C语言入门经典 第2章 C语言概述.docx
《C语言入门经典 第2章 C语言概述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《C语言入门经典 第2章 C语言概述.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
C语言入门经典第2章C语言概述
第2章C语言概述
本章介绍以下内容：
运算符：
=
函数：
main（）、printf（）编写一个简单的C程序创建整型变量，为其赋值并在屏幕上显示其值换行字符如何在程序中写注释，创建包含多个函数的程序，发现程序的错误什么是关键字
C程序是什么样子的？
浏览本书，能看到许多示例。
初见C程序会觉得有些古怪，程序中有许多｛、cp->tort和*ptr++这样的符号。
然而，在学习C的过程中，对这些符号和C语言特有的其他符号会越来越熟悉，甚至会喜欢上它们。
如果熟悉与C相关的其他语言，会对C语言有似曾相识的感觉。
本章，我们从演示一个简单的程序示例开始，解释该程序的功能。
同时，强调一些C语言的基本特性。
2.1简单的C程序示例
我们来看一个简单的C程序，如程序清单2.1所示。
该程序演示了用C语言编程的一些基本特性。
请先通读程序清单2.1，看看自己是否能明白该程序的用途，再认真阅读后面的解释。
程序清单2.1first.c程序
#include
intmain（void） /*一个简单的C程序*/
{
intnum; /*定义一个名为num的变量*/
num=1; /*为num赋一个值*/
printf（"Iamasimple"）; /*使用printf（）函数*/
printf（"computer.\n"）;
printf（"My favorite number is %d because it is first.\n",num）;
return 0;
}
如果你认为该程序会在屏幕上打印一些内容，那就对了！
光看程序也许并不知道打印的具体内容，所以，运行该程序，并查看结果。
首先，用你熟悉的编辑器（或者编译器提供的编辑器）创建一个包含程序清单2.1中所有内容的文件。
给该文件命名，并以.c作为扩展名，以满足当前系统对文件名的要求。
例如，可以使用first.c。
现在，编译并运行该程序（查看第1章，复习该步骤的具体内容）。
如果一切运行正常，该程序的输出应该是：
Iamasimplecomputer.
Myfavoritenumberis1becauseitisfirst.
总而言之，结果在意料之中，但是程序中的\n和%d是什么？
程序中有几行代码看起来有点奇怪。
接下来，我们逐行解释这个程序。
程序调整
程序的输出是否在屏幕上一闪而过？
某些窗口环境会在单独的窗口运行程序，然后在程序运行结束后自动关闭窗口。
如果遇到这种情况，可以在程序中添加额外的代码，让窗口等待用户按下一个键后才关闭。
一种方法是，在程序的return语句前添加一行代码：
getchar（）；
这行代码会让程序等待击键，窗口会在用户按下一个键后才关闭。
在第
8章中会详细介绍getchar（）的内容。
2.2示例解释
我们会把程序清单2.1的程序分析两遍。
第1遍（快速概要）概述程序中每行代码的作用，帮助读者初步了解程序。
第2遍（程序细节）详细分析代码的具体含义，帮助读者深入理解程序。
图2.1总结了组成C程序的几个部分[1]，图中包含的元素比第1个程序多。
图2.1C程序解剖
2.2.1第1遍：
快速概要
本节简述程序中的每行代码的作用。
下一节详细讨论代码的含义。
#include ←包含另一个文件
该行告诉编译器把stdio.h中的内容包含在当前程序中。
stdio.h是C编译器软件包的标准部分，它提供键盘输入和屏幕输出的支持。
intmain（void） ←函数名
C程序包含一个或多个函数，它们是C程序的基本模块。
程序清单2.1的程序中有一个名为main（）的函数。
圆括号表明main（）是一个函数名。
int表明main（）函数返回一个整数，void表明main（）不带任何参数。
这些内容我们稍后详述。
现在，只需记住int和void是标准ANSIC定义main（）的一部分（如果使用ANSIC之前的编译器，请省略void；考虑到兼容的问题，请尽量使用较新的C编译器）。
/*一个简单的C程序*/ ←注释
注释在/*和*/两个符号之间，这些注释能提高程序的可读性。
注意，注释只是为了帮助读者理解程序，编译器会忽略它们。
{ ←函数体开始
左花括号表示函数定义开始，右花括号（}）表示函数定义结束。
intnum; ←声明
