第一章 程序设计和C语言.ppt

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1、第一章 程序设计和语言,金朝海 ,北京航空航天大学,计算机系统简介 1.1 计算机语言及其发展历程 1.2 语言产生的历史背景 1.3 语言的特点 1.4 语言基本语法成分 1.5 语言程序结构 1.6 语言程序的编辑、编译、运行 1.7 语言程序的上机步骤,北京航空航天大学,计算机 (电脑）， 是一种以高速进行运算，具有内部存储能力，由程序控制操作过程的自动电子装置。是20世纪最重大的发明之一。,计算机系统简介,北京航空航天大学,计算机系统,硬件系统,软件系统,主机,外部设备,中央处理器 CPU,运算器（ALU ）,控制器,内（主）存储器,随机存储器（RAM）,只读存储器（ROM）,外（辅）

2、存储器 - 硬盘、光盘、软盘,输入设备 - 键盘、鼠标、扫描仪,输出设备 -显示器、打印机、绘图仪,系统软件,应用软件,操作系统,语言处理程序,服务程序（诊断、排错、编辑等）,数据库管理程序,北京航空航天大学,数据在计算机内部的存储运算形式,任何数据，无论数值、文字、声音还是图像，它们在计算机内部都表现为二进制数字形式，用0，1两个代码组成，并以这种形式存储、运算和传递。这是因为计算机主要由电子元器件组成，而电子元器件大都具有双稳态性质，如晶体管的导通和截止、集成电路的高低电位等。 用二进制便于算术运算和逻辑运算。,北京航空航天大学,数据存储的最小单位：位（bit） 数据存储的最基本单位：字节

3、（Byte） 计算机处理数据的基本单位：字长（word）,位bit,字长,字节Bety （8bit）,10111001,10101111,11111000,11111110,北京航空航天大学,字长是计算机内部一次可以处理的二进制数码的位数。字长越长，数据处理的速度越快。然而，字长越长，计算机的硬件代价相应也增大。目前微型计算机的字长以32位为主。 4004：4位 8008：8位 8086、8088、80286：16位 80386、80486、奔腾：32位 (x86-64):64位,北京航空航天大学,1.1 计算机语言及其发展历程,计算机是由程序控制操作过程的。所有的程序都是用计算机语言编写的。

4、计算机语言是人们用来向计算机传递信息与下达命令的通信工具。 计算机语言的发展大致经历了机器语言、汇编语言、高级语言的发展阶段,北京航空航天大学,1) 机器语言： 计算机可以直接识别和执行的二进制语言 如： 加法指令: 1 0 0 0 0 0 0 0 减法指令: 1 0 0 1 0 0 0 0 计算机可以直接识别和执行，但难以阅读和记忆。,2) 汇编语言：用“助记符”来表示机器指令 如： ADD A, B SUB A, B 计算机不能直接识别和执行, 必须经过一个叫汇编程序的系统软件翻译成机器语言程序（即目标程序）后才能执行。,3) 高级语言：由贴近自然语言的“词”和“数学公式”组成 如：C、F

5、ORTRAN等，用+和-来表示加减运算。 计算机也不能直接执行算法语言描述的源程序，必须先经过编译程序或解释程序翻译成目标程序后，才能由计算机执行。,北京航空航天大学,几种广泛流行的高级语言的发展变迁情况（经历了从早期语言到结构化程序设计语言，从面向过程到非过程化程序语言的过程。 ）,北京航空航天大学,1.2 语言产生的历史背景,C语言是目前程序设计领域中最有影响力的一种程序设计语言。可是，它却是“漫不经心”地开发出来的。 20世纪60年代，Bell实验室的Ken Thompson 着手开发后来对计算机产生了巨大影响的UNIX操作系统。为了描述UNIX，Thompson首先将当时的一种专门用来

