《C语言与程序概述》课件

C语言与程序概述本课程将介绍C语言的基础知识，涵盖语法、数据类型、运算符、控制结构、函数、数组、指针、结构体等内容。课程将以实例演示C语言的编程过程，帮助学员掌握编写C程序的基本技巧，并对程序设计的基本概念和方法有更深入的理解。C语言发展历程11972年贝尔实验室的丹尼斯·里奇和肯·汤普森创造了C语言，最初用于编写UNIX操作系统。21978年Kernighan和Ritchie合著了《C程序设计语言》，成为C语言的标准参考书。31983年美国国家标准协会（ANSI）发布了ANSIC标准，为C语言的实现和使用提供了统一的规范。41989年国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）联合发布了ISO/IEC9899:1990标准，成为C语言的国际标准。51999年ISO/IEC9899:1999标准发布，对C语言进行了扩展和改进，增加了许多新的特性。62011年ISO/IEC9899:2011标准发布，这是C语言的最新版本，包含了更多的新特性和改进。C语言的特点通用性适用于系统编程、嵌入式开发、游戏开发等领域。效率高直接操作硬件，代码执行效率高，能充分利用计算机资源。功能强大提供丰富的库函数和数据类型，方便程序员完成各种复杂任务。可移植性C语言代码可以在不同的平台上编译运行，易于移植。程序的概念一组指令的集合程序包含一系列指令，告诉计算机执行特定的任务，例如计算、绘制图形或处理数据。按照特定语法编写程序用编程语言编写，遵循特定的语法规则，以便计算机可以理解并执行。解决特定问题程序用于解决特定问题，例如创建文本文件、播放音乐或浏览网页。计算机硬件结构计算机硬件结构是指计算机系统的物理组成部分。计算机系统主要由五大部件组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。运算器负责执行算术运算和逻辑运算。控制器负责控制计算机系统整体的运行。存储器负责存储数据和程序。输入设备负责将数据输入计算机。输出设备负责将数据输出到外部。计算机软件体系结构计算机软件体系结构是指软件系统的整体结构和组织方式，它定义了软件的各个组成部分及其相互关系。软件体系结构主要包括操作系统、系统软件、应用软件等层级结构。每个层级都具有不同的功能和作用。高级语言和机器语言机器语言计算机可以直接理解和执行的语言，由0和1组成，难以阅读和编写。高级语言人类易于理解和使用的编程语言，需要编译器或解释器将其翻译成机器语言。高级语言的优势更易于阅读、编写和调试，提高了编程效率。高级语言的种类C、C++、Java、Python等，涵盖不同领域和应用场景。编程语言的分类1机器语言计算机可以直接理解和执行的语言，由0和1组成。2汇编语言用助记符表示机器指令，更易于理解和编写。3高级语言接近自然语言，易于学习和使用，需要编译器或解释器将代码转换为机器语言。4脚本语言通常用于快速开发，例如JavaScript和Python。编程语言的发展机器语言机器语言是计算机直接识别的语言，由0和1组成。早期程序员使用机器语言进行编程，效率低下，容易出错。汇编语言汇编语言使用助记符代替机器指令，提高了编程效率。但仍需要了解计算机的内部结构，难度较大。高级语言高级语言更接近自然语言，易于学习和使用。例如，FORTRAN、COBOL、C、C++、Java等。面向对象语言面向对象语言以对象为核心，通过封装、继承和多态等机制，提高代码的可重用性和可维护性。C语言工作原理编译过程C语言源代码会被编译器转换成机器语言。编译器会检查代码语法错误，并生成可执行文件。链接过程链接器会将编译后的目标文件和其他库文件连接起来。最终生成可执行文件，可以在计算机上运行。C语言的基本组成关键字C语言提供预定义的标识符，具有特定含义，不可用作变量名或函数名。标识符用户自定义的标识符，用于命名变量、函数、数据类型等。运算符C语言使用运算符来执行各种操作，例如算术运算、关系运算、逻辑运算等。分隔符用于分隔程序中的不同元素，例如括号、分号、逗号等。C语言的程序结构1预处理C语言程序在编译前需要进行预处理2编译将源代码转换为目标代码3汇编将目标代码转换为机器指令4链接将目标代码与库文件链接生成可执行文件C语言程序的结构包括预处理、编译、汇编和链接四个步骤。预处理阶段主要进行宏替换、文件包含、条件编译等操作。编译阶段将C语言源代码转换为汇编语言代码，并进行语法和语义检查。汇编阶段将汇编语言代码转换为机器指令，即二进制代码。链接阶段将多个目标代码文件与库函数链接成最终的可执行文件。C语言的数据类型基本数据类型C语言提供整型、浮点型、字符型等基本数据类型，用于存储不同类型的数值和字符信息。派生数据类型基于基本数据类型，C语言允许创建更复杂的数据结构，如数组、结构体、枚举和指针等。数据类型的选择选择合适的类型取决于程序需要存储和处理的信息类型，例如使用整型存储整数，使用浮点型存储小数。