《C語言編程入門》課件

《C語言編程入門》本課程將帶您進(jìn)入C語言編程的世界，從基礎(chǔ)語法到進(jìn)階技巧，循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)C語言編程知識。C語言是計算機(jī)科學(xué)中廣泛應(yīng)用的編程語言之一，它以簡潔、高效、靈活著稱。DH投稿人：DingJunHongC語言簡介結(jié)構(gòu)化編程語言C語言是一種結(jié)構(gòu)化編程語言，程序由函數(shù)組成。高級語言C語言是一種高級語言，它提供更接近人類語言的語法。通用語言C語言是一種通用語言，適用于多種應(yīng)用場景。廣泛使用C語言廣泛應(yīng)用于操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域。C語言開發(fā)環(huán)境1文本編輯器例如：Notepad++、SublimeText、VisualStudioCode等2編譯器例如：GCC、Clang、MicrosoftVisualStudio等3集成開發(fā)環(huán)境（IDE）例如：Code::Blocks、Dev-C++、VisualStudio等C語言基本語法11.關(guān)鍵字關(guān)鍵字是C語言預(yù)定義的標(biāo)識符，具有特殊含義，例如：int、char、float、if、else、for、while等。22.標(biāo)識符標(biāo)識符是用戶自定義的名稱，用于標(biāo)識變量、函數(shù)、結(jié)構(gòu)體等，例如：name、age、sum、print等。33.常量常量是程序運(yùn)行期間不能改變的值，例如：10、3.14、'A'、"Hello"等。44.運(yùn)算符運(yùn)算符用于執(zhí)行操作，例如：+、-、*、/、%、==、!=、&&、||、！等。變量和數(shù)據(jù)類型變量變量是用于存儲數(shù)據(jù)的容器。在C語言中，必須在使用變量之前聲明它們。聲明變量時需要指定其數(shù)據(jù)類型，例如：int、char、float、double等。數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型決定了變量可以存儲什么類型的值。int：整數(shù)float：單精度浮點(diǎn)數(shù)double：雙精度浮點(diǎn)數(shù)char：字符輸入與輸出1標(biāo)準(zhǔn)輸入從鍵盤獲取用戶輸入數(shù)據(jù)2標(biāo)準(zhǔn)輸出將結(jié)果顯示到屏幕3文件輸入/輸出從文件讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)C語言提供了多種輸入輸出函數(shù)，方便程序與用戶交互。使用`printf()`函數(shù)向屏幕輸出信息，使用`scanf()`函數(shù)從鍵盤獲取輸入。文件輸入輸出函數(shù)允許程序與外部文件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)持久化存儲。運(yùn)算符和表達(dá)式算術(shù)運(yùn)算符C語言提供了加、減、乘、除、取余等基本算術(shù)運(yùn)算符。關(guān)系運(yùn)算符關(guān)系運(yùn)算符用于比較兩個操作數(shù)的大小，結(jié)果為真或假。邏輯運(yùn)算符邏輯運(yùn)算符用于連接多個條件表達(dá)式，結(jié)果為真或假。賦值運(yùn)算符賦值運(yùn)算符用于將一個值賦給一個變量。程序控制語句1順序結(jié)構(gòu)代碼從上往下執(zhí)行2分支結(jié)構(gòu)根據(jù)條件選擇執(zhí)行路徑3循環(huán)結(jié)構(gòu)重復(fù)執(zhí)行代碼塊程序控制語句決定程序執(zhí)行的流程。三種基本結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。順序結(jié)構(gòu)按順序執(zhí)行代碼，分支結(jié)構(gòu)根據(jù)條件選擇執(zhí)行路徑，循環(huán)結(jié)構(gòu)重復(fù)執(zhí)行代碼塊。分支結(jié)構(gòu)if語句根據(jù)條件判斷，選擇執(zhí)行不同的代碼塊。else語句當(dāng)if條件不滿足時，執(zhí)行else代碼塊。elseif語句多個條件判斷，依次判斷是否滿足。switch語句根據(jù)變量的值選擇執(zhí)行不同的代碼塊。循環(huán)結(jié)構(gòu)重復(fù)執(zhí)行代碼循環(huán)結(jié)構(gòu)使程序能夠重復(fù)執(zhí)行代碼塊，直到滿足特定條件。while循環(huán)while循環(huán)在條件為真時重復(fù)執(zhí)行代碼，適用于循環(huán)次數(shù)未知的情況。for循環(huán)for循環(huán)使用計數(shù)器變量控制循環(huán)次數(shù)，適用于循環(huán)次數(shù)已知的情況。嵌套循環(huán)嵌套循環(huán)允許在循環(huán)內(nèi)部創(chuàng)建另一個循環(huán)，用于創(chuàng)建更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。