1- C语言语法基础

教学内容： 第1章：C语言语法基础第2章：C程序设计基础第3章：利用数组处理同类型的批量数据第4章：利用函数实现模块化程序设计第5章：灵活使用指针第6章：结构体、共用体、枚举类型及其应用第7章：常用的三种线性数据结构第8章：利用文件进行数据管理第9章：嵌入式技术基础实践方法C语言程序设计第1章C语言语法基础【学习内容】1.1C语言程序的特点1.2数据的基本类型及其表现形式

1.3运算符及表达式【学习目标】1．了解通用计算机和嵌入式计算机的区别；2．熟悉C语言程序的特点；

3．熟练使用VC++2010开发环境；

4．掌握C语言基本的数据类型（整型、字符型、实型），常量和变量；

5．掌握“算术、强制类型转换、赋值、关系、逻辑、位、逗号”7种运算符及其表达式。1.1C语言程序的特点

产生于20世纪70年代的C语言是国际上广泛流行的计算机高级编程语言，其优点：①语法灵活、运算符丰富；②模块化和结构化设计，程序可读性好；③可直接对硬件进行操作，能实现汇编语言的大部分功能；④生成的目标代码质量高，程序执行效率高；⑤程序可移植性好（与汇编语言相比），可用于各种型号的计算机和各种操作系统。

C语言既是通用计算机软件设计的基础语言，也是当前嵌入式软件设计的主流语言。通过本书的学习，可以奠定C语言的编程基础，同时也可以掌握嵌入式软件设计方法。1.1C语言程序的特点1、通用计算机与嵌入式计算机

微型计算机具有很大的通用性，所以又称通用计算机。测控领域的计算机系统是嵌入到应用系统中，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、成本、体积、可靠性、功耗严格要求的专用计算机系统，即嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统（EmbeddedSystem）。通俗地说，除了通用计算机（如台式计算机和笔记本计算机）外，所有包含CPU的系统都是嵌入式系统，其中以微控制器（MicroControllerUnit，MCU，国内也称为单片机）为核心的嵌入式系统应用最广泛。MCU的硬件集成度越来越高，使得嵌入式硬件设计难度不断降低，因此嵌入式软件设计在整个嵌入式系统开发中所占的分量越来越大。社会对嵌入式软件设计人才的需求量也越来越大，其就业薪酬高。嵌入式软件设计的主流语言是C语言。C语言程序设计一般要经过4个基本步骤（VC++2010开发环境的使用方法和步骤请扫描教材中的二维码详细学习）：

（1）编辑源程序（.c文件或

.h文件）；

（2）对源程序进行编译，生成二进制目标文件（.obj文件）；

（3）连接若干个源文件和库函数对应的多个目标程序，生成可执行文件（.exe文件）；（4）运行程序。2、VC++2010开发环境的使用方法和步骤1.1C语言程序的特点【例1.1】将两个整数求和，并将这两个整数及求和结果输出在PC屏幕上。3、初识简单的C程序1.1C语言程序的特点#include<stdio.h>

//（1）预处理命令：包含输入输出头文件intmain(void)

//（2）主函数{ inta,b,s;

//（3）数据声明：定义3个整型变量a=123;b=456;

//（4）分别对变量a和b进行赋值s=a+b;

//（5）将求和结果赋给变量sprintf("ThisismyfirstCprogram.\n");//（6）原样输出一串字符printf("a=%d,b=%d,sum=%d\n",a,b,s);//（7）以十进制形式输出三个变量的值return0;

//（8）如程序正常结束，返回函数值0}可省略不写格式输出函数printf的用法1.1C语言程序的特点3、初识简单的C程序【例1.2】使用函数将两个整数求和，并将这两个整数及求和结果输出在PC屏幕上。#include<stdio.h>

//（1）预处理命令：包含输入输出头文件intadd(intx,inty);

//（2）函数声明intmain(void)

//（3）主函数{inta,b,s;

//（4）数据声明：定义3个整型变量a=123;b=456;

//（5）分别对变量a和b进行赋值s=add(a,b);

//（6）调用add函数（两个实际参数a、b）printf("ThisismysecondCprogram.\n");//（7）原样输出一串字符printf("a=%d,b=%d,sum=%d\n",a,b,s);//（8）以十进制形式输出三个变量的值}intadd(intx,inty)

