高级语言.docx

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高级语言

《高级语言（C语言）程序设计》教案

山东财经大学（筹）

计算机信息工程学院

第一章C语言概述

§1.1C语言的历史和特点

一、C语言的历史

Algol60→CPL→BCPL→B→C→旧标准C→ANSIC→C++→VisualC++

┆┆┆┆┆┆（新标准C）

┆┆┆┆┆┆┆

1960196319671970197219781983

Ｃ语言的诞生与发展:

在C语言诞生以前，系统软件主要是用汇编语言编写的。

由于汇编语言程序依赖于计算机硬件，其可读性和可移植性都很差；但一般的高级语言又难以实现对计算机硬件的直接操作（这正是汇编语言的优势），于是人们盼望有一种兼有汇编语言和高级语言特性的新语言。

Ｃ语言是贝尔实验室于70年代初研制出来的，后来又被多次改进，并出现了多种版本。

80年代初，美国国家标准化协会（ANSI），根据Ｃ语言问世以来各种版本对Ｃ语言的发展和扩充，制定了ANSIC标准（1989年再次做了修订）。

·ALGOL60（1960，面向问题的高级语言，不宜用来编写系统程序）

·CPL（1963，英国剑桥大学，规模较大）

·BCPL（1967，剑桥大学MatinRichards，作了简化）

·B（1970，美国贝尔实验室KenThompson，进一步简化，又过于简单，功能有限）

·C（1972-1973，贝尔实验室D.M.Ritchie，保持了精练，接近硬件的优点，克服了B语言过于简单的缺点）

·1973年，K.Thompson和D.M.Ritchie合作用C改写UNIX（第5版）。

·1975年出的的UNIX第6版使人们普遍注意C语言。

·以1978年发表的UNIX第7版中的C编译程序为基础，BrianW.Kernighan和DennisM.Ritchie合著了影响深远的《TheCProgrammingLanguage》，书中介绍的C语言称为标准C。

·1983年，美国国家标准化协会（ANSI）制定了新的标准，称为ANSIC。

·现在微机上常用的C语言编译系统有MicrosoftC,TurboC,QuickC。

·我们的教材选用的是TurboC2.0版本。

二、C语言的特点

1．语言简洁，表达能力强

·语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。

一共只有32个关键字，9种控制语句；

·运算符丰富。

共有34种运算符；

·数据结构丰富，便于数据的描述与存储；

·具有结构化的控制语句；

·强大的库函数,用函数作为程序模块以实现程序的模块化；

·语法限制不太严格，程序设计自由度大。

2．融合高、低级语言的中级语言

·具有高级语言基本结构；

·可直接对硬件进行操作,允许直接访问物理地址；

·生成的代码质量高，生成目标程序运行速度高，占有内存少,程序执行效率高。

3．可移植性好：

独立于具体机器。

§1.2C语言的一般介绍

1、举例说明C程序的结构组成：

一个完整的Ｃ语言程序，是由一个main（）函数（又称主函数）和若干个其它函数结合而成的，或仅由一个main（）函数构成。

例1、一个最简单的C程序：

向显示器输出一行ThisisaCprogram.文本信息。

main（）

{printf（“ThisisaCprogram.\n”）;

}

程序运行结果：

ThisisaCprogram.

例2、求三个整数之和。

main（）

{inta,b,c,sum;/*变量先说明后使用*/

a=1;b=2;c=3;

sum=a+b+c;

printf（“sumis%d\n”,sum）;