该声明表明，将使用一个名为num的变量，而且num是int（整数）类型。
num=1; ←赋值表达式语句语句num=1;把值1赋给名为num的变量。
printf（"Iamasimple"）;←调用一个函数
该语句使用printf（）函数，在屏幕上显示Iamasimple，光标停在同一行。
printf（）是标准的C库函数。
在程序中使用函数叫作调用函数。
printf（"computer.\n"）; ←调用另一个函数
接下来调用的这个printf（）函数在上条语句打印出来的内容后面加上“computer”。
代码\n告诉计算机另起一行，即把光标移至下一行。
printf（"Myfavoritenumberis%dbecauseitisfirst.\n",num）;
最后调用的printf（）把num的值
（1）内嵌在用双引号括起来的内容中一并打印。
%d告诉计算机以何种形式输出num的值，打印在何处。
return0; ←return语句
C函数可以给调用方提供（或返回）一个数。
目前，可暂时把该行看作是结束main（）函数的要求。
} ←结束
必须以右花括号表示程序结束。
2.2.2第2遍：
程序细节
浏览完程序清单2.1后，我们来仔细分析这个程序。
再次强调，本节将逐行分析程序中的代码，以每行代码为出发点，深入分析代码背后的细节，为更全面地学习C语言编程的特性夯实基础。
1.#include指令和头文件
#include
这是程序的第1行。
#include的作用相当于把stdio.h文件中的所有内容都输入该行所在的位置。
实际上，这是一种“拷贝-粘贴”的操作。
include文件提供了一种方便的途径共享许多程序共有的信息。
#include这行代码是一条C预处理器指令（preprocessordirective）。
通常，C编译器在编译前会对源代码做一些准备工作，即预处理
（preprocessing）。
所有的C编译器软件包都提供stdio.h文件。
该文件中包含了供编译器使用的输入和输出函数（如，printf（））信息。
该文件名的含义是标准输入/输出头文件。
通常，在C程序顶部的信息集合被称为头文件（header）。
在大多数情况下，头文件包含了编译器创建最终可执行程序要用到的信息。
例如，头文件中可以定义一些常量，或者指明函数名以及如何使用它们。
但是，函数的实际代码在一个预编译代码的库文件中。
简而言之，头文件帮助编译器把你的程序正确地组合在一起。
ANSI/ISOC规定了C编译器必须提供哪些头文件。
有些程序要包含stdio.h，而有些不用。
特定C实现的文档中应该包含对C库函数的说明。
这些说明确定了使用哪些函数需要包含哪些头文件。
例如，要使用printf（）函数，必须包含stdio.h头文件。
省略必要的头文件可能不会影响某一特定程序，但是最好不要这样做。
本书每次用到库函数，都会用#include指令包含
ANSI/ISO标准指定的头文件。
注意为何不内置输入和输出
读者一定很好奇，为何不把输入和输出这些基本功能内置在语言中。
原因之一是，并非所有的程序都会用到I/O（输入/输出）包。
轻装上阵表现了C语言的哲学。
正是这种经济使用资源的原则，使得C语言成为流行的嵌入
式编程语言（例如，编写控制汽车自动燃油系统或蓝光播放机芯片的代
码）。
#include中的#符号表明，C预处理器在编译器接手之前处理这条指
令。
本书后面章节中会介绍更多预处理器指令的示例，第16章将更详细地讨论相关内容。
2.main（）函数
intmain（void）;
程序清单2.1中的第2行表明该函数名为main。
的确，main是一个极其普通的名称，但是这是唯一的选择。
C程序一定从main（）函数开始执行（目前不必考虑例外的情况）。
除了main（）函数，你可以任意命名其他函数，而且main（）函数必须是开始的函数。
圆括号有什么功能？
用于识别main（）是一个函数。
很快你将学到更多的函数。
就目前而言，只需记住函数是C程序的基本模块。
int是main（）函数的返回类型。
这表明main（）函数返回的值是整数。
返回到哪里？
返回给操作系统。
我们将在第6章中再来探讨这个问题。
通常，函数名后面的圆括号中包含一些传入函数的信息。
该例中没有传递任何信息。
因此，圆括号内是单词void（第11章将介绍把信息从main（）函数传回操作系统的另一种形式）。
如果浏览旧式的C代码，会发现程序以如下形式开始：
main（）
C90标准勉强接受这种形式，但是C99和C11标准不允许这样写。
因此，即使你使用的编译器允许，也不要这样写。
你还会看到下面这种形式：
voidmain（）
