《C程序設(shè)計概述》課件

C程序設(shè)計概述C語言是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言，它功能強大、靈活高效。廣泛應(yīng)用于操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)編程等領(lǐng)域。C語言簡介結(jié)構(gòu)化編程語言C語言是面向過程的，這意味著它以程序的執(zhí)行步驟來組織代碼。C語言注重代碼的效率和可移植性，廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)軟件開發(fā)。強大的功能C語言提供了豐富的運算符和數(shù)據(jù)類型，可以進行復(fù)雜的運算和數(shù)據(jù)處理。它允許直接操作內(nèi)存，可以進行低級別的系統(tǒng)編程，例如驅(qū)動程序開發(fā)。C語言應(yīng)用領(lǐng)域操作系統(tǒng)例如Linux內(nèi)核、Windows操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)例如MySQL、PostgreSQL，使用C語言開發(fā)數(shù)據(jù)庫引擎。游戲開發(fā)例如Unity、UnrealEngine，使用C語言開發(fā)游戲引擎。嵌入式系統(tǒng)例如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、智能家電，使用C語言開發(fā)嵌入式系統(tǒng)。開發(fā)C程序的步驟1編輯代碼使用文本編輯器或集成開發(fā)環(huán)境（IDE）編寫C代碼，并保存為.c文件。2編譯代碼使用C編譯器將代碼編譯成機器可執(zhí)行的指令，生成可執(zhí)行文件（.exe）。3運行程序在操作系統(tǒng)環(huán)境下運行編譯生成的程序，執(zhí)行C代碼中的指令。集成開發(fā)環(huán)境VisualStudioCode功能強大、輕量級的代碼編輯器，支持多種語言和擴展，適合初學(xué)者和專業(yè)開發(fā)人員。Code::Blocks開源的跨平臺IDE，提供豐富的功能，包括調(diào)試器、代碼分析器和版本控制系統(tǒng)集成。Dev-C++輕量級的C/C++IDE，易于使用，適合初學(xué)者學(xué)習(xí)和開發(fā)小型項目。標(biāo)識符和關(guān)鍵字標(biāo)識符標(biāo)識符是程序員自定義的名稱，用于標(biāo)識變量、函數(shù)、結(jié)構(gòu)體等。關(guān)鍵字關(guān)鍵字是C語言預(yù)定義的保留字，具有特殊含義，不能用作標(biāo)識符。標(biāo)識符命名規(guī)則只能包含字母、數(shù)字和下劃線不能以數(shù)字開頭區(qū)分大小寫常用關(guān)鍵字例如：int,float,char,while,for,if,else,return等。數(shù)據(jù)類型11.基本數(shù)據(jù)類型包括整型、浮點型、字符型等，用于存儲基本數(shù)據(jù)。整型用于存儲整數(shù)，浮點型用于存儲實數(shù)，字符型用于存儲單個字符。22.數(shù)組類型用于存儲同一類型數(shù)據(jù)的集合，每個元素?fù)碛邢嗤念愋汀?3.指針類型用于存儲內(nèi)存地址，可以間接訪問內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。44.結(jié)構(gòu)體類型用于存儲不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)的集合，例如學(xué)生信息、日期時間等。運算符算術(shù)運算符包括加、減、乘、除、取模等。這些運算符用于執(zhí)行基本的數(shù)學(xué)運算，例如計算兩個數(shù)的和、差、積或商。關(guān)系運算符用于比較兩個操作數(shù)的值，并返回一個布爾值，指示比較結(jié)果是否為真。常見的比較關(guān)系包括等于、不等于、大于、小于、大于等于和小于等于。邏輯運算符用于組合或修改布爾表達式，產(chǎn)生新的布爾值。包括邏輯與、邏輯或和邏輯非運算符。位運算符用于對操作數(shù)的二進制表示進行操作，包括按位與、按位或、按位異或、按位取反、左移和右移等。表達式運算符和操作數(shù)表達式由運算符和操作數(shù)組成，運算符執(zhí)行操作，操作數(shù)是運算的對象。運算優(yōu)先級不同運算符具有不同的優(yōu)先級，例如乘除運算優(yōu)先于加減運算。結(jié)合性相同優(yōu)先級的運算符按照結(jié)合性進行計算，例如加減運算從左到右進行計算。輸入輸出語句1printf()格式化輸出到控制臺2scanf()從控制臺讀取數(shù)據(jù)3getchar()從控制臺讀取單個字符4putchar()向控制臺輸出單個字符輸入輸出語句是C語言程序與用戶交互的重要工具。