//（10）定义add函数（两个形式参数x、y）{

intz;

//（11）定义变量

z=x+y;

//（12）将求和结果赋给变量zreturn(z);

//（13）向主调函数求和结果}s=add(a,b);

（main函数）intadd(intx,inty)（add函数）{

intz; z=x+y;

return(z);

}1.2数据的基本类型及其表现形式

1.2.1常量和变量1、常量1.2数据的基本类型及其表现形式

在程序执行过程中，其值不发生改变的量称为常量。根据书写方式，常量可分为直接常量和符号常量。（1）直接常量：如4、23；1.23；'a'、'b'；''CHINA''等（2）符号常量：用#define指令，指定一个标识符代表一个常量。

例如，#definePI3.1415926//定义符号常量PI（代表常量3.1415926）

关于#define指令的使用方法，将在任务2.5中详细介绍。1.2.1常量和变量1、常量1.2数据的基本类型及其表现形式

用户定义的标识符不能与系统提供的关键字（参见附录B）同名。另外，标识符区分大小写，如Sum和sum是两个不同的标识符。说明：标识符是用来标识变量名、符号常量名、函数名、数组名、类型名、宏名、文件名的有效字符序列。C语言的标识符只能由字母、数字、下画线3种字符组成，且第一个字符必须是字母或下画线。

1.2.1常量和变量2、变量1.2数据的基本类型及其表现形式

在程序执行过程中，其值可以改变的量称为变量。变量必须“先定义，后使用”。定义变量后，编译系统为每个变量名分配对应的内存地址，即一个变量名对应一个存储单元。1.2.2整型数据1、整型常量1.2数据的基本类型及其表现形式

（3）十六进制整数：以0x开头的数。如0x123表示十六进制数123。在C语言中，整型常量（整型常数）有3种表示形式：（1）十进制整数：如123、－456、7。（2）八进制整数：以0开头的数。如0123表示八进制数123。归纳起来，有10种整型变量，在VC++系统中对应的数值范围如下：（1）整型变量的分类1.2.2整型数据2、整型变量1.2数据的基本类型及其表现形式

1.2.2整型数据2、整型变量1.2数据的基本类型及其表现形式

（2）整型变量在内存中的存储形式（以单字节整型数据为例）（3）定义整型变量的方法1.2.2整型数据2、整型变量1.2数据的基本类型及其表现形式

1）定义一个变量的格式：类型标识符变量名;

例如：inti;//定义有符号基本整型变量i

unsignedintj;//定义无符号基本整型变量j2）同时定义多个同类型变量的格式：类型标识符

变量名1，变量名2，变量名3，…;

例如：inti,j,k;//同时定义三个基本整型变量i、j、k

定义变量后，系统将根据变量的类型给变量分配对应大小的内存空间，用于存储该变量。例如：

shortint

i;//定义短整型变量i

i=10;//给变量i赋值练习：【例1.3】整型变量的定义、赋值和输出。1.2.3字符型数据1、字符常量1.2数据的基本类型及其表现形式

练习：【例1.4】输出转义字符。

用一对单撇号括起来的一个字符，称为字符常量，例如：'A'，'6'，'+'等。

C语言还有一种以

\开头的字符序列，称为转义字符。

请参考附录A，熟悉字符0～9、大写字母A～Z、小写字母a～z对应的ASCII码值。1.2.3字符型数据2、字符变量1.2数据的基本类型及其表现形式

字符变量用来存放字符，并且只能存放1个字符。其类型标识符是char。

例如：charc1,c2;//定义字符变量c1、c2c1='a';c2='b';//给变量c1赋值'a'，变量c2赋值'b'3、字符型数据在内存中的存储形式及使用方法

一个字符变量在内存中占一个字节。字符型数据在内存中存储的是该字符对应的ASCII码。

字符型数据的存储形式与单字节整型数据相同。因此，字符型可以当作单字节整型。

#include<stdio.h>intmain(void){

charc1,c2,c3,c4;