數(shù)組存儲相同類型數(shù)據(jù)數(shù)組用于存放相同數(shù)據(jù)類型的一組數(shù)據(jù)。它們按照順序存儲在連續(xù)的內(nèi)存位置。下標(biāo)訪問通過下標(biāo)來訪問數(shù)組中的元素。下標(biāo)是從0開始的整數(shù)，代表元素在數(shù)組中的位置。內(nèi)存管理數(shù)組在內(nèi)存中分配連續(xù)的內(nèi)存空間，方便訪問和操作數(shù)據(jù)。數(shù)組遍歷循環(huán)遍歷數(shù)組元素，以便訪問和處理每個元素。指針內(nèi)存地址指針是C語言中一個強(qiáng)大的工具。它們存儲變量的內(nèi)存地址，允許程序直接操作內(nèi)存。指針可以快速訪問數(shù)據(jù)，提高程序效率。指針可以指向各種數(shù)據(jù)類型，如整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、數(shù)組、結(jié)構(gòu)體等，并使用解引用運(yùn)算符（*）訪問它們所指向的值。指針操作指針支持多種操作，包括指針加減、指針比較、指針賦值等。指針的靈活運(yùn)用可以讓程序更加簡潔高效，例如實(shí)現(xiàn)動態(tài)內(nèi)存分配、鏈表等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。函數(shù)代碼復(fù)用函數(shù)是可重復(fù)使用的代碼塊，可以執(zhí)行特定任務(wù)。程序結(jié)構(gòu)函數(shù)將程序分解為獨(dú)立的模塊，提高代碼可讀性和可維護(hù)性。函數(shù)調(diào)用函數(shù)可以被其他函數(shù)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)代碼的組織和協(xié)作。函數(shù)參數(shù)傳遞值傳遞將實(shí)參的值復(fù)制到形參中，形參的變化不會影響實(shí)參。地址傳遞將實(shí)參的地址傳遞給形參，形參可以直接修改實(shí)參的值。引用傳遞C語言沒有真正的引用傳遞，可以通過指針模擬實(shí)現(xiàn)。函數(shù)遞歸1函數(shù)調(diào)用自身函數(shù)內(nèi)部調(diào)用自身2遞歸邊界條件防止無限循環(huán)3返回結(jié)果遞歸調(diào)用返回結(jié)果函數(shù)遞歸是函數(shù)調(diào)用自身的一種方法。每個遞歸調(diào)用都解決問題的一部分，直到達(dá)到遞歸邊界條件。遞歸邊界條件確保遞歸最終結(jié)束。遞歸調(diào)用返回結(jié)果，逐步構(gòu)建最終結(jié)果。結(jié)構(gòu)體11.數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)體將不同類型的數(shù)據(jù)組合成一個整體，方便管理和訪問。22.自定義數(shù)據(jù)類型通過結(jié)構(gòu)體，可以定義新的數(shù)據(jù)類型，滿足特定需求。33.提高代碼可讀性結(jié)構(gòu)體可以使代碼結(jié)構(gòu)清晰，提高可讀性和可維護(hù)性。共同體內(nèi)存共享共同體成員共享同一內(nèi)存空間。不同的成員可能在不同時間使用相同的內(nèi)存地址。節(jié)省內(nèi)存通過共享內(nèi)存，共同體可以節(jié)省內(nèi)存空間，尤其是在需要存儲不同類型但并不需要同時訪問這些類型數(shù)據(jù)的場景中。訪問控制程序員需要小心謹(jǐn)慎地管理共同體的成員訪問，確保在同一時間只訪問一個成員。枚舉定義枚舉類型是一種用戶自定義的數(shù)據(jù)類型，它允許將一組具有命名常量的整數(shù)值關(guān)聯(lián)在一起，為代碼提供更易讀的結(jié)構(gòu)。優(yōu)勢通過將常量命名，枚舉提高了代碼的可讀性和可維護(hù)性，并防止了使用“魔術(shù)數(shù)字”。應(yīng)用場景枚舉常用于表示狀態(tài)、選項或其他有限且離散的集合，例如星期、顏色或方向等。文件操作文件打開使用fopen函數(shù)打開文件，指定文件路徑和打開模式。文件讀寫使用fgetc、fgets、fread函數(shù)讀取文件內(nèi)容，使用fputc、fputs、fwrite函數(shù)寫入文件內(nèi)容。文件關(guān)閉使用fclose函數(shù)關(guān)閉文件，釋放文件資源。錯誤處理使用ferror函數(shù)檢查文件操作是否出錯，使用perror函數(shù)顯示錯誤信息。預(yù)處理器11.宏定義用預(yù)處理指令#define定義宏，提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。22.文件包含使用#include指令將其他源文件包含到當(dāng)前文件中，方便代碼組織和管理。33.條件編譯利用#ifdef、#ifndef、#else、#endif等指令，根據(jù)條件選擇性地編譯代碼。44.預(yù)定義宏預(yù)處理程序會定義一些預(yù)定義宏，如__LINE__、__FILE__等，方便代碼調(diào)試。