一些编译器允许这样写，但是所有的标准都未认可这种写法。
因此，编译器不必接受这种形式，而且许多编译器都不能这样写。
需要强调的是，只要坚持使用标准形式，把程序从一个编译器移至另一个编译器时就不会出什么问题。
3.注释
/*一个简单的程序*/
在程序中，被/**/两个符号括起来的部分是程序的注释。
写注释能让他人（包括自己）更容易明白你所写的程序。
C语言注释的好处之一是，可将注释放在任意的地方，甚至是与要解释的内容在同一行。
较长的注释可单独放一行或多行。
在/*和*/之间的内容都会被编译器忽略。
下面列出了一些有效和无效的注释形式：
/*这是一条C注释。
*/
/*这也是一条注释，
被分成两行。
*/
/*
也可以这样写注释。
*/
/*这条注释无效，因为缺少了结束标记。
C99新增了另一种风格的注释，普遍用于C++和Java。
这种新风格使用//符号创建注释，仅限于单行。
//这种注释只能写成一行。
intrigue;//这种注释也可置于此。
因为一行末尾就标志着注释的结束，所以这种风格的注释只需在注释开始处标明//符号即可。
这种新形式的注释是为了解决旧形式注释存在的潜在问题。
假设有下面的代码：
/*
希望能运行。
*/
x= 100;
y= 200;
/*其他内容已省略。
*/
接下来，假设你决定删除第4行，但不小心删掉了第3行（*/）。
代码如下所示：
/*
希望能运行。
y = 200;
/*其他内容已省略。
*/
现在，编译器把第1行的/*和第4行的*/配对，导致4行代码全都成了注释（包括应作为代码的那一行）。
而//形式的注释只对单行有效，不会导致这种“消失代码”的问题。
一些编译器可能不支持这一特性。
还有一些编译器需要更改设置，才能支持C99或C11的特性。
考虑到只用一种注释风格过于死板乏味，本书在示例中采用两种风格的注释。
4.花括号、函数体和块
{
...
}
程序清单2.1中，花括号把main（）函数括起来。
一般而言，所有的C函数都使用花括号标记函数体的开始和结束。
这是规定，不能省略。
只有花括号
（{}）能起这种作用，圆括号（（））和方括号（[]）都不行。
花括号还可用于把函数中的多条语句合并为一个单元或块。
如果读者熟悉Pascal、ADA、Modula-2或者Algol，就会明白花括号在C语言中的作用类似于这些语言中的begin和end。
5.声明
intnum;
程序清单2.1中，这行代码叫作声明（declaration）。
声明是C语言最重
要的特性之一。
在该例中，声明完成了两件事。
其一，在函数中有一个名为num的变量（variable）。
其二，int表明num是一个整数（即，没有小数点或小数部分的数）。
int是一种数据类型。
编译器使用这些信息为num变量在内存中分配存储空间。
分号在C语言中是大部分语句和声明的一部分，不像在
Pascal中只是语句间的分隔符。
int是C语言的一个关键字（keyword），表示一种基本的C语言数据类型。
关键字是语言定义的单词，不能做其他用途。
例如，不能用int作为函数名和变量名。
但是，这些关键字在该语言以外不起作用，所以把一只猫或一个可爱的小孩叫int是可以的（尽管某些地方的当地习俗或法律可能不允许）。
示例中的num是一个标识符（identifier），也就一个变量、函数或其他实体的名称。
因此，声明把特定标识符与计算机内存中的特定位置联系起来，同时也确定了储存在某位置的信息类型或数据类型。
在C语言中，所有变量都必须先声明才能使用。
这意味着必须列出程序中用到的所有变量名及其类型。
以前的C语言，还要求把变量声明在块的顶部，其他语句不能在任何声明的前面。
也就是说，main（）函数体如下所示：
intmain（）//旧规则
{int doors;int dogs;doors = 5;dogs = 3;
//其他语句
}
C99和C11遵循C++的惯例，可以把声明放在块中的任何位置。
尽管如此，首次使用变量之前一定要先声明它。
因此，如果编译器支持这一新特性，可以这样编写上面的代码：
intmain（） //目前的C规则
{
//一些语句
int doors;doors=5;//第1次使用doors
//其他语句
int dogs;dogs=3;//第1次使用dogs//其他语句
}
为了与旧系统更好地兼容，本书沿用最初的规则（即，把变量声明都写在块的顶部）。
现在，读者可能有3个问题：
什么是数据类型？
如何命名？
为何要声明变量？
请往下看。
数据类型
C语言可以处理多种类型的数据，如整数、字符和浮点数。
把变量声明为整型或字符类型，计算机才能正确地储存、读取和解释数据。