//定义字符变量c1='a';c2='A';//给字符变量赋字符常量

c3=97;c4=65;//给字符变量赋整数（ASCII码值）printf("%c,%c,%c,%c\n",c1,c2,c3,c4);//以字符形式输出字符变量的值printf("%d,%d,%d,%d\n",c1,c2,c3,c4);//以十进制形式输出字符变量的值printf("%x,%x,%x,%x\n",c1,c2,c3,c4);//以十六进制形式输出字符变量的值}1.2.3字符型数据1.2数据的基本类型及其表现形式

【例1.5】字符变量的定义、赋值和输出。#include<stdio.h>intmain(void){charc1,c2;//定义字符变量

c1='a';c2='b';

//给字符变量赋字符常量

c1=c1-32;c2=c2-32;

//将字符变量对应的ASCII码值更新

printf("%c,%c\n",c1,c2);//以字符形式输出变量c1和c2的值

}1.2.3字符型数据1.2数据的基本类型及其表现形式

【例1.6】输出给定小写字母对应的大写字母。4、字符串常量

1.2.3字符型数据1.2数据的基本类型及其表现形式

字符串常量是由一对双撇号括起来的字符序列。例如："CHINA"，"Cprogram"，"a"，"$12.5"字符常量和字符串常量的区别：因此字符串常量"CHINA"在内存中占用6个字节。【思考】字符常量'a'和字符串常量"a"有何区别？练习：【例1.7】输出字符串常量及其占用内存的字节数。1.2.4实型数据1.2数据的基本类型及其表现形式

1、实型常量

（2）指数形式。如123e3或123E3都代表123×103。要注意字母e（或E）之前必须要有数字，且e后面的指数必须为整数，如e2、4e2.5、.e3、e都不是合法的指数形式。

实型常量也称实数，在C语言中，实数有两种表示形式：

（1）十进制小数形式。它由数字和小数点组成（注意，必须要有小数点）。如：0.123、123.、123.0、0.0。

一个实数可以有多种指数表示形式。在程序中以指数形式输出一个实数时，会以规范化的指数形式输出。

例如123.456的规范化指数形式是1.23456e2。2、实型变量

根据数据的数值范围和精度，实型变量的类型主要有单精度（float）型和双精度（double）型。需要注意：实型数据在计算机内存中的存储精度有限，不可能得到完全精确的数值。1.2.4实型数据1.2数据的基本类型及其表现形式

#include<stdio.h>intmain(void){

floatx;//定义实型变量xx=12.3;//将实型常数12.3赋给变量xprintf("%f\n",x);//以小数形式输出变量x的数值printf("%e\n",x);//以指数形式输出变量x的数值}【例1.8】实型变量的定义、赋值和输出。练习：【例1.9】利用sizeof运算符测试系统中数据类型的长度。1.2.5变量的初始化1.2数据的基本类型及其表现形式

C语言允许在定义变量的同时，对变量赋初值，即变量的初始化。例如：

inta=3;

//定义整型变量a，并赋初值3floatb=1.23;//定义实型变量b，并赋初值1.23charc='a';

//定义字符变量c，并赋初值'a'

当一次定义同类型的多个变量时，可以给全部变量或部分变量赋初值。inta,b,c=5;

//定义a、b、c三个整型变量，只给c赋初值5注意，对3个变量赋相同的初值3时，不能写成：inta=b=c=3;inta=1,b=2,c=3;

//定义a、b、c三个整型变量，并赋不同的初值inta=3,b=3,c=3;

//定义a、b、c三个整型变量，并赋相同的初值3练习：【例1.10】变量的初始化和输出。1.2.6常变量1.2数据的基本类型及其表现形式

练习：【例1.11】常变量的初始化与输出。

在定义变量并对变量初始化时，如果加上关键字const，则变量的值在程序运行期间不再改变，这种变量称为常变量（constantvariable），也称为只读变量。例如：constinta=5;

//用const声明整型变量a为常变量，其值始终是51.3运算符及表达式

1.3.1算术运算符及其表达式1.3.2强制类型转换运算符及其表达式1.3.3赋值运算符及其表达式1.3.4关系运算符及其表达式1.3.5逻辑运算符及其表达式1.3.6位运算符及其表达式1.3.7