常量和变量常量常量是指在程序运行过程中其值始终保持不变的量。例如，圆周率π的值始终为3.1415926...变量变量是指在程序运行过程中其值可以改变的量。例如，存储用户输入的年龄、姓名等信息。表达式和运算符11.运算符C语言提供多种运算符，用于执行不同的操作，例如算术运算、关系运算、逻辑运算等。22.表达式表达式由运算符和操作数构成，表示一个值或计算结果，例如2+3是一个算术表达式，表示5。33.运算符优先级运算符优先级决定表达式中不同运算符的执行顺序，例如乘除运算优先于加减运算。44.运算符结合性运算符结合性决定同一优先级运算符的执行顺序，例如自左向右或自右向左。输入输出语句输入操作C语言使用scanf函数从键盘读取用户输入的数据。输出操作printf函数用于将程序计算的结果显示在屏幕上。格式化输出printf函数使用格式控制符来控制输出数据的格式。程序的控制结构1顺序结构程序从上到下执行2分支结构根据条件选择执行路径3循环结构重复执行一段代码控制结构决定程序执行的流程。顺序结构按照代码顺序执行。分支结构根据条件选择执行不同的代码。循环结构重复执行一段代码，直到满足条件为止。顺序结构定义顺序结构是程序中最简单的结构之一。它按照代码的书写顺序，逐条执行语句。代码执行的顺序与语句的排列顺序完全一致，没有跳转或分支。示例例如，计算两个整数的和，需要先输入两个整数，然后进行加法运算，最后输出结果。代码中的每条语句都是按照顺序执行的，没有跳过或重复执行任何语句。分支结构条件判断根据条件判断是否执行特定代码块，例如if-else语句，根据条件决定程序执行不同的分支。多重选择使用switch-case语句处理多种情况，根据变量值选择执行对应的代码块。循环结构循环语句循环结构可以重复执行一段代码，直到满足某个条件为止。for循环for循环适用于已知循环次数的情况，可以精确控制循环的次数。while循环while循环适用于循环次数未知的情况，直到条件不满足时才结束循环。do-while循环do-while循环至少执行一次，然后判断条件是否满足，如果满足则继续循环。数组的定义和使用数组定义数组是存储相同类型数据的连续内存空间。通过索引访问数组元素，例如a[0],a[1]等。数组使用在程序中，数组可以用来存储大量相同类型的数据。例如，存储学生成绩、商品价格、游戏角色属性等。一维数组11.定义一维数组是存储相同类型数据的连续内存空间。使用一个名称和索引来访问元素。22.声明在定义数组时，需要指定数组类型、数组名和数组大小。33.初始化可以使用花括号{}来初始化数组，元素之间用逗号分隔。44.访问使用数组名和索引访问数组元素，索引从0开始。二维数组定义二维数组是一组按行和列排列的元素集合。每个元素都具有唯一的索引，方便访问。存储二维数组在内存中通常以线性方式存储，但可以通过索引访问元素，就像在表格中一样。应用二维数组在各种场景中被广泛应用，例如存储表格数据、图像像素和矩阵运算等。函数的定义和调用1定义函数函数定义包含函数名、参数列表和函数体。2调用函数函数调用使用函数名和实际参数进行调用。3返回值函数执行完成后，可能返回一个值。函数定义用于创建可重复使用的代码块，而函数调用用于执行这些代码块。函数可以接受参数并返回结果，提高代码的可读性和可维护性。函数的参数传递值传递函数调用时，将实参的值复制给形参，形参的改变不会影响实参。地址传递函数调用时，将实参的地址传递给形参，形参的改变会影响实参。引用传递函数调用时，将实参的引用传递给形参，形参的改变会影响实参。函数的返回值函数返回值作用函数返回值用于将函数执行结果传递给调用函数。返回值类型返回值类型要与函数定义时指定的类型一致。使用return语句使用return语句将返回值返回给调用函数。指针的概念和应用11.指针的定义指针是存储内存地址的变量，它指向内存中的一段特定区域。22.指针的用途通过指针，可以访问和修改内存中的数据，提高代码效率，实现动态内存分配等功能。33.指针的类型指针类型必须与指向数据的类型相匹配，确保指针操作的安全性。44.指针的运算指针可以进行加减运算、比较运算等，方便访问内存中相邻的数据。动态内存分配内存分配方式静态内存分配是在编译时分配的，大小固定。动态内存分配是在程序运行时根据需要分配内存，大小可变。优点灵活，可以根据需要分配内存，节约内存空间。函数C语言提供了`malloc`、`calloc`、`realloc`和`free`等函数用于动态内存分配和释放。示例例如，使用`malloc`函数分配内存，使用`free`函数释放内存。文件的读写操作文件打开使用fopen函数打开文件，指定文件路径和打开模式，例如只读、写入或追加模式。文件读写使用fgetc、fgets、fscanf等函数读取文件内容，使用fputc、fputs、fprintf等函数写入文件内容。文件关闭使用fclose函数关闭已打开的文件，释放系统资源，避免文件数据丢失。预处理命令编译预处理在编译程序之前进行的处理，例如宏定义、文件包含和条件编