printf()和scanf()是C語言中最常用的輸入輸出函數(shù)，它們分別用于格式化輸出和輸入數(shù)據(jù)。流程控制語句順序結(jié)構(gòu)按照代碼順序，逐行執(zhí)行。分支結(jié)構(gòu)根據(jù)條件判斷結(jié)果選擇執(zhí)行不同的代碼塊。循環(huán)結(jié)構(gòu)重復(fù)執(zhí)行某段代碼，直到滿足特定條件。邏輯控制語句11.條件語句if語句根據(jù)條件判斷是否執(zhí)行特定代碼塊，例如，根據(jù)年齡判斷是否可以投票。22.選擇語句switch語句根據(jù)變量值選擇執(zhí)行不同的代碼塊，例如，根據(jù)星期幾選擇不同的活動。33.循環(huán)語句for語句和while語句根據(jù)條件重復(fù)執(zhí)行特定代碼塊，例如，循環(huán)打印所有偶數(shù)。44.跳轉(zhuǎn)語句break和continue語句用于控制循環(huán)執(zhí)行流程，例如，跳出循環(huán)或繼續(xù)下一輪循環(huán)。循環(huán)控制語句while循環(huán)while循環(huán)用于重復(fù)執(zhí)行代碼塊，直到條件為假。循環(huán)條件在循環(huán)開始之前進行檢查。do-while循環(huán)do-while循環(huán)用于至少執(zhí)行一次代碼塊，然后根據(jù)條件判斷是否繼續(xù)執(zhí)行。循環(huán)條件在循環(huán)體執(zhí)行之后進行檢查。for循環(huán)for循環(huán)用于執(zhí)行指定次數(shù)的代碼塊，通常用于遍歷數(shù)組或其他集合。循環(huán)條件在循環(huán)開始之前進行初始化，并在每次循環(huán)結(jié)束時進行更新。數(shù)組及其應(yīng)用1連續(xù)內(nèi)存存儲數(shù)組存儲多個相同數(shù)據(jù)類型的值，占用連續(xù)的內(nèi)存空間，方便進行數(shù)據(jù)的隨機訪問。2高效訪問元素通過索引快速訪問數(shù)組中任意位置的元素，例如：array[i]表示訪問數(shù)組中第i個元素。3提高代碼可讀性使用數(shù)組可以將多個相關(guān)的數(shù)據(jù)整合在一起，提高代碼的可讀性和可維護性。4廣泛應(yīng)用數(shù)組廣泛應(yīng)用于排序、搜索、矩陣運算、數(shù)據(jù)處理等各種場景。函數(shù)的定義與調(diào)用函數(shù)定義函數(shù)定義包含函數(shù)名、參數(shù)列表和函數(shù)體。函數(shù)體包含執(zhí)行特定任務(wù)的代碼塊。函數(shù)定義用于創(chuàng)建可重復(fù)使用的代碼塊。函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用通過使用函數(shù)名和實際參數(shù)來執(zhí)行函數(shù)。實際參數(shù)傳遞給函數(shù)的變量，在函數(shù)體中被使用。返回值函數(shù)可以返回一個值，表示函數(shù)執(zhí)行的結(jié)果。返回值類型在函數(shù)定義中聲明，并使用return語句返回。函數(shù)的參數(shù)傳遞值傳遞將實參的值復(fù)制到形參中。修改形參不會影響實參的值。地址傳遞將實參的地址傳遞給形參。形參修改的是實參的值。引用傳遞將實參的別名傳遞給形參。形參和實參指向同一個內(nèi)存位置。函數(shù)的返回值返回值類型函數(shù)返回的值必須與函數(shù)聲明中的返回值類型一致。返回值類型可以是基本數(shù)據(jù)類型，例如int、float、char等，也可以是用戶自定義的數(shù)據(jù)類型。返回語句使用return語句將值返回給調(diào)用函數(shù)。return語句只能在函數(shù)體中使用，不能在函數(shù)體之外使用。作用域和生存期作用域作用域定義變量的有效范圍，標(biāo)識符在程序中不同區(qū)域內(nèi)的可見性。生存期生存期指變量在內(nèi)存中存在的時長，從變量創(chuàng)建到銷毀。全局變量全局變量在整個程序中可見，生命周期與程序運行時間一致。局部變量局部變量僅在定義其的代碼塊內(nèi)可見，生命周期結(jié)束于代碼塊結(jié)束。指針與內(nèi)存管理指針的概念指針是一種特殊的數(shù)據(jù)類型，它存儲了內(nèi)存地址。指針變量可以指向內(nèi)存中的其他變量，方便直接訪問和修改數(shù)據(jù)。內(nèi)存分配程序運行時需要申請內(nèi)存空間存放數(shù)據(jù)。C語言提供了動態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)，例如malloc、calloc、realloc和free，用于靈活地管理內(nèi)存空間。指針運算指針可以進行加減運算，但只能對同一數(shù)組中的元素進行操作。指針運算可以方便地訪問數(shù)組中的元素，并實現(xiàn)內(nèi)存空間的靈活管理。