鏈接與編譯1源代碼程序員編寫的C語言代碼2預(yù)處理將源代碼轉(zhuǎn)換為中間代碼3編譯將中間代碼轉(zhuǎn)換為匯編代碼4匯編將匯編代碼轉(zhuǎn)換為機(jī)器代碼5鏈接將多個目標(biāo)文件和庫文件合并成可執(zhí)行文件編譯器將源代碼轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行文件，這個過程涉及多個步驟。首先是預(yù)處理，將源代碼中的宏定義、頭文件等內(nèi)容替換成實(shí)際內(nèi)容。然后是編譯，將預(yù)處理后的代碼轉(zhuǎn)換成匯編代碼。接著是匯編，將匯編代碼轉(zhuǎn)換成機(jī)器代碼。最后是鏈接，將多個目標(biāo)文件和庫文件合并成一個可執(zhí)行文件。靜態(tài)庫和動態(tài)庫靜態(tài)庫在編譯時將庫代碼直接鏈接到可執(zhí)行文件中。生成的可執(zhí)行文件較大，但運(yùn)行時不需要額外的庫文件。動態(tài)庫在程序運(yùn)行時才加載庫代碼。生成的可執(zhí)行文件較小，但運(yùn)行時需要動態(tài)庫文件。內(nèi)存管理內(nèi)存分配C語言提供多種內(nèi)存分配方式，包括靜態(tài)分配、堆分配和棧分配，需要根據(jù)程序需求選擇合適的分配方式。內(nèi)存泄漏程序運(yùn)行過程中，忘記釋放分配的內(nèi)存會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏，造成資源浪費(fèi)，甚至導(dǎo)致程序崩潰。內(nèi)存碎片多次分配和釋放內(nèi)存可能會導(dǎo)致內(nèi)存碎片，影響內(nèi)存利用率。內(nèi)存優(yōu)化可以通過減少內(nèi)存使用量、避免內(nèi)存泄漏和內(nèi)存碎片等手段來優(yōu)化內(nèi)存管理。位操作位操作C語言允許程序員直接操作內(nèi)存中的位，這為優(yōu)化程序性能、節(jié)省內(nèi)存空間提供了靈活性。位操作可用于控制硬件設(shè)備、加密解密、數(shù)據(jù)壓縮和嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域。常用位操作符C語言提供了常用的位操作符，例如與(&)、或(|)、異或(^)、取反(~)、左移(<<)和右移(>>)等，用于對單個位進(jìn)行操作。錯誤處理代碼錯誤檢測編譯器和運(yùn)行時環(huán)境可以檢測到語法錯誤和運(yùn)行時錯誤。錯誤類型語法錯誤運(yùn)行時錯誤邏輯錯誤錯誤處理機(jī)制使用斷言、異常處理、日志記錄等機(jī)制來處理錯誤。調(diào)試技巧使用調(diào)試器、打印語句等工具來定位和修復(fù)錯誤。與操作系統(tǒng)的交互1文件系統(tǒng)C語言可使用文件系統(tǒng)API操作文件和目錄。讀取、寫入、創(chuàng)建和刪除文件和目錄等。2進(jìn)程管理C語言可創(chuàng)建新進(jìn)程、終止進(jìn)程，獲取進(jìn)程信息，以及進(jìn)行進(jìn)程間通信。3線程管理C語言可使用多線程API創(chuàng)建和管理線程，并協(xié)調(diào)線程之間的同步和數(shù)據(jù)共享。4網(wǎng)絡(luò)通信C語言可使用網(wǎng)絡(luò)API建立網(wǎng)絡(luò)連接，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。代碼風(fēng)格與調(diào)試代碼風(fēng)格遵循規(guī)范，提高代碼可讀性和可維護(hù)性?？s進(jìn)命名規(guī)范注釋調(diào)試使用調(diào)試器，逐步執(zhí)行代碼并檢查變量值。斷點(diǎn)單步執(zhí)行變量查看錯誤處理理解錯誤信息，定位問題所在。編譯錯誤運(yùn)行時錯誤邏輯錯誤算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法算法是解決特定問題的步驟。它們提高代碼效率，優(yōu)化性能。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織和存儲數(shù)據(jù)的方式。它們影響代碼的組織和訪問速度。常用算法排序、搜索、查找、遍歷等算法在程序設(shè)計中廣泛應(yīng)用。常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)組、鏈表、樹、圖等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)根據(jù)數(shù)據(jù)組織方式不同，提供不同的優(yōu)勢和局限性。C語言優(yōu)缺點(diǎn)1優(yōu)點(diǎn)性能高效，控制力強(qiáng)，直接操作硬件，廣泛應(yīng)用。2缺點(diǎn)缺乏安全性，代碼復(fù)雜，難以維護(hù)，學(xué)習(xí)曲線陡峭。3總結(jié)C語言適合底層開發(fā)和性能敏感的應(yīng)用，但需要謹(jǐn)慎使用。C語言的發(fā)展歷程1誕生1972年，丹尼斯·里奇在貝爾實(shí)驗(yàn)室設(shè)計2發(fā)展1980年代廣泛應(yīng)用，成為系統(tǒng)編程語言3標(biāo)準(zhǔn)化ANSIC、ISOC等標(biāo)準(zhǔn)的制定4演進(jìn)C++、C#