第1章 计算机基础知识.doc

1、第 1 章 C 语言概述C 语言是一种非常流行和深受程序设计者欢迎的通用程序设计语言。为了适应初次学习程序设计的读者要求，本章先简要介绍 C 语言的历史、 C 语言的主要特点以及编写 C语言程序的说明；然后介绍简单的 C 语言程序、C 语言程序的开发过程和上机操作。1.1 计算机语言语言是人们交换思想的工具，我们日常生活中使用的汉语、英语等称为自然语言。计算机诞生以后，人们要指挥计算机工作就产生了计算机语言。计算机诞生的初期，人们使用的计算机语言仅由 0 和 1 代码组成，被称为机器语言。指令是人们指挥计算机进行某种操作的命令。指令的集合称为程序。用机器语言编写的程序难写、难读和难修改，使计算

2、机的推广使用受到了极大的限制，在计算机诞生后的一段时间里只有少数专业人员能使用计算机。随后人们使用便于记忆的符号代替 0 和 1 组成的指令，便产生了符号语言（或称汇编语言）。由汇编语言编写的程序要经过汇编程序将其翻译成机器语言程序，计算机才能执行。用机器语言或用汇编语言编写程序（称程序设计）时都离不开具体的计算机指令系统，用它们编写程序在技术上过于复杂，效率不高，故被称为低级语言。随着计算机的发展，20 世纪 50 年代中期诞生了计算机高级语言，用高级语言编写的程序有易写、易读、易修改的优点，高级语言的出现使计算机的使用得到迅速普及。到目前为止，世界上有数百种高级语言，但常用的不过几十种（如

3、FORTRAN、PASCAL 、C、LISP、COBOL 等）。用汇编语言或高级语言编写的程序称为源程序，高级语言源程序必须由相应的编译程序将它翻译成相应的汇编语言程序或机器语言程序，经翻译得到的程序称为目标程序。1.2 C 语言简介 1.2.1 C 语言的历史C 语言的历史是从 BCPL 语言和 B 语言演化而来的。BCPL 是 1967 年 Martin Richards程序设计基础（C 语言）2为编写操作系统软件和编译器而开发的语言。Ken Thompson 在模拟了 BCPL 语言的许多特点的基础上开发了 B 语言，并于 1970 年在贝尔实验室用 B 语言在一台 DEC PDP-7

4、计算机上实现了第一个 UNIX 操作系统。BCPL 和 B 语言都是“数据无类型”语言，即每一个数据项都占用内存中的一个字，处理数据项的责任落在了程序员的身上。C 语言是贝尔实验室的 dennis Ritchie 在 B 语言的基础上开发出来的，1972 年在一台DEC PDP-11 计算机上实现了最初的 C 语言。C 作为 UNIX 操作系统的开发语言而开始广为人们认识。实际上，当今许多新的重要的操作系统都是用 C 或 C+编写的。在过去 20年内，C 语言已经能够用在绝大多数计算机上了。 C 语言是与硬件无关的。由于 C 语言的设计严谨，把用 C 语言编写的程序移植到大多数计算机上是可能的

5、。在继承 BCPL 和 B语言的许多重要概念的同时，C 语言增加了数据类型和其他功能强大的特点。C 语言在各种计算机（有时称为“硬件平台”）上快速推广并因此产生了许多 C 语言版本。这些版本虽然是类似的，但通常是不兼容的。对希望开发出的代码能够在多种平台上运行的开发者来说，这是他们面临的一个严重的问题。显然，人们还需要一种标准的C 语言版本。1983 年，美国国家标准化协会（ ANSI）根据 C 语言诞生以来各种版本对 C语言的发展和扩充，制定了新的标准，称为 ANSI C。1987 年，ANSI 又公布了新标准87 ANSI C。目前流行的 C 编译程序都是以它为基础的。本书的叙述也基本上以

6、 87 ANSI C 为基础。目前广泛流行的各种版本的 C 语言编译系统虽然基本部分是相同的，但有些部分仍然不同。在微型机上使用的 Microsoft C、Turbo C、Quick C 等，它们的不同版本又略有差异，因此读者在使用具体 C 编译系统时，还应通过阅读有关手册了解它的具体规定。 1.2.2 C 语言编程说明C 语言共有 32 个关键词，又称保留字，它们一般由英语单词或其缩写组成。C 语言的语句有严格的语法要求，不能任意改变语句格式，不过控制语句仅有 9 种。C 语言程序中字母的大小写是区分的，其中保留字和主函数名必须用小写字母表示，标识符也习惯用小写字母表示。C 语言程序书写形式