逗号运算符及其表达式1.3.1算术运算符及其表达式1、基本的算术运算符1.3运算符及表达式

（2）-

减法运算符，或负值运算符，如7-2、-4

（1）+

加法运算符，或正值运算符，如2+3、+5

（4）/

除法运算符，如5/2、5.0/2

（3）*乘法运算符，如2*3

（5）%模运算符，或称求余运算符，%两侧均应为整型数据，如5%2的值为1

说明：

【例1.12】将三位十进制整数的百位数、十位数和个位数分离。#include<stdio.h>intmain(void){inta=123;

intb,c,d;//3个变量分别存放个位数、十位数和百位数

b=a%10;//获得个位数

a=a/10;//右移1位，变量a的值更新为12

c=a%10;//获得十位数

a=a/10;//右移1位，变量a的值更新为1

d=a%10;//获得百位数

printf("123的百位数=%d\n",d);//输出百位数

printf("123的十位数=%d\n",c);//输出十位数

printf("123的个位数=%d\n",b);//输出个位数}1.3.1算术运算符及其表达式1、基本的算术运算符1.3运算符及表达式

练习：【例1.13】将一个正整数倒序输出。【例1.14】不同类型数据之间的混合运算。自增运算符++：使变量的值自增1，相当于i=i+1。自减运算符--：使变量的值自减1，相当于i=i-1。有以下4种形式的表达式：

i++

表达式先用i的值，然后对i的值加1（先用后加）

++i

先对i的值加1，然后表达式用i加1的值（先加后用）--i

先对i的值减1，然后表达式用i减1的值（先减后用）

i--

表达式先用i的值，然后对i的值减1（先用后减）1.3.1算术运算符及其表达式2、自增、自减运算符1.3运算符及表达式

可见，由自增（自减）运算符构成不同形式的表达式时，对变量而言，自增1（自减1）都具有相同的效果，但对表达式而言却有着不同的值。1.3.1算术运算符及其表达式2、自增、自减运算符【例1.15】自增、自减运算符的应用。1.3运算符及表达式

说明：

（1）自增、自减运算符只能用于变量，不能用于常量或表达式。如5++或(a+b)++都是不合法的。（2）自增、自减运算符常用在循环语句中，使循环变量自动加1、减1，这将在后续单元中学习。#include<stdio.h>intmain(void){int

i=3,j=3,k=3,x=3;

printf("%d\t",i++);printf("i=%d\n",i);

printf("%d\t",++j);printf("j=%d\n",j);

printf("%d\t",k--);printf("k=%d\n",k);

printf("%d\t",--x);printf("x=%d\n",x);}3、算术表达式和运算符的优先级与结合性1.3.1算术运算符及其表达式1.3运算符及表达式

算术表达式：用算术运算符和括号将运算对象（常量、变量或表达式）连接起来的、符合C语法规则的式子。例如：a+b*c-5/2+'a'。C语言规定了运算符的优先级和结合性。在表达式求值时，先按运算符的优先级高低次序执行，例如：x-y*z相当于x-(y*z)。如果在一个运算对象两侧的运算符的优先级相同，则按照规定的“结合方向（结合性）”处理。

算术运算符的结合方向为“自左向右（左结合性）”，即先左后右。因此a+b-c相当于(a+b)-c。附录C给出了C语言运算符的优先级和结合性，供查询参考。1.3.2强制类型转换运算符及其表达式1.3运算符及表达式

强制类型转换表达式的一般形式：(类型标识符)(表达式)例如：

(int)i

将i转换为整型(int)x+y

将x转换成整型后，再与y相加(float)(x+y)

将x+y的结果转换为float型#include<stdio.h>intmain(void){inti;//定义整型变量i

floatx=2.4F;//定义实型变量x，并赋初值

i=(int)x;//将实型变量x强制转换为int型

printf("x=%f,i=%d\n",x,i);}【例1.16】将实型数据强制转换为整型。练习：【例1.17】将整型数据强制转换为实型。1、简单赋值运算符“=”及其表达式1.3.3赋值运算符及其表达式1.3运算符及表达式

简单赋值表达式的形式：变量=

表达式

赋值表达式中的“表达式”，又可以是一个赋值表达式。赋值运算符是按照“自右向左”的结合顺序。

根据附录C，赋值运算符的优先级仅高于逗号运算符，而低于其他运算符。因此赋值表达式a=3*5等价于a=(3*5)，i=a+b等价于i=(a+b)。

赋值表达式“

a=5”的值是5。执行运算后，变量a的值也是5。【思考】分析下面各赋值表达式中变量a的值。a=5+(c=7)a=b=c=33a=(b=6)/(c=2)a=(b=2)+(c=5)1273