下一章将详细介绍C语言中的各种数据类型。
命名
给变量命名时要使用有意义的变量名或标识符（如，程序中需要一个变量数羊，该变量名应该是sheep_count而不是x3）。
如果变量名无法清楚地表达自身的用途，可在注释中进一步说明。
这是一种良好的编程习惯和编程技巧。
C99和C11允许使用更长的标识符名，但是编译器只识别前63个字符。
对于外部标识符（参阅第12章），只允许使用31个字符。
〔以前C90只允许
6个字符，这是一个很大的进步。
旧式编译器通常最多只允许使用8个字
符。
〕实际上，你可以使用更长的字符，但是编译器会忽略超出的字符。
也就是说，如果有两个标识符名都有63个字符，只有一个字符不同，那么编译器会识别这是两个不同的名称。
如果两个标识符都是64个字符，只有最后一个字符不同，那么编译器可能将其视为同一个名称，也可能不会。
标准并未定义在这种情况下会发生什么。
可以用小写字母、大写字母、数字和下划线（_）来命名。
而且，名称的第1个字符必须是字符或下划线，不能是数字。
表2.1给出了一些示例。
表2.1有效和无效的名称
操作系统和C库经常使用以一个或两个下划线字符开始的标识符（如，_kcab），因此最好避免在自己的程序中使用这种名称。
标准标签都以一个或两个下划线字符开始，如库标识符。
这样的标识符都是保留的。
这意味着，虽然使用它们没有语法错误，但是会导致名称冲突。
C语言的名称区分大小写，即把一个字母的大写和小写视为两个不同的字符。
因此，stars和Stars、STARS都不同。
为了让C语言更加国际化，C99和C11根据通用字符名（即UCN）机制添加了扩展字符集。
其中包含了除英文字母以外的部分字符。
欲了解详细内容，请参阅附录B的“参考资料VII：
扩展字符支持”。
声明变量的4个理由
一些更老的语言（如，FORTRAN和BASIC的最初形式）都允许直接使用变量，不必先声明。
为何C语言不采用这种简单易行的方法？
原因如下。
把所有的变量放在一处，方便读者查找和理解程序的用途。
如果变量名都是有意义的（如，taxtate而不是r），这样做效果很好。
如果变量名无法表述清楚，在注释中解释变量的含义。
这种方法让程序的可读性更高。
声明变量会促使你在编写程序之前做一些计划。
程序在开始时要获得哪些信息？
希望程序如何输出？
表示数据最好的方式是什么？
声明变量有助于发现隐藏在程序中的小错误，如变量名拼写错误。
例如，假设在某些不需要声明就可以直接使用变量的语言中，编写如下语句：
RADIUS1=20.4;
在后面的程序中，误写成：
CIRCUM=6.28*RADIUSl;
你不小心把数字1打成小写字母l。
这些语言会创建一个新的变量
RADIUSl，并使用该变量中的值（也许是0，也许是垃圾值），导致赋给
CIRCUM的值是错误值。
你可能要花很久时间才能查出原因。
这样的错误在C语言中不会发生（除非你很不明智地声明了两个极其相似的变量），因为编译器在发现未声明的RADIUSl时会报错。
如果事先未声明变量，C程序将无法通过编译。
如果前几个理由还不足以说服你，这个理由总可以让你认真考虑一下了。
如果要声明变量，应该声明在何处？
前面提到过，C99之前的标准要求把声明都置于块的顶部，这样规定的好处是：
把声明放在一起更容易理解程序的用途。
C99允许在需要时才声明变量，这样做的好处是：
在给变量赋值之前声明变量，就不会忘记给变量赋值。
但是实际上，许多编译器都还不支持C99。
6.赋值
num=1;
程序清单中的这行代码是赋值表达式语句[2]。
赋值是C语言的基本操作之一。
该行代码的意思是“把值1赋给变量num”。
在执行intnum;声明时，编译器在计算机内存中为变量num预留了空间，然后在执行这行赋值表达式语句时，把值储存在之前预留的位置。
可以给num赋不同的值，这就是num之所以被称为变量（variable）的原因。
注意，该赋值表达式语句从右侧把值赋到左侧。
另外，该语句以分号结尾，如图2.2所示。
图2.2赋值是C语言中的基本操作之一
7.printf（）函数
printf（"Iamasimple"）;
printf（"computer.\n"）;
printf（"Myfavoritenumberis%dbecauseitisfirst.\n",num）;
这3行都使用了C语言的一个标准函数：
printf（）。
圆括号表明printf是一个函数名。
圆括号中的内容是从main（）函数传递给printf（）函数的信息。
例
如，上面的第1行把Iamasimple传递给printf（）函数。
该信息被称为参数，或者更确切地说，是函数的实际参数（actualargument），如图2.3所示。