7、自由，但是，为了便于阅读习惯采用分层缩进的格式。C 语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。相对其他语言源程序，C 语言源程序输入的工作量 较少。C 语言的数据类型丰富，有整型、实型、字符型、数组型、指针型、结构型、联合型和枚举型等，能用来实现各种复杂的数据结构。C 语言运算符丰富，共有 34 种，其中包括其他语言没有的一类位（bit）运算，C 语言把括号、赋值、强制类型转换等都作为运算符处理，从而使 C 语言的运算符类型极其丰富，表达式类型多样化。灵活使用各种运算符可以实现在其他高级语言中难以实现的运算。C 语言具有很强的数据处理能力。这些既是 C 语言的优点，也是学习 C 语言的难点，我们必须深刻

8、理解和区分它们的含义和用法，在编程中才能正确灵活地使用。第 1 章 C 语言概述3C 语言程序中可以使用如#define、#include 等编译预处理，能进行字符串或特定参数的宏定义，以及实现对外部文本文件的读取和合并，同时还具有#if、#else 等条件编译预处理语句。这些功能的使用有利于提高程序质量和软件开发的工作效率。C 语言是一种结构化程序设计语言，它具有结构化控制语句（如 if else、while、do while、switch、for 等语句）。C 语言用函数作为程序模块，以实现程序的模块化。因此，在程序设计中应该采用结构化、模块化程序设计方法。C 语言既具有高级语言的特点，又

9、具有低级语言的一些功能。C 语言程序的可移植性好，用 C 语言编写的程序只需很少的改动或不作任何改动就可以在不同的计算机上运行。C 语言表达力强，生成的代码质量高，C 语言代码效率要比其他高级语言代码效率高，所以 C 语言既可以用来编写系统软件，也可以用来编写应用软件。但是，C 语言也有不足之处，C 语言的编译程序对语法检查不太严格。例如，对数组下标越界不作检查，由程序编写者自己保证程序的正确。C 语言对变量的类型使用比较灵活。例如，整型与字符型和逻辑型数据可以通用。C 语言允许程序编写者有较大的自由度，放宽了对语法的检查。因此，我们在编写程序时应当仔细检查程序，保证其正确性，而不要过分依赖

10、C 语言编译程序去查错。1.3 简单的 C 语言程序介绍 用 C 语言编写的程序，称为 C 语言源程序，简称 C 程序。下面介绍几个简单的 C 程序。【例 1-1】输出一行信息的 C 程序。main() printf (“Hello,good morning!n“); 该程序的作用是输出以下一行信息：Hello,good morning! 其中，main 表示 “主函数”。C 程序是由一个或多个具有相对独立功能的程序模块组合而成，这样的模块称为函数，每个 C 程序必须有一个 main 函数。函数体由大括弧 括起来。本例中主函数内只有一个输出函数调用语句，printf 是 C 语言中的输出函数（

11、详见第 9 章）。双引号内的字符串原样输出。“n”是换行符，即在输出 “Hello,good morning!”后回车换行。语句最后有一分号。【例 1-2】计算两数之和的 C 程序。程序设计基础（C 语言）4main() /*求两数之和 */ int a,b,sum; /*变量说明 */ a=50; b=45;sum=a+b;printf(“sum=%d n“,sum); 该程序的作用是求两个整数 50 和 45 之和。程序中的第 1、2 行的“/*/ ”表示注释部分。注释是为了提高程序的可读性而增加的，对程序的编译和运行不起作用。注释可以加在程序的任何位置。第 2 行 为 说 明 语 句 。

12、 说 明 变 量 a、 b 和 sum 的 值 为 整 型 数 （ int） 。 int 必 须 小 写 ， 它 是integer（ 整 数 ） 的 缩 写 。 说 明 该 句 的 作 用 是 让 编 译 程 序 根 据 变 量 类 型 为 变 量 分 配 存 储 单 元 ，变 量 的 名 字 是 为 存 储 单 元 取 的 名 字 。 在 这 里 a、 b、 sum 各 单 元 存 放 的 数 据 分 别 为 ：50、 45、 95， 如 图 1-1（ a） 所 示 。 需 要 说 明 的 是 这 里 用 到 的 三 个 变 量 名 所 表 示 的 三 个 内 存单 元 不 一 定 是 相