因此

a=b=5与

a=(b=5)等价。2、复合的赋值运算符及其表达式1.3.3赋值运算符及其表达式1.3运算符及表达式

在简单赋值运算符“=”之前加上其他运算符，可构成复合的赋值运算符。a*=3等价于a=a*3a-=3等价于a=a-3a*=b+2等价于a=a*(b+2)a+=3等价于a=a+3a/=3等价于a=a/3a%=3等价于a=a%3①a*=b+2②

a*=b+2（将“a*”移到“=”右侧）③a=a*

(b+2)

（在“=”左侧补上变量名a，并对b+2外加括号）练习：【例1.18】复合赋值运算符的使用。3、类型转换

如果赋值运算符“=”两侧的数据类型不一致，但同为数值型数据，在赋值时，系统会自动进行类型转换。下面介绍3种常见的情况。1.3.3赋值运算符及其表达式（1）将整型数据赋给整型变量1.3运算符及表达式

【例1.19】将无符号整型数据赋给有符号整型变量。正数变成了负数

#include<stdio.h>intmain(void){

unsignedchara=255;

signedcharb;b=a;printf("a=%d\n",a);printf("b=%d\n",b);}3、类型转换1.3.3赋值运算符及其表达式

如果赋值运算符“=”两侧的数据类型不一致，但同为数值型数据，在赋值时，系统会自动进行类型转换。下面介绍3种常见的情况。（1）将整型数据赋给整型变量1.3运算符及表达式

【例1.20】将有符号整型数据赋给无符号整型变量。负数变成了正数

#include<stdio.h>intmain(void){

signed

chara=-1;

unsignedcharb;b=a;printf("a=%d\n",a);printf("b=%d\n",b);}3、类型转换1.3.3赋值运算符及其表达式

如果赋值运算符“=”两侧的数据类型不一致，但同为数值型数据，在赋值时，系统会自动进行类型转换。下面介绍3种常见的情况。（1）将整型数据赋给整型变量1.3运算符及表达式

【例1.21】将短字节整型数据赋给长字节整型变量。无误#include<stdio.h>intmain(void){

unsignedchar

a=255;

unsignedint

b;b=a;printf("a=%d\n",a);printf("b=%d\n",b);}3、类型转换1.3.3赋值运算符及其表达式

如果赋值运算符“=”两侧的数据类型不一致，但同为数值型数据，在赋值时，系统会自动进行类型转换。下面介绍3种常见的情况。（1）将整型数据赋给整型变量【例1.22】将长字节整型数据赋给短字节整型变量。1.3运算符及表达式

有误！如何解决？#include<stdio.h>intmain(void){

unsignedchar

a=255,b=1;

unsignedchar

c;c=a+b;printf("a=%d\n",a);printf("b=%d\n",b);printf("c=%d\n",c);}3、类型转换1.3.3赋值运算符及其表达式

如果赋值运算符“=”两侧的数据类型不一致，但同为数值型数据，在赋值时，系统会自动进行类型转换。下面介绍3种常见的情况。（2）将实型数据赋给整型变量【例1.23】将实型数据赋给整型变量。1.3运算符及表达式

只取了整数部分#include<stdio.h>intmain(void){

floata=1234.567F;

intb;b=a;printf("a=%f\n",a);printf("b=%d\n",b);}3、类型转换1.3.3赋值运算符及其表达式1.3运算符及表达式

数值不变，但变成了实数

如果赋值运算符“=”两侧的数据类型不一致，但同为数值型数据，在赋值时，系统会自动进行类型转换。下面介绍3种常见的情况。（3）将整型数据赋给实型变量【例1.24】将整型数据赋给实型变量。