}

程序由函数构成（函数为程序的基本单位），每个程序都必须有一个main主函数，程序运行从其开始。

一个程序可以包含多个函数，函数之间通过“调用”而互相联系在一起。

函数可以分为库函数和用户自定义函数。

所有语句都必须以分号“；”结束，函数的最后一个语句也不例外。

C程序书写格式自由，一行内可以写几个语句，一个语句可以分写在多行上。

C语言本身没有输入输出语句。

可以用/*…*/对C程序中的任何部分作注释，它可增加程序的可读性。

C语言没有输入输出语句，只有输入输出库函数。

例3、前面例题采用两个函数完成（即，该题的程序由两个用户自定义函数构成）

main（）

{intthreesum（）;

inta，b，c，sum；

scanf（“%d,%d,%d”,&a,&b,&c）；

sum=threesum（a，b，c）；

printf（”sumis%d\n”，sum）；

}

intthreesum（x，y，z）

intx，y，z；

{intw；

w=x+y+z；

return（w）；

}

说明：

（1）本程序包括两个函数：

主函数main和被调用函数threesum。

threesum函数的作用是将x、y和z的求和结果赋给变量w，函数体由大括号{}括起来。

（2）return语句的作用是将w的值返回给主调用函数main，返回值将通过函数名threesum带回到main函数的调用处。

（3）scanf和printf都是C语言提供的标准输入输出函数，scanf函数的作用是输入a、b和c的值；printf函数的作用是按设置的格式输出有关量的值。

2、C程序的基本结构

（1）C程序是由函数组成的。

一个C源程序至少包括一个主函数（main函数），也可以包括一个main函数和若干个其它函数。

（2）任何函数（包括主函数main（））都是由函数说明和函数体两部分组成。

其一般结构如下：

①函数说明：

函数类型函数名（函数形参）

形参类型形参；

②函数体：

{数据类型说明

执行语句

}

函数的说明部分：

包括函数名、函数类型、函数属性、函数参数（形参）名、形式参数类型。

一个函数名后面必须跟一对圆括号（）,函数参数可以没有。

如main（）。

函数体即函数说明部分下面的大括号{......}内的部分,如果一个函数内有多个大括号，则最外面的一对{}为函数体的范围。

函数体一般由说明语句和可执行语句两部分构成：

说明语句部分由变量定义、自定义类型定义、自定义函数说明、外部变量说明等组成；可执行语句部分一般由若干条可执行语句构成。

函数体中的说明语句部分必须在所有可执行语句之前。

§1.3C程序的编译和运行

一、程序的运行步骤

编辑

源程序文件.C

编译

目标程序文件.OBJ库函数的文件和

链接　　　　　　其它目标程序文件　　　　

←───────────┘

可执行程序文件.EXE

运行

源程序就是用程序设计语言写成的解决各种问题的方法步骤。

程序设计语言与自然语言十分接近，同时它又便于转换（编译）成机器指令（即可执行文件）。

程序设计语言象自然语言一样，有很多种，常用的有BASIC,COBOL,C,C++,FORTRAN,PASCAL,汇编语言等，就象自然语言有汉语，英语，法语一样。

机器语言（machinelanguage）：

计算机直接使用的二进制形式的程序语言或机器代码。

汇编语言（assemblerlanguage）：

一种面向机器的用符号表示的低级程序设计语言。

相当于机器指令的助记符号，与机器语言很接近。

高级语言（high－levellanguage）：

是易为人们所理解的完全符号化的程序设计语言。

源程序：

用户用高级语言编写的程序称为，C源程序文件名字后缀一般必须为".c“。

程序加工：

高级语言编写的程序，计算机不能直接执行，需要把这个程序转换成二进制代码的机器语言程序。

这种转换过程称为程序加工。

汇编程序（assembler）：

将汇编语言程序翻译成机器语言程序的程序。

编译程序（compiler）：

把用高级语言写的源程序转换为相应的机器语言目标模块（objectmodule）的程序。

编译：

目标模块包括程序及连接程序的控制信息。

目标程序文件名字后缀".obj"。

连接（linker）：

将目标模块和其它一些必要的功能模块装配在一起，生成可执行文件，执行程序文件后缀为".exe"。

二、程序与源程序

一个程序可以包含一个或若干个源程序，一个源程序可以包含多个函数，一个程序可以包含多个函数，每个程序都必须有一个主函数，程序运行从其开始，在其结束。

三、TC集成环境的使用

用程序设计语言写出源程序，它并不为计算机处理器所识别并运行，必须把源程序编译成机器指令序列。

这个过程由专门的编译程序完成。

这里，我们选择TurboC2.0软件。

如何运行TurboC2.0软件？

进入Tc的目录，键入tc就可以进入TurboC集成开发环境了。

如果是初次运行，还必须做一些设置才能够使用。

用F10，光标移动键和回车键，按照下图打开设置菜单，

先设置Directories,第一行是include文件目录，在这里设成c:

\tc20\include；第二行是library目录，设成c:

\tc20\lib第三行为输出.EXE和.OBJ文件的目录，如果为空则输出到c:

\tc20目录下；第四行为Tc的目录，这里设为c:

\tc20；第五行是建立PICK文件，默认是TCPICK.TCP。

然后别忘了执行Option下面的菜单项：

SaveOptions，保存刚才设置的结果，否则下次运行还必须重新设置。

先输入一个简单的C程序，并保存为hello.c。

然后编译生成可执行文件。

编译成功后，屏幕如下。

来看看我们的程序执行的样子，先执行它：

程序执行很快，来不及看清运行结果，我们可以用Alt+F5组合键查看运行结果。

下面就是执行的结果啦。

随便按一个键返回蓝色的编辑窗口。

第二章程序的灵魂--算法

一、算法（algorithm）：

是对特定问题求解步骤的一种描述。

1.什么是算法

为解决一个问题而采取的方法和步骤，就称为“算法”。

对同一个问题，可以有不同的解题方法和步骤，也就有不同的算法。

例如求可采用矩形法、梯形法、辛普生法（即抛物线法）等。

为了有效地解题，不仅需要保证算法正确，还要考虑算法的质量，选择较好的算法，或进行算法的优化。

2.算法的特点

一个算法，必须具有以下特点：



（1）仅有有限的操作步骤，即“有穷性”（无死循环）。



（2）算法的每一个步骤应当是确定的，即无“二义性”。

（3）有适当的输入，即有确定的条件。



（4）有输出结果。

没有输出的算法是无意义的。



（5）算法中的每一个步骤都应当有效执行（无死语句）。

3.算法的重要性

掌握最基本的、常用的算法是很重要的，算法设计是整个程序设计的核心。

著名计算机科学家沃思（Wirth）曾提出一个公式：

程序=算法+数据结构。

对初学者而言，数据结构即是语言提供的各种数据类型，无大难点。

这样编程的任务主要是考虑算法问题，当然还要学会基本的语句和语法。

算法要求：

正确性、可读性、健壮性、效率。

4.算法的表示方法

1）用自然语言表示

2）用流程图表示

图2.1传统流程图常用符号

例1求，用传统流程图表示如下图2.2。

。

图2.2图2.3

例2求，用N-S结构化流程图表示如上图2.3

3）用伪代码表示

例3求，用伪代码来表示。



开始（BEGIN）

输入（Input）a,b,n

（b-a）/n→h

0→s

1→i

当（while）i<=n执行（do）

s+h*f（a+（i-1）*h）→s

i+1→i

循环到此结束（Enddo）

输出（Print）a,b,n,s

算法结束（END）

4）用计算机语言表示

二、

结构化程序的三种基本结构：

顺序结构、选择结构、循环结构

⒈顺序结构：

一条一条语句顺序往下执行

main（）

{inta,b,c;

a=9;

b=-a--;

c=（a--）-b;

printf（"a=%d,b=%d,c=%d\n",a,b,c）;

}

⒉选择结构：

又叫分支结构

例、main（）

{inta=2,b,c;

if（a）

{b=a;

c=a+b*b;

}

else例、main（）

{b=3;{intx=0;

c=b*b;if（!

x）x=10;

a=c+b;}printf（“%d\n”,x）;

}}.

⒊循环结构：

有两种

第三章数据类型、运算符与表达式

§3.1数据类型

C的数据类型有：

1、基本类型：

整型、字符型、实型（浮点型）、枚举型

2、构造类型：

数组类型、结构体类型、共用体类型

3、指针类型

4、空类型

§补：

数据的机器码表示

•内存由若干存储单元构成，一存储单元由若干字节构成。

若，一字节存放一个数据：

例、00000110（一字节有八位二进制位构成）

最高位最低位

若，两字节存放一个数据：

例、0000100000010001

最高位最低位

•表示有符号数时，最高位作为符号位0──正、1──负

例1、无符号数10000001,值=27+20=129

有符号数10000001,值=?