6、描述系统程序的BCPL语言改进为他称为B的语言。1970年Thompson发表了用汇编语言和B语言写成的PDP-7上实现UNIX的初版。,北京航空航天大学,1971年，Dennis Ritchie开始协助Thompson开发UNIX。他对B语言做了进一步的充实和完善，加入数据类型和新的句法，于1972年推出了一种新型程序设计语言C语言（取BCPL的第2个字母）。 C语言借助UNIX操作系统的翅膀而起飞，UNIX操作系统也由于C而得以快速移植落地生根，两者相辅相承，成就了软件开发史上历时30年的时代。,北京航空航天大学,A L G O L 语 言,C P L 语 言,BCPL 语言,B 语 言,

7、1963年，剑桥大学修改为,1967年，剑桥大学的 Matin Richards 将其简化为,C语言,1970，美国贝尔实验室 Ken Thompson修改为且做出 第一个关于UNIX系统的B语言,1973年， 贝尔实验室 D.M.Ritchie 设计出,北京航空航天大学,Thompson（左）和Ritchie（中）于1999年接受当时美国总统克林顿授予的国家技术勋章,北京航空航天大学,1978年Brian W.Kernighian和Dennis M.Ritchie出版了名著The C Programming Language，从而使C语言成为目前世界上流行最广泛的高级程序设计语言。以后，又有

8、多种程序设计语言在C语言的基础上产生，如C+、Visual C+、Java、C#等。,北京航空航天大学,1.3 语言的特点,语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。 拥有丰富的数据类型 。 运算符极其丰富。 可移植性好（较之汇编语言）。 可以实现汇编语言的大部分功能 (可以直接操纵硬件) 。兼具汇编语言和高级语言的优势。 生成的目标代码质量高，程序执行效率高。,北京航空航天大学,1.4 C语言基本语法成分,一、C语言字符集 1、英文字母：大小写各26个，共计52个； 2、阿拉伯数：09共10个数字； 3、下划线：_； 4、特殊符号：通常指由12个符号组成的运算符。 算术运算符： + - * / % +

9、 - 关系运算符： = 条件运算符： ?: 和赋值运算符：= 其他分隔符： ( ) . , ;,北京航空航天大学,二、标识符（名字） 用来标识变量名、符号常量名、函数名、数组名的有效字符序列。标识符由用户自定义。 C语言规定： 标识符只能由字母、数字和下划线三种字符组成，且第一个字符必须为字母或下划线。 例如： 合法标识符：_22A，lea_1，avg3，day，BCde43xyw8 不合法标识符：M.J.YORK，$_238，#xy，a*b，8Tea 注意： 在C语言中，大小写字母不等效。因此，a和A，I和i，Sum和sum，分别是两个不同的标识符。 建议：标识符命名应有一定意义，做到见名知

10、义,北京航空航天大学,三、关键字（保留字） 就是具有特定含义的标识符，用户不能用来作自定义标识符。由ANSI标准推荐的关键字有32个，常用的有： 与数据类型有关的： char int float double signed unsigned short long void struct union typedef enum sizeof 与存储类别有关的： auto extern register static 与程序控制结构有关的： do while for if else switch case default goto continue break return,北京航空航天大学,四、运

11、算符 运算符将常量、变量、函数连接起来组成表达式，表示各种运算。运算符可以由一个或多个字符组成。 五、分隔符 逗号，空格。 起分隔、间隔作用。 六、注释符 格式：/* . */。编译时编译系统忽略注释。 作用：注释、调试程序。,北京航空航天大学,例1.1 void main() printf(“This is a C program.n”) ; ,主函数：每个C语言程序都必须有一个main函数，它是每一个C语言程序的执行起始点（入口点）。,1.5 C语言程序结构,北京航空航天大学,例1.2: void main() int a, b, sum; a = 123; b = 456; sum =