通过上述例题可以看出，在赋值运算中，需要根据数据的类型和数值的范围为变量指定合适的类型，必要时还需要借助强制类型转换运算符，以防出错。

#include<stdio.h>intmain(void){

inta=1234;

floatb;b=a;printf("a=%d\n",a);printf("b=%f\n",b);}1.3.4关系运算符及其表达式1、关系运算符及其优先级次序

优先级相同（高）优先级相同（低）③>大于①<小于②<=小于或等于⑥!=不等于④>=大于或等于⑤==等于

关系运算符的优先级低于算术运算符，高于赋值运算符。a=b>c等价于

a=(b>c)例如：

c>a+b等价于

c>(a+b)a==b<c等价于

a==(b<c)a>b==c等价于

(a>b)==c1.3运算符及表达式

2、关系表达式1.3.4关系运算符及其表达式1.3运算符及表达式

用关系运算符将两个表达式连接起来的式子，称为关系表达式。a+b>c+d(a=3)>(b=5)'a'<'b'a==3例如：a>ba!=3

关系表达式的值是一个逻辑值：“真”或“假”。例如关系表达式“5==3”的值为“假”，“5>=0”的值为“真”。

关系运算结果，以“1”代表“真”，以“0”代表“假”。关系表达式逻辑值（真、假）关系表达式的值（1、0）a>ba>b+ca!=b+ca>b>c若a=3，b=2，c=1，则：真假假假1000练习：【例1.25】考察关系表达式的值。1.3.5逻辑运算符及其表达式1、逻辑运算符及其优先级次序

1.3运算符及表达式

假③!逻辑非①&&逻辑与②||逻辑或

逻辑运算的真值表aba&&ba||b!a真真真假假真假假真真假真假真假假真!a==b||c<d等价于a>b&&c>d等价于a+b>c&&x+y<d等价于几种运算符的优先级次序如右图所示：！（非）

高算术运算符关系运算符&&和||赋值运算符低(a+b)(>c)(x+y)(<d)&&(a>b)(c>d)&&(!a)(==b)||(c<d)2、逻辑表达式的值

1.3.5逻辑运算符及其表达式1.3运算符及表达式

C语言规定，参与逻辑运算的操作数以非0代表“真”，以0代表“假”。逻辑表达式的值，即逻辑运算结果，以数值1代表“真”，以0代表“假”。例如：（1）若a=3，则!a的值：（4）'a'&&'b'的值：（2）若a=3，b=4，则a&&b的值：（3）3&&0||-4的值：0111在逻辑表达式的求解过程中，有时并非所有的运算都被执行。

例如：

（1）a&&b：只有当a为真（非0）时，才需要判断b的值。只要a为假，就不必判断b的值，此时整个表达式已确定为假。（2）a||b：只要a为真（非0），就不必判断b的值。只有a为假，才判断b。【思考与练习】

1.3.5逻辑运算符及其表达式1.3运算符及表达式

分别写出下列数学表达式对应的C语言表达式：

（1）80≤i＜89

（2）i＜0或i≥100

（3）i≠0i>=80&&i<89i<0||

i>=100i!=0练习：【例1.26】考察逻辑表达式的值。1.3.6位运算符及其表达式1.3运算符及表达式

位运算符含义&按位与|按位或^按位异或~按位取反<<左移>>右移说明：1）位运算符中除“~”以外，均为二目运算符，即要求两侧各有一个运算量。

2）运算量只能是整型或字符型数据，不能是实型数据。

在嵌入式软件设计中，经常用到位运算符：对二进制位进行运算。例如，0x23与0x45按位与：00100011（0x23）

&)01000101（0x45）0&0=0，0&1=0，1&0=0，1&1=11、“按位与”运算符（&）00000001（0x01）1.3.6位运算符及其表达式1.3运算符及表达式

特殊用途：“与0清零、与1保留”——可对数据的某些位清零，某些位保留不变。例如，将0x23的高4位清零，低4位保留不变。00100011（0x23）

&)00001111（0x0f）0000

0011

（0x03）2、“按位或”运算符（|）1.3.6位运算符及其表达式1.3运算符及表达式

例如，0x23与0x45按位或：00100011（0x23）

|)01000101（0x45）

特殊用途：“或1置1、或0保留”——可对数据的某些位置1，某些位保留不变。0|0=0，0|1=1，1|0=1，1|1=1例如，将0x23的高4位置1，低4位保留不变。00100011（0x23）

|)11110000（0xf0）01011101（0x67）1111

0011

（0xf3）例如，0x23与0x45按位异或：00100011（0x23）

^)01000101（0x45）