C程序設(shè)計(jì)教程第1章——C概述.ppt

,C+ 程序設(shè)計(jì)教程,閔聯(lián)營(yíng) 何克右編著,參考書(shū)： 1.Bjarne Stroustrup,. The C + Promgramming Language 2.錢(qián)能，C+程序設(shè)計(jì)教程，清華大學(xué)出版社,第1章 C+概述,計(jì)算機(jī)的工作是通過(guò)執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序來(lái)體現(xiàn)的。 計(jì)算機(jī)程序：是用計(jì)算機(jī)能識(shí)別的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫(xiě)的動(dòng)作序列。 機(jī)器語(yǔ)言：早期的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是由二進(jìn)制符號(hào)串組成的機(jī)器語(yǔ)言，即計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)，這也是計(jì)算機(jī)唯一能識(shí)別的語(yǔ)言。這種語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)是執(zhí)行速度快、效率高，缺點(diǎn)是難于編寫(xiě)、閱讀，不便移植、交流，因沒(méi)有結(jié)構(gòu)，也不適合編寫(xiě)大型的系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序。 匯編語(yǔ)言： 基于機(jī)器語(yǔ)言的缺點(diǎn)，人們采用了一種稱(chēng)為助記符的形式來(lái)表示機(jī)器語(yǔ)言，這就是匯編語(yǔ)言，它比機(jī)器語(yǔ)言進(jìn)了一步，但其本質(zhì)并無(wú)改變，所以機(jī)器語(yǔ)言所具有的缺點(diǎn)仍然存在。 以上兩種均為低級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。,一、 程序、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言及其發(fā)展,1.1 C+的發(fā)展和特點(diǎn),高級(jí)語(yǔ)言： 為了解決上述矛盾，人們又發(fā)展了一類(lèi)新的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，即算法語(yǔ)言（又稱(chēng)高級(jí)語(yǔ)言），它能夠較好地描述和解決實(shí)際程序設(shè)計(jì)問(wèn)題，克服低級(jí)語(yǔ)言的上述缺點(diǎn)。如ALGOL60 以及FORTRAN、COBOL、PASCAL等，但這些語(yǔ)言有一個(gè)共同的缺陷就是對(duì)機(jī)器硬件的操作不太方便，不適合編寫(xiě)大型的系統(tǒng)程序。,C+語(yǔ)言的誕生：人們希望找到一種既能夠較好地描述和解決實(shí)際程序設(shè)計(jì)問(wèn)題，同時(shí)又能方便地操作機(jī)器硬件的高級(jí)語(yǔ)言，從而能夠方便地編寫(xiě)大型的系統(tǒng)程序。 基于這樣一種應(yīng)用要求，C語(yǔ)言應(yīng)運(yùn)誕生了，它是一種應(yīng)用非常廣泛的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。1980年美國(guó)貝爾實(shí)現(xiàn)室的Bjarne Stroustrup等對(duì)C語(yǔ)言進(jìn)行了改進(jìn)和擴(kuò)充，從而產(chǎn)生了目前最為流行的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言C+。,程序設(shè)計(jì)： 程序設(shè)計(jì)即是用計(jì)算機(jī)能識(shí)別的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言把解決問(wèn)題的方案編寫(xiě)成計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序。這包括對(duì)解決方案的解決步驟的設(shè)計(jì)（算法設(shè)計(jì)）以及對(duì)解決步驟中涉及的加工對(duì)象（數(shù)據(jù)）的組織（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）。 因此，人們把程序定義為： 程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法產(chǎn)生后，人們把程序定義為： 程序=對(duì)象+對(duì)象+ 即程序是許多對(duì)象在計(jì)算機(jī)中相繼表現(xiàn)自己，而對(duì)象又是一個(gè)個(gè)程序?qū)嶓w。,C語(yǔ)言是在B語(yǔ)言的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。 ALGOL60的誕生： 它的根源可以追溯到ALGOL60。ALGOL60是1960年出現(xiàn)的一種面向過(guò)程的高級(jí)語(yǔ)言，它離硬件比較遠(yuǎn)，不適合編寫(xiě)系統(tǒng)程序。 CPL語(yǔ)言的出現(xiàn)： 1963年英國(guó)劍橋大學(xué)推出了意在更接近硬件的CPL（Combined Programming Language）語(yǔ)言。由于CPL語(yǔ)言規(guī)模較大，難以實(shí)現(xiàn)， BCPL的誕生： 1967年英國(guó)劍橋大學(xué)的Matin Richards對(duì)CPL語(yǔ)言作了簡(jiǎn)化，推出了BCPL（Basic Combined Programming Language）語(yǔ)言。,二、 C與C+的發(fā)展及特點(diǎn),B語(yǔ)言的產(chǎn)生： 同年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的K.Thompson在BCPL的基礎(chǔ)上進(jìn)一步作了簡(jiǎn)化，設(shè)計(jì)出了簡(jiǎn)單而又接近硬件的B語(yǔ)言，并用B語(yǔ)言寫(xiě)了一個(gè)Unix操作系統(tǒng)。