13、邻 的 ， 之 所 以 称 做 变 量 名 ， 是 因 为 在 这 种 状 态 下 重 新 赋 值 后 ， 所 存 内 容 会发 生 变 化 。 例 如 ：a=123;b=456;sum=a+b；则 a、b、sum 的内容便成为如图 1-1（b）所示的情况，所以把它们叫做变量。第3、4 行中出现的“=”是赋值运算符，表示把赋值运算符右边的数值或运算结果（如第 4行）赋值给左边的变量。第 5 行中“%d”是输入、输出的 “格式字符串”，用来指定输入、输出时的数据类型和格式，“%d”表示十进制整数类型，在执行输出时此位置上代以一个十进制整数值。printf 函数中括号内最右端的 sum 是要输出的

14、变量，现在它的值为95（即 50+45 之和），因此输出一行信息为：sum=95（a） （b）图 1-1 变量的存储形式【例 1-3】包含函数调用的 C 程序。main() /*主函数*/ int a,b; /*变量说明*/ 第 1 章 C 语言概述5scanf(“%d“, /*输入变量 a 的值*/ b=abs(a); /*调用 abs 函数，将得到的值赋给变量 b*/printf(“/%d/=%dn“,a,b); /*输出 a 和 b 的值*/ int abs(x) /*定义 abs 函数，函数返回值为整型，x 为形式参数*/ int x; /*形参说明*/ int y; /*abs 函数

15、中的变量说明*/ if (x0) y=x;else y=-x; return(y); /*将 y 的值返回调用处*/ 该程序包括两个函数：主函数 main 和被调用函数 abs。abs 函数的作用是将 x 的绝对值赋给变量 y。return 语句将 y 的值返回给调用函数 main 的调用处。main 函数中的 scanf是“输入函数”的名字（注：scanf 和 printf 都是 C 语言提供的标准输入、输出函数）。scanf 函数括号中变量 a 前面的 “ 程序设计基础（C 语言）6 执行部分。由若干个语句组成。当然，在某些情况下也可以没有变量说明（如例 1-1）。甚至可以既无变量说明，也

16、无执行部分。如：main()它是最小的合法的 C 程序但它不执行任何操作。（3）一个 C 程序总是以 main 函数开始执行的，而不论 main 函数在整个程序中的位置如何，即 main 函数可以放在程序的最前，也可以放在程序的最后，或是放在程序的中间。当然不能放在其他函数中间，因为 C 语言函数不能嵌套定义。（4）C 程序书写格式自由，语句可以从任一列开始书写，一行内可以写多个语句，一个语句可以分写在多行上。（5）C 程序中无论是执行语句还是说明语句，每一个语句最后必须有一个分号，即使是程序的最后一个语句也必须有分号，分号是语句结束的标志。（6）C 语言本身没有输入、输出语句。输入和输出的操

17、作是由库函数 scanf 和 printf等函数来完成的。（7）C 程序中可以用/*/对任何部分作注释，以增加程序的可读性。注意，注释不能嵌套，如/*/*/*/是错误的。 1.4 C 语言程序的开发过程用 C 语言编制程序到完成运行，一般要经过编辑、编译、连接、运行几个阶段，下面对在 Turbo C 环境下运行 C 程序做简单介绍。Turbo C 集成开发环境（Turbo C 中的 TC）用起来十分方便，因为它集编辑、编译和调试于一体，无需独立的编辑、编译、连接程序就能建立并运行调试 C 程序。当磁盘上已安装了 Turbo C 时，用其运行 C 程序的步骤如下。1编辑 C 源文件 有两种进入编

18、辑状态的方法。 （1）设要编辑的源文件名为 file.c，可输入命令：TC file 以上未输入文件的扩展名，系统自动给文件加上扩展名“.c”。如果它是一个新文件，则 Turbo C 屏幕窗口空白等待输入源文件；如果它是一个已存在的文件，则系统将其调入内存并在屏幕窗口上显示其内容，这时用户可以根据需要进行修改。 第 1 章 C 语言概述7（2）输入：TC 屏幕显示 Turbo C 版本等信息，按回车键后该信息消失，屏幕顶部留下一排“命令”行菜单：File Edit Run Comple Project Options Debug 用键盘上的“”和“”键来移动屏幕上的光标，光标指到哪一个命令字，