〔在C语言中，实际参数（简称实参）是传递给函数的特定值，形式参数（简称形参）是函数中用于储存值的变量。
第5章中将详述相关内容。
〕printf（）函数用参数来做什么？
该函数会查看双引号中的内容，并将其打印在屏幕上。
图2.3带实参的printf（）函数
第1行printf（）演示了在C语言中如何调用函数。
只需输入函数名，把所需的参数填入圆括号即可。
当程序运行到这一行时，控制权被转给已命名的函数（该例中是printf（））。
函数执行结束后，控制权被返回至主调函数
（callingfunction），该例中是main（）。
第2行printf（）函数的双引号中的\n字符并未输出。
这是为什么？
\n的意思是换行。
\n组合（依次输入这两个字符）代表一个换行符（newline
character）。
对于printf（）而言，它的意思是“在下一行的最左边开始新的一
行”。
也就是说，打印换行符的效果与在键盘按下Enter键相同。
既然如此，为何不在键入printf（）参数时直接使用Enter键？
因为编辑器可能认为这是直接的命令，而不是储存在在源代码中的指令。
换句话说，如果直接按下Enter键，编辑器会退出当前行并开始新的一行。
但是，换行符仅会影响程序输出的显示格式。
换行符是一个转义序列（escapesequence）。
转义序列用于代表难以表示或无法输入的字符。
如，\t代表Tab键，\b代表Backspace键（退格键）。
每个转义序列都以反斜杠字符（\）开始。
我们在第3章中再来探讨相关内容。
这样，就解释了为什么3行printf（）语句只打印出两行：
第1个printf（）打印的内容中不含换行符，但是第2和第3个printf（）中都有换行符。
第3个printf（）还有一些不明之处：
参数中的%d在打印时有什么作用？
先来看该函数的输出：
Myfavoritenumberis1becauseitisfirst.
对比发现，参数中的%d被数字1代替了，而1就是变量num的值。
%d相当于是一个占位符，其作用是指明输出num值的位置。
该行和下面的BASIC语句很像：
PRINT"Myfavoritenumberis";num;"becauseitisfirst."
实际上，C语言的printf（）比BASIC的这条语句做的事情多一些。
%提醒程序，要在该处打印一个变量，d表明把变量作为十进制整数打印。
printf（）函数名中的f提醒用户，这是一种格式化打印函数。
printf（）函数有多种打印变量的格式，包括小数和十六进制整数。
后面章节在介绍数据类型时，会详细介绍相关内容。
8.return语句
return0;
return语句[3]是程序清单2.1的最后一条语句。
intmain（void）中的int表明main（）函数应返回一个整数。
C标准要求main（）这样做。
有返回值的C函数要有return语句。
该语句以return关键字开始，后面是待返回的值，并以分号结尾。
如果遗漏main（）函数中的return语句，程序在运行至最外面的右花括号（}）时会返回0。
因此，可以省略main（）函数末尾的return语句。
但是，不要在其他有返回值的函数中漏掉它。
因此，强烈建议读者养成在main（）函数中保留return语句的好习惯。
在这种情况下，可将其看作是统一代码风格。
但对于某些操作系统（包括Linux和UNIX），return语句有实际的用途。
第11章再详述这个主题。
2.3简单程序的结构
在看过一个具体的程序示例后，我们来了解一下C程序的基本结构。
程序由一个或多个函数组成，必须有main（）函数。
函数由函数头和函数体组成。
函数头包括函数名、传入该函数的信息类型和函数的返回类型。
通过函数名后的圆括号可识别出函数，圆括号里可能为空，可能有参数。
函数体被花括号括起来，由一系列语句、声明组成，如图2.4所示。
本章的程序示例
中有一条声明，声明了程序使用的变量名和类型。
然后是一条赋值表达式语句，变量被赋给一个值。
接下来是3条printf（）语句[4]，调用printf（）函数3次。
最后，main（）以return语句结束。
图2.4函数包含函数头和函数体简而言之，一个简单的C程序的格式如下：
#include int main（void）
{
语句
return 0;
}
（大部分语句都以分号结尾。
）
2.4提高程序可读性的技巧
编写可读性高的程序是良好的编程习惯。
可读性高的程序更容易理解，以后也更容易修改和更正。
提高程序的可读性还有助于你理清编程思路。
前面介绍
升级会员 