由于B語(yǔ)言過(guò)于簡(jiǎn)單，功能有限，且目標(biāo)代碼運(yùn)行速度慢。 C語(yǔ)言的誕生： 1972年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的D.M.Ritchie在B語(yǔ)言的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了C語(yǔ)言，并在第二年和K.Thompson合作用C語(yǔ)言重寫(xiě)了Unix操作系統(tǒng)。現(xiàn)在的Unix操作系統(tǒng)就是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。 C+的出現(xiàn)： 1980年美國(guó)貝爾實(shí)現(xiàn)室的Bjarne Stroustrup等對(duì)C語(yǔ)言進(jìn)行了改進(jìn)和擴(kuò)充，并引入了類(lèi)的概念，加入了運(yùn)算符的重載等，從而產(chǎn)生了目前最為流行的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言C+。,C語(yǔ)言的特點(diǎn)主要有： 1）簡(jiǎn)潔、緊湊、靈活，使用方便（32個(gè)關(guān)鍵字，9種控制語(yǔ)句） 2）運(yùn)算符豐富（34種運(yùn)算符） 3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富 4）具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句（如if_else、while、do_while、 for 、switch等語(yǔ)句），用函數(shù)作為程序的模塊單位， 便于實(shí)現(xiàn)程序的模塊化。 5）語(yǔ)法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大。 6）允許直接訪問(wèn)物理地址，可以直接操作硬件。 7）生成的目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。 8）可移植性好。 C語(yǔ)言是一種理想的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。,隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的飛速發(fā)展，程序設(shè)計(jì)技術(shù)為適應(yīng)這種發(fā)展的要求也在快速提高，程序設(shè)計(jì)方法也就不斷地探索出新，從過(guò)去的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法（面向過(guò)程）演化到現(xiàn)在的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法，程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言也就必須要適應(yīng)這種發(fā)展的要求。 C+即是在C語(yǔ)言的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，它包括兩部分，即過(guò)程化部分和面向?qū)ο蟛糠帧Ｆ溥^(guò)程化部分其實(shí)就是C，相當(dāng)于高版本的C。 由于教學(xué)時(shí)數(shù)的安排和后續(xù)課程的設(shè)置，我們這門(mén)課主要學(xué)習(xí)C+的過(guò)程化部分，而面向?qū)ο蟛糠謩t留待面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)。,C+的特點(diǎn) C+完全兼容C，具有C語(yǔ)言的“簡(jiǎn)捷、緊湊，運(yùn)算符豐富，可直接訪問(wèn)機(jī)器的物理地址，使用靈活方便，程序書(shū)寫(xiě)形式自由”的特點(diǎn)。 C+是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，如類(lèi)、繼承、虛函數(shù)、模板和包容器類(lèi)等等。它使程序的各個(gè)模塊間更具獨(dú)立性，程序的可讀性更好，代碼結(jié)構(gòu)更加合理，對(duì)設(shè)計(jì)和編制大型軟件更為方便。 用C+設(shè)計(jì)的程序擴(kuò)充性強(qiáng)。,1.2.1 一個(gè)最簡(jiǎn)單的C+程序 例1.1 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; 這個(gè)程序運(yùn)行時(shí)會(huì)在屏幕上輸出以下一行信息： This is a simple C+ program.,1. 2 C+程序的基本框架,一個(gè)最簡(jiǎn)單的C+程序 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; ,這是一個(gè)注釋行。注釋是程序編寫(xiě)者為讀者作的一種說(shuō)明，有助于提高程序的可讀性。C+中提供了“行”和“塊”兩種注釋方法。 (1)行注釋的內(nèi)容從雙斜杠“/”開(kāi)始到本行末尾結(jié)束，本程序中用到的就是行注釋?zhuān)?(2)塊注釋的內(nèi)容從符號(hào)“/*”開(kāi)始到符號(hào)“*/”結(jié)束，例如： /* This is a simple C+ program. */,一個(gè)最簡(jiǎn)單的C+程序 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; ,這是C+的一個(gè)預(yù)處理命令，它以“#”開(kāi)頭以與C+語(yǔ)句相區(qū)別，行的末尾沒(méi)有分號(hào)。 本行預(yù)處理命令“#include ”的作用是將頭文件“iostream”的內(nèi)容加入到程序中。,一個(gè)最簡(jiǎn)單的C+程序 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; ,這是命名空間聲明。C+標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的類(lèi)和函數(shù)是在命名空間std中聲明的，因此程序中如果需要用到C+標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，就需要用“using namespace std；”作聲明，表示要用到命名空間std中的內(nèi)容。