19、按回车键就表示执行该命令。开始时，光标指向“FILE”，表示对文件进行输入输出。按回车键，“FILE”下面出现一个窗口，如图 1-2 所示。它是一个子菜单，提供多项选择。开始时，光标指向“Load”，表示装入文件；按回车键，屏幕又出现一个小窗口（如图 1-3 所示）。其中系统显示*.c 。这时有两种选择：一是直接输入文件名，按回车键后，系统进入编辑状态，然后可以输入或修改该文件；二是直接按回车键，屏幕将显示当前目录中所有 C程序文件名，可以使用光标移动键选择某一文件名，按回车键后该文件被装入即可进行修改。在图 1-2 所示状态下也可以用 “”键将光标移到“New”处，按回车键后直接输入C 程序

20、，系统自动为文件取名 NONAME.C。图 1-2 文件的下拉菜单图 1-3 输入文件名窗口2编译、连接、运行当输入和修改 C 程序后可以同时按 “Ctrl”和“F9”键，系统自动执行对 C 程序的编译、连接和运行其生成的可执行目标文件（所生成的目标文件以“.OBJ”结尾，可执行目标文件以“.EXE ”结尾）。在系统发现错误时会自动停下来并在屏幕上显示错误和错误原因。用户可以根据系统显示的信息修改源程序。再次重复本次操作直到得到正确结果。系统运行完可执行目标文件后立刻回到 TC 屏幕，用户可以同时按下“Alt ”和“F5”键回到用户屏幕上查看运行结果，看完后按任一键系统将回到 TC 屏幕。程序

21、设计基础（C 语言）83保存源文件，退出 Turbo C 程序运行正确后或在编辑文件过程中，可以随时按“F2”键将文件存盘。同时按下“Alt”和“X”键，可以退出 Turbo C 回到 DOS 状态。Turbo C 的功能很多，详细说明可参阅 Turbo C 用户手册 ，下面介绍几种 Turbo C常用的热键（所谓热键就是能够立即完成某一功能的键）：F1 显示当前位置的帮助信息F2 将编辑器里的文件存盘F3 装入一个文件F4 程序运行到光标所在行F5 放大/缩小编辑窗口F10 切换菜单和编辑窗口Ctrl+F9 运行程序Alt+F5 切换 TC 屏幕和用户屏幕Alt+F6 切换编辑窗口的内容Al

22、t+F7 定位上一个错误Alt+F8 定位下一个错误Alt+E 进入 Edit 菜单Alt+R 进入 RUN 菜单Alt+X 退出 TC，返回 DOS小 结人们利用计算机语言使用和操作计算机。计算机语言分机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言和汇编语言又称为低级语言。C 语言属于高级语言，但它既具有高级语言的特性，又具有低级语言的功能；既可以用来写应用程序，又可以用来写系统程序。C 语言简洁、灵活、使用方便。它具有丰富的数据类型，具有结构化控制语句。另外，C 语言程序的可移植性好，所生成代码的质量高。C 语言程序是由函数构成的，一个 C 程序至少包含一个 main()函数，也可以包含一个mai

23、n()函数和多个其他函数。这些函数可以放在一个程序文件中，也可以放在多个程序文件中，但是整个程序总是从 main()主函数开始执行。C 语言程序的书写格式自由，但所有保留字必须用小写字母表示。程序的语句最后必须有一个分号，分号是语句结束的标志。为了程序层次清楚，便于阅读和理解，最好采用缩进的书写方式。第 1 章 C 语言概述9习 题1.1 简述计算语言的发展过程。1.2 C 语言程序的主要结构特点和书写格式是什么 ?1.3 用 C 语言编写程序应注意些什么 ?1.4 写出下列程序的输出结果。main() printf (“Test.“);printf (“.1“);printf (“.2“);printf (“n“);1.5 找出下列程序中的错误，然后将修改过的程序输入计算机并运行，以验证其是否正确。main() INT sum;/* Compute resultsum=25+45+50/* Display result */printf(“The answer is %dn“,sum);