第1章 C语言概述

1.C语言概述

运行环境以Dev-C++为主

1.1 C语言的产生和发展

• 1.编程语言发展的3个阶段
  • 机器语言
    • 由二进制数0和1组成的有限序列（机器指令）
    • 要解释0和1的不同组合，可读性较差
  • 汇编语言
    • 用符号代替二进制序列，如MOV AX, BX
    • 依赖计算机硬件，程序可读性有一定提升，但可移植性较差
  • 高级语言
    • 接近自然语言，通俗易懂
• 2.基本概念
  • 计算机程序由一系列指令构成，定义指令的过程就是编程
  • C语言的前身是B语言（BCPL， Basic Combined Programming Language）
  • 美国国家标准学会（ANSI）为C语言指定了一套标准，称为ANSI C

1.2 C语言的特点

• 1.简洁紧凑、灵活方便
  • 32个关键字
    • auto break case char const continue default do
    • double else enum extern float for goto if
    • int long register return short signed sizeof static
    • struct switch typedef union unsigned void volatile while
  • 9种控制语句
• 2.运算符类型丰富
  • 34个运算符
• 3.数据类型丰富
  • 整型 实型 字符型
  • 数组类型 指针类型 结构体类型 共用体类型
• 4.结构化语言
  • 主要结构成分是函数
  • 代码与数据分离，程序各部分除必要的信息交流外彼此独立
  • 以函数形式提供给用户调用
    • 函数即完成某项功能的一段代码
• 5.允许直接访问物理地址，可直接对硬件进行操作
  • 计算机最基本的操作单元
    • 位 bit
    • 字节 Byte
    • 地址
• 6.生成代码质量高，可移植性好
  • 移植性
  • 兼容性
• 7.适用于对操作系统和系统实用程序以及需要对硬件进行操作的场合

1.3 两个简单的C程序

• 1.在屏幕上输出“Hello World!”
  • 1.1 编写代码

  #include <stdio.h>
  void main() {  // 无返回值
    printf("Hello World!");
  }
  
  #include <stdio.h>
  int main() {  // 有返回值
    printf("Hello World!");
    return 0;  // 用于表示程序的退出状态，0表示程序正常退出，非0代表程序异常退出
  }
  

  • 1.2 程序拆分
    • 井号“#”表示预处理指令
      • 通知编译器在对源程序编译前应做的处理工作
    • “#include”命令C编译器包含某个特定文件的内容
    • “<stdio.h>” standard input output head file 标准输入输出头文件
      • 文件中包含了函数printf()
    • main()为主函数
      • 每个C源程序要有且只有1个主函数
      • "{}"为函数体，内容是完成函数功能的若干条语句，每条语句后加上“;”表示语句结束
• 2.求两个整数的和并输出
  • 2.1 编写代码

  #include <stdio.h>
  int sum(int x, int y) {
    int z;
    z = x + y;
    return z;
  }
  int main() {
    int a,b,c;
    scanf("%d,%d", &a, &b );   
    c = sum( a, b );
    printf("sum = %d \n", c);
    return 0;        
  }
  

  • 2.2 C程序的特点
    • 一个C程序是由若干函数构成的。
    • 一个C程序总是从main函数开始执行。
    • 每条语句均以分号结束。
    • 注释行从"//"开始到本行结束, 连续若干注释行可以以"/"开始，并以"/"结束。
    • 每行可以有多条语句，一条语句也可以分写在多行上。

1.4 C程序的上机步骤

• 1.补充：编译型语言和解释型语言。
  • 编译型(C C++ Java C# Go)：代码写完后，编译器将其变成另外一个文件（如C程序链接后生成的“exe”可执行程序），然后交给计算机执行
  • 解释型(python php ruby javascript perl)：写完代码交给解释器，解释器会从上到下一行行代码执行：边解释边执行
  • 编译型语言和解释型语言的区别类似于全文翻译VS实时翻译
  • Windows计算机有时运行软件会提示“xxx.dll文件缺失”，该文件就是编译后生成的。
  • 出现错误时
    • python代码要运行到某一句才知道错误（边解释边执行），所以错误之前的print可以正常输出，如以下代码：
      