,這是主函數(shù)的聲明。每一個(gè)C+程序都必須有一個(gè)main函數(shù)，它是C+程序開(kāi)始執(zhí)行的入口。 無(wú)論主函數(shù)處于程序中的什么位置，其中的代碼總是最先被執(zhí)行。 main前面的int的作用是聲明函數(shù)的類(lèi)型為整型（標(biāo)準(zhǔn)C+規(guī)定main函數(shù)必須聲明為int型，即此主函數(shù)帶回一個(gè)整型的函數(shù)值）。,一個(gè)最簡(jiǎn)單的C+程序 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; ,一個(gè)最簡(jiǎn)單的C+程序 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; ,在主函數(shù)main的聲明之后用花括號(hào)“ ”括起來(lái)的是函數(shù)主體部分。即函數(shù)體由“ ”括起來(lái)。,這是一條C+語(yǔ)句。它完成了此程序的主要功能，向屏幕上輸出一行字符串。cout是C+中的標(biāo)準(zhǔn)輸出流對(duì)象。cout在標(biāo)準(zhǔn)頭文件iostream中被聲明。“”是“插入運(yùn)算符”，與cout配合使用，在本程序中它的作用是將運(yùn)算符“”右側(cè)的用雙引號(hào)括起來(lái)的字符串“This is a simple C+ program.”和endl（換行）插入到輸出流cout中。C+系統(tǒng)將輸出流cout的內(nèi)容輸出到系統(tǒng)指定的設(shè)備（一般為顯示器）中。本行末尾的分號(hào)“；”表示這條語(yǔ)句的結(jié)束。在C+中所有的語(yǔ)句都要以分號(hào)結(jié)束。,一個(gè)最簡(jiǎn)單的C+程序 / This is a simple C+ program. #include using namespace std; int main() cout“This is a simple C+ program.“endl; return 0; ,這一行是return語(yǔ)句，它的功能是使主函數(shù)main結(jié)束并將整數(shù)0返回給運(yùn)行此程序的操作系統(tǒng)。如果程序不能正常執(zhí)行，則會(huì)自動(dòng)向操作系統(tǒng)返回一個(gè)非零值，一般為-1。,1.2.2 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)框架,在C+的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)框架中，函數(shù)是程序的基本組成單元。程序的主體通常由若干函數(shù)定義構(gòu)成。,函數(shù)是程序中完成一定功能的模塊。各個(gè)函數(shù)之間通過(guò)參數(shù)、返回值和全局變量來(lái)進(jìn)行通信。,當(dāng)編寫(xiě)一個(gè)較大的程序時(shí)，可以把它按照功能逐級(jí)劃分成許多相對(duì)獨(dú)立的小模塊，每個(gè)小模塊的功能由一個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)，再通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒▽⑦@些函數(shù)組織在一起協(xié)同工作，就能夠完成整個(gè)程序所規(guī)定的任務(wù)。這種方法體現(xiàn)出了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中“功能分解，逐步求精”的思想。,使用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法編寫(xiě)出的C+程序包括一個(gè)主函數(shù)main和若干用戶定義函數(shù)。主函數(shù)由操作系統(tǒng)調(diào)用，它是整個(gè)程序的入口。在主函數(shù)中調(diào)用其它函數(shù)，其它函數(shù)之間也可以互相調(diào)用，并且同一個(gè)函數(shù)可以被一個(gè)函數(shù)或多個(gè)函數(shù)調(diào)用任意多次。,下圖是一個(gè)程序中函數(shù)調(diào)用的示意圖：,例1.2 輸入兩個(gè)整數(shù)，求它們的最大值。 #include / 預(yù)處理命令 using namespace std; / 命名空間聲明 int max(int,int); / 聲明函數(shù)max，該函數(shù)有兩個(gè)整型形參，函數(shù)返回值為整型 int main() / 主函數(shù) / 主函數(shù)體開(kāi)始 int a,b,m; / 定義三個(gè)整型變量a、b和m / C+中變量必須先定義，后使用,cinab; / 輸入變量a和b的值 m=max(a,b); / 調(diào)用max函數(shù)，將得到的值賦給m couty) z=x; / if語(yǔ)句，如果x大于y，則將x的值賦給z else z=y; / 否則，將y的值賦給z return (z); / 將z的值返回，通過(guò)max帶回調(diào)用處 ,一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)C+程序的結(jié)構(gòu)化程序框架可以表示為： ,函數(shù)的聲明,函數(shù)的定義,1. C+程序的實(shí)現(xiàn)過(guò)程一般要經(jīng)過(guò)編輯、編譯、連接和運(yùn)行四個(gè)步驟。,1. 3 C+程序的開(kāi)發(fā)過(guò)程,(1)編輯 所謂編輯就是將寫(xiě)好的C+源程序錄入到計(jì)算機(jī)中，生成磁盤(pán)文件的過(guò)程，這些文件的擴(kuò)展名一般為.cpp（但保存C+頭文件時(shí)應(yīng)以.h為擴(kuò)展名）。,（2）編譯 所謂編譯是使用編譯系統(tǒng)提供的編譯程序?qū)υ闯绦颍?cpp）文件進(jìn)行編譯，編譯時(shí)先生成一個(gè)匯編語(yǔ)言程序，然后將匯編語(yǔ)言程序翻譯成目標(biāo)文件，該文件的擴(kuò)展名為.obj。 如果一個(gè)C+程序時(shí)由多個(gè)源文件組成的，則應(yīng)該將它們分別進(jìn)行編譯，形成多個(gè)目標(biāo)文件。