內(nèi)存泄漏如果程序在動態(tài)分配內(nèi)存后沒有釋放，會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏，占用系統(tǒng)資源，最終導(dǎo)致程序崩潰。因此，使用指針時要注意及時釋放不再使用的內(nèi)存空間。字符串處理字符串定義使用字符數(shù)組存儲字符串，以空字符'\0'作為字符串的結(jié)束標(biāo)志。字符串操作C語言提供了豐富的字符串處理函數(shù)，包括字符串復(fù)制、連接、比較、查找等。字符串長度使用strlen()函數(shù)獲取字符串的長度，不包含空字符。文件操作打開文件使用fopen()函數(shù)打開文件，并指定打開模式。例如，"r"表示只讀，"w"表示只寫，"a"表示追加。讀寫文件使用fgetc()或fgets()函數(shù)從文件讀取數(shù)據(jù)，使用fputc()或fputs()函數(shù)寫入數(shù)據(jù)到文件。關(guān)閉文件使用fclose()函數(shù)關(guān)閉文件，釋放文件資源。文件定位使用fseek()函數(shù)將文件指針移動到指定位置，以便讀取或?qū)懭胩囟ㄎ恢玫臄?shù)據(jù)。動態(tài)內(nèi)存分配1內(nèi)存分配程序運行時，程序員可根據(jù)需要，從堆區(qū)申請內(nèi)存空間。2申請與釋放malloc()函數(shù)申請內(nèi)存，free()函數(shù)釋放內(nèi)存空間。3內(nèi)存泄漏忘記釋放動態(tài)分配的內(nèi)存會造成內(nèi)存泄漏。4使用場景處理大量未知大小的數(shù)據(jù)，例如字符串或數(shù)組。預(yù)處理器命令預(yù)處理階段在編譯之前，預(yù)處理器會處理源代碼文件中的預(yù)處理指令。宏定義使用#define宏定義可以將代碼替換成其他文本或符號。條件編譯使用#ifdef、#ifndef、#else和#endif可以根據(jù)條件編譯不同代碼塊。文件包含使用#include指令可以將其他頭文件的內(nèi)容包含到當(dāng)前源文件中。結(jié)構(gòu)體定義結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體是一種用戶自定義的數(shù)據(jù)類型，可以將不同類型的數(shù)據(jù)組合在一起。使用struct關(guān)鍵字定義結(jié)構(gòu)體，并為其成員變量指定數(shù)據(jù)類型。訪問結(jié)構(gòu)體成員可以使用點運算符(.)訪問結(jié)構(gòu)體成員。例如，可以使用struct_name.member_name來訪問結(jié)構(gòu)體成員。共用體內(nèi)存地址共用體成員共享同一個內(nèi)存地址。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)共用體可以用來節(jié)省內(nèi)存空間。代碼示例可以使用共用體來存儲不同類型的數(shù)據(jù)。位操作位操作位操作是直接對數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的二進制位進行操作，可以實現(xiàn)一些特殊的功能，例如設(shè)置、清除或測試某個特定位。位運算符C語言提供了一系列位運算符，包括按位與(&)、按位或(|)、按位異或(^)、按位取反(~)、左移(<<)和右移(>>)。應(yīng)用場景位操作在各種應(yīng)用場景中都有廣泛應(yīng)用，例如數(shù)據(jù)壓縮、加密、圖像處理和硬件控制等。頭文件定義頭文件是一組預(yù)先編寫的代碼集合，包含了函數(shù)、宏定義、數(shù)據(jù)類型等信息。作用頭文件主要用于定義函數(shù)原型、變量類型、宏定義等，以便其他源文件使用這些定義。使用在C程序中，使用#include指令將頭文件包含到源文件中，例如#include<stdio.h>。示例常見的頭文件包括stdio.h（標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出）、string.h（字符串處理）、math.h（數(shù)學(xué)函數(shù)）等。編譯連接1編譯將C源代碼轉(zhuǎn)換為目標(biāo)代碼。2鏈接將多個目標(biāo)代碼文件和庫函數(shù)組合成可執(zhí)行程序。3可執(zhí)行程序可以被計算機直接運行的程序。編譯連接過程將C源代碼轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行程序。編譯過程將源代碼轉(zhuǎn)換為目標(biāo)代碼，而鏈接過程將多個目標(biāo)代碼文件和庫函數(shù)組合成可執(zhí)行程序。程序調(diào)試錯誤檢測通過編譯器錯誤信息，定位代碼中的語法錯誤。運行測試通過測試用例，檢查程序是否按預(yù)期工作。調(diào)試工具使用調(diào)試器，逐行執(zhí)行代碼，查看變量值，分析程序運行狀態(tài)。日志記錄添加日志記錄，跟蹤程序執(zhí)行過程，方便定位問題。面向?qū)ο缶幊谈攀?1.面向?qū)ο缶幊堂嫦驅(qū)ο缶幊?/p>