12、a + b; printf(“sum = %dn”, sum); ,变量声明：声明了三个具有整数类型的变量a,b,sum。C语言的变量必须先声明再使用。,将a,b两变量内容相加，然后将结果赋值给整型变量sum。此时sum的内容为579。,调用库函数输出sum的结果。%d为格式控制表示sum的值以十进制整数形式输出。,北京航空航天大学,例1.3: void main() int a, b, sum; a = 123; b = 456; sum = average(a,b); printf(“sum = %dn”, sum); ,int average(int x, int y) int z; z

13、=(x+y)/2; return z; ,北京航空航天大学,C程序由函数构成 函数是C程序的基本单位。 一个C源程序至少包含一个main函数,也可以包含一个main函数和若干个其它函数。 被调用的函数可以是系统提供的库函数，也可以是用户根据需要自己编写设计的函数。C是函数式的语言，程序的全部工作都是由各个函数完成。 编写C程序就是编写一个个函数。,北京航空航天大学,main函数是每个程序执行的起始点 一个C程序总是从main函数开始执行，而不论main函数在程序中的位置。可以将main函数放在整个程序的最前面，也可以放在整个程序的最后，或者放在其它函数之间。,北京航空航天大学,一个函数由函数首

14、部和函数体两部分组成。 函数首部： 返回值类型 函数名（形参列表） 函数体： 函数首部下用一对 括起来的部分。函数体一般包括声明部分、执行部分两部分。 声明部分：在这部分定义本函数所使用的变量。 执行部分：由若干条语句组成命令序列（可以在其中调用其它函数）。 ,北京航空航天大学,C程序书写格式自由 一行可以写几个语句，一个语句也可以写在多行上。 C程序没有行号，也没有FORTRAN，COBOL那样严格规定书写格式（语句必须从某一列开始）。 每条语句的最后必须有一个分号“；”表示语句的结束。 可以使用/* */对C程序中的任何部分作注释。 注释可以提高程序可读性，使用注释是编程人员的良好习惯。,

15、北京航空航天大学,C语言输入/输出的操作是通过调用库函数(scanf，printf)完成。 输入/输出操作涉及具体计算机硬件，把输入/输出操作放在函数中处理，可以简化C语言和C的编译系统，便于C语言在各种计算机上实现。不同的计算机系统需要对函数库中的函数做不同的处理，以便实现同样或类似的功能。,北京航空航天大学,1.6 C程序的编辑、编译、运行,程序：程序是按一定规则和语法编写的一段代码，是计算机可以识别的一组指令的集合。每一条指令使计算机执行特定的操作。 源程序：程序可以用高级语言或汇编语言编写，用高级语言或汇编语言编写的程序称为源程序。C语言源程序的扩展名为“.c” 。,北京航空航天大学,

16、目标程序：源程序经过“编译程序”翻译所得到的二进制代码称为目标程序。目标程序的扩展名为“.obj” 。 高级语言所编制的程序不能直接被计算机识别，必须经过语言处理系统的转换才能被执行，按转换方式分为两类: 解释类：应用程序源代码一边由相应语言的解释器“翻译”成目标代码(机器语言)，一边执行。 编译类：在应用源程序执行之前，就将程序源代码“翻译”成目标代码(机器语言) 。现在大多数的编程语言都是编译型的，例如Visual C、Visual 、Delphi等,北京航空航天大学,可执行程序：目标程序与库函数连接，形成的完整的可在操作系统下独立执行的程序称为可执行程序。可执行程序的扩展名为“.exe”(在dos/windows环境下)。,源程序n,目标程序n,连 接,库文件,可执行目标程序,装 入,执 行,结 果, c=a+b; ,编 译,高级语言程序的编译、连接、装入和执行过程,源程序1,目标程序1,北京航空航天大学,1.7 C语言程序的上机步骤,Visual +6.0是一个集源程序编辑、编译、连接、运行与调试于一体、 用菜单驱动的集成软件环境。 输入与编辑源程序-编译源程序，产生目标代码-连接各个目标代码、库函数，产生可执行程序-运行程序。,