    • C语言代码必须通过编译才能知道错误，如果有错误，错误前方的语句中即使前方有printf也无法输出。错误会导致C源程序无法生成exe程序，进而无法执行
      
• 2.运行C程序的步骤
  • 编辑:在IDE中编写源程序，后缀通常为“.c”
  • 编译:用编译程序（编译器）把源程序翻译成二进制目标程序，后缀通常为“.obj”
  • 链接:将目标程序和系统的库函数及其他目标文件链接，得到可执行文件，后主通常为“.exe”
  • 运行:运行“.exe”文件便可得到执行结果
• 3.IDE:Dev-C++
  • 特点：既可运行C源程序，也可运行C++源程序。注意C源程序要将文件后缀由默认的“.cpp”改为“.c”
  • 快捷键
    • 保存 Ctrl+S
    • 编译 F9
    • 执行 F10
    • 编译&执行 F11

1.5 宏定义和文件包含

• 1.预处理
  • 宏定义和文件包含都属于编译预处理命令，以‘#’开头，结尾部分一般不要加分号
  • 作用
    • 不是实现程序的功能，
    • 给C语言编译系统提供信息，通知C编译器在对源程序进行编译之前应该做哪些预处理工作
• 2.宏定义
  • 表示方法
    • 不带参数: #define 标识符 字符串
    • 带参数: #define 宏名(形式参数表) 字符串
  • 运行原理
    • 作用阶段：预编译
    • 替换：将程序中出现的宏名替换成“字符串”的内容
  • 案例

  // 1.简单的宏替换
  #define PI 3.14159
  #define AERA(r) PI*(r)*(r)
  AERA(3+2) ----> PI*(3+2)*(3+2)
  
  #define PI 3.14159
  #define AERA(r) PI*r*(r)
  AERA(3+2) ----> PI*3+2*(3+2)
  
  #define PI 3.14159
  #define AERA(r) PI*r*r
  AERA(3+2) ----> PI*3+2*3+2
  
  #define PI 3.14159
  #define AERA(r) PI*r*r
  AERA(5) ----> PI*5*5
  总结：1.PI*(r)*(r)在数学中加不加括号区别不大，但在C语言中区标较大
  2.程序执行时会根据参数进行替换，不要想当然地将3+2直接替换为5
  3.替换时先将非数字部分（如案例中的“(”、“)”、“*”）保留，然后替换掉参数部分，不要增减任意字符
  
  // 2.复杂的宏替换：计算梯形的面积
  // 说明：梯形的面积为上底加下底乘高除2。设梯形的上底、下底和高分别用a、b和h表示，则梯形的面积等于 (a+b)*h/2.0。
  #include <stdio.h>
  #define  S(a,b,h)  (a+b)*h/2.0
  int main(){
     double  y;
     y=S(2, 3, 5);
     printf ("梯形面积=%f\n", y);
     return 0;
  }
  总结：1.宏定义不是C语句，一般不在末尾加“;”若有：
  #define PI 3.14159;
  #define AERA(r) PI*r*r ----> 3.14159;*r*r 会报错
  2.宏名建议用大写字母表示
  // 3.变式：计算圆锥体的体积
  #include <stdio.h>
  #define PI 3.14159
  #define  V(r,h)  PI*r*r*h/3
  int main(){
     double  volumn;
     volum=V(3, 6.5);
     printf("圆锥的体积=%.3f\n", volumn);
     return 0;
  }
  总结：1.提取面积/体积/...计算公式中的物理量（宏定义中的参数），将物理量和所求值建立表达式关系（宏定义中的字符串）
  2.当涉及到除法（“/”）时注意整除的坑（5/2=2） 
  

• 3.文件包含
  • 作用：将一个源程序文件包含到另一个源程序文件中，以“#include”开头
  • 格式
    • “#include <文件名>”
      • 编译系在系统指定路径下搜索尖括号中的文件
      • 一般适用于包含库函数的头文件。
    • “#include "文件名"”
      • 系统首先在用户当前目录中搜索双引号中的文件
      • 若不存在，再按系统指定路径搜索
      • 一般适用于包含用户文件的头文件