、归纳起来C程序的结构有如下特点：书写程序时应遵循的规则 从书写清晰，便于阅读，理解，维
19、护的角度出发，在书写程序时 应遵循以下规则：1、一个说明或一个语句占一行。2、用 括起来的部分，通常表示了程序的某一层次结构。一般与该结构语句的第一个字母对齐，并单独占一行。3、低一层次的语句或说明可比高一层次的语句或说明缩进若干格后书写。以便看起来更加清晰，增加程序的可读性。在编程时应力求遵循这些规则，以养成良好的编程风格。字符是组成语言的最基本的元素。语言字符集由字母，数字，空格，标点和特殊字符组成。在字符常量，字符串常量和注释中还可以使用汉字或其它可表示的图形符号。1、字母：小写字母az共26个，大写字母AZ共26个 2、数字：09共10个 4、标点和特殊字符：逗号（,）分号（;）冒号（
20、:）点（.）问号（?）单引号（）双引号（“”）叹号（！）大括号（）中括号（）小括号（()）加号（+）减号（-）星号（*）顺斜杠（/）百分号（%）等于号（=）大于号（）小于号（tc （进入Turbo C 3.0）或从键盘键入C:bc （进入Borland C 3.1）注意：1、批处理命令tc.bat和bc.bat已经建立，并存放在根下的BAT子目录中；2、无论是执行哪个批处理，将分别进入TCBIN或BORLANDBIN子目录，并分别执行TC.EXE或BORLANDC.EXE文件。3、执行上述命令后即可进入Turbo C或Borland C集成编辑环境。4、编辑C程序（1）建立新文件或打开一个已有
21、的文件 选中主菜单中的“File”选项并按回车键（或单击鼠标左键），在其下拉菜单中选择“New”选项后按回车（或单击鼠标左键），此时将进入C的编辑环境（程序编辑屏幕），即可在此屏幕内编辑一个名为Noname00.cpp的新文件；如果需对文件重新命名，可选择主菜单下的“Save As”选项，重新命名。若希望打开一个已有的文件，则可从主菜单中选择“Open”选项，在弹出的对话框中选择已有文件后在的磁盘和路径，文件被选中后出现反白，按回车（或单击鼠标），被选中的文件将出现在编辑屏幕中，而后可以进行修改编辑或运行。（2）编辑源文件 Torbo C或Borland C给出的编辑环境称为全屏幕编辑环境。所
22、谓全屏幕编辑是指光标可以在屏的任何位置移动，并且可以进行插入或删除操作，也可以对部分内容（或全部内容）进行剪切、复制或粘贴，如同Word的操作一样。在菜单栏的第二个选项“Edit”中包含：Cat、Copy、Paste、Clear几个选项，其主要功能是用于编辑过程中的剪切、复制、粘贴和清除（删除）操作。在进行上述操作时必须对文本进行选择5、编译源程序（1）分步完成编译 选择“Compile”菜单并在其下拉菜单中选择“Compile to OBJ”，编译后产生后缀为.obj的目标文件，然后再选择菜单“Compile/Link EXE file”可得到后缀为.exe的可执行文件。（2）一次完成编译
23、选择菜单”Compile/Mark EXE file”或按F9键，即可一次完成编译和连接。注意：Turbo C 3.0编辑和编译程序会产生三个同名文件，即源程序文件（.CPP）、目标文件（.OBJ）和可执行文件（.EXE），三个文件也同时存储在TC BIN子目录中，用户只需保存源程序文件，即编辑后产生的程序源代码。6、执行程序（1）运行程序 按“Alt+R”键，再选择菜单“RUN”，或同时按下“Ctrl+F9”，系统将执行已经编译好的目标文件，并返回编辑屏幕。（2）查看运行结果 选择菜单“Window”的下拉菜单中的“User Screen”，或同时按下“Alt+F5”，系统将转换显示屏幕，在DOS状态下可观察到程序的运行结果。6、退出Turbo C集成环境选择“File”菜单下的“Exit”选项，或直接按下“Alt+X”键，将退出Turbo C编辑屏幕，返回到DOS命令状态。十二、本章知识重点1、C程序是由函数构成的，是函数式程序设计语言。2、函数由函数首部（声明部分）和函数体（执行部分）组成。3、C源程序的结构特点。4、C语言的字符集和词汇。5、C程序上机操作步骤。