与采用的机器码有关

一、数的定点与浮点表示

计算机处理的数据可能既有整数部分又有小数部分，必须约定小数位置，可以有两种约定：

定点和浮点

例、（1011.10）2=（10111.0×2－1）2=（1.01110×211）2

对于二进制数N：

N=±S×2±J

尾符（或数符）尾数S底阶符阶码J

J固定不变──定点表示

J可变──浮点表示

⒈定点表示

一般取J=0,则N=±S“符号”占一位，0表示正、1表示负.

.

例、+11010100110101.

符号尾数小数点

+0.00100010000

符号小数点尾数

•小数点不占用二进制位，隐含在某固定位置上。

隐含在数的最低位之后，称定点整数；隐含在符号位之后、数的最高位之前，称定点小数。

•定点数表示范围受限。

⒉浮点表示

•基本思想：

把数的有效数字和数的表示范围分开表示

阶符阶码尾符尾数

表示范围有效数字

（或有效数字在前、表示范围在后）

例、x=（+101101）2=（+0.101101×2110）2

表示为01100101101

•浮点数的底不出现在浮点数中，一般隐含为2。

小数点也不出现在浮点数中，约定

尾数一定是纯小数

阶码一定是纯整数.

二、数据的机器码表示

机器码常用的有原码、反码、补码。

真值:

一般书写表示的数值,或者说机器所代表的实际值.

机器数:

表示一个数值数据的机内编码.一般采用补码形式。

⒈原码：

真值为：

x＝±x1x2…xn

原码：

[x]原＝0x1x2…xn，x≥0

1x1x2…xn，x≤0

例、（-5）10＝（-0000101）2/*以下例子均以一字节存一个数为例*/

[+5]原＝00000101

[-5]原＝10000101

[+0]原＝000000000的正负有区别

[-0]原＝10000000

前例1、∵（10000001）原＝-1

∴若10000001为原码,则其真值＝－1

⒉反码：

真值：

x＝±x1x2…xn

若xi＝1,则xi＝0（xi取反）

xi＝0,则xi＝1或[x]原＝x0x1x2…xn

[x]反＝0x1x2…xn，x≥0[x]反＝[x]原,x≥0

1x1x2…xn，x≤0x0x1x2…xn,x≤0

例、[+5]反＝00000101

[-5]反＝11111010

[+0]反＝000000000的正负有区别

[-0]反＝11111111

前例1、∵（10000001）反=（11111110）原=（-1111110）2=（－126）10

∴若10000001为反码,则其真值＝－126

⒊补码

⑴模：

例、16mod12＝4（16点为下午4点）,12就称为模数或称模12

·在模n下的意义：

x=n+x

例x=4时,4+12=4

例x=-5时,-5+12=-5即7=-5（mod12）

7和-5对于12互为补码

·若x<0时,正数“加上负数”可用“加上该负数对应的补码（正数）”实现:

例9+（-5）=9+7（mod12）

·在计算机中，n位二进制数的模为2n

⑵补码

真值：

x＝±x1x2…xn[x]反＝x0x1x2…xn

[x]补＝0x1x2…xn，x≥0或[x]补＝[x]反,x≥0

M+x，x≤0（M为模）[x]反+1,x≤0

（即末位加1）

例、[+5]补＝00000101

[-5]补＝11111010+1=11111011

[+0]补＝000000000的补码是唯一的

[-0]补＝11111111+1=00000000

前例1、∵（10000001）补=（10000000）反=（11111111）原=－127

∴10000001为原码,则其真值＝－127

·但补码比反码、原码表示的数据多

例、[－128]补＝10000000

∵八位二进制数的模M=28，而[x]补＝M+x，x≤0（M为模）

∴[-128]补=[-10000000]补=28+（-10000000）=10000000

§3.2常量和变量

一、标识符、关键字、保留字

　　标识符:

　程序设计过程用到的各类元素的名字，叫标识符。

C语言规定标识符只能由字母、数字、下划线组成，并且只能由字母、下划线开头。

如：

abc,a12,x是合法的标识符，abc$,12a,x+y不是合法的标识符。

　　关键字:

　一些标识符被赋于特定的含义，如main,int等，叫关键字。

　　保留字:

　一些关键字，被明文规定不许挪作它用，叫保留字。

C语言中，所有的关键字都是保留字，所以这两个词可以混用。

二、常量与变量

常量　在程序运行时，其值不能被改变的量叫常量。

如5,3.14159,3.618等。

　　符号常量　可以使用一个标识符表示常量，如：

PI表示3.14159，RETIREMENT表示退休年龄60等（C语言中写作#definePI3.14159,#defineRETIREMENT60），这样的标识符叫符号常量，一般大写。

　　符号常量使程序易于阅读和修改。

例如，一个程序中多处用到退休年龄60，当有一天退休年龄改为65岁时，修改这个程序很困难。

而使用符号常量，只要将#defineRETIREMENT60改为#defineRETIREMENT65，就可以了。

　　变量　在程序运行时，其值能被改变的量叫变量。

程序运行时，计算机给每个变量分配一定量的存储空间。

每个变量必须有一个类型，如整型、浮点型等，它指明给这个变量分配多大量的存储空间；每个变量还必须有一个名字，如x,y等，它指明是哪个变量；一般，一个变量还要有值，值放在变量的存储空间内。

三.整型与实型

　　int：

整型，整型变量表示整数。

　　在MSDOS上，每个整型变量分配16bit存储空间。

整型又分成两类，一类表示有符号整数，用1bit表示符号，15bit表示数值，可表示数值范围为-32768至32767。

一类表示无符号整数，16bit都表示数值，可表示数值范围为0至65535。

数值都用二进制存储。

例如：

inta;unsignedintdate;等。

　　十进制整型常量直接写数字，如：

5，100等；八进制整型常量数字前加0，如：

05，0100等；十六进制整型常量数字加0X，如：

0X5，0X100等。

　　short：

短整型，也可写成shortint，在MSDOS上，与整型相同。

　　long：

长整型，也可写成longint，表示较大的整数，在MSDOS上，每个长整型变量分配32bit存储空间。

长整型也分成两类，一类表示有符号整数，用1bit表示符号，31bit表示数值，可表示数值范围为-231至231-1。

一类表示无符号整数，32bit都表示数值，可表示数值范围为0至232-1。

数值都用二进制存储。

　　例如：

longinta;unsignedlongdate;等。

　　整型常量的值若超过了整型数范围，会自动被认为是长整型常量；整型常量也可以后加'L'，强制置为长整型，如：

5L，100L等。

　　float：

浮点型，近似表示实数，在MSDOS上，每个浮点型变量分配32bit存储空间。

浮点型都是有符号的，可表示数值范围分为三段：

-1038至-10-38,0,10－38至1038。

数值都先化成指数，再用二进制存储。

7位有效数字。

　　例如：

floatx,y;等。

　　浮点型常量可以写成小数形式，如3.14159，也可以写成指数形式：

1.2E12（表示1.2*1012）。

　　double：

双精度型，近似表示更大实数，在MSDOS上，每个浮点型变量分配64bit存储空间。

双精度型都是有符号的，可表示数值范围分为三段：

－10308至-10-308,0,10－308至10308。

数值都先化成指数，再用二进制存储。

7位有效数字。

　　例如：

doublex,y;等。

　　双精度型常量可以写成小数形式，如3.14159，也可以写成指数形式：

1.2E12（表示1.2*1012）。

四、字符常量

　　字符型常量写成'A','@','\t','\65'等形式。

有一些特殊字符用转义符表示：

字符形式

功能

\n

换行

\t

横向跳格

\v

竖向跳格

\b

退格

\r

回车

\f

走纸换页

\\

反斜杠字符

\'

单引号

\ddd

8进制数表示的对应ASCII码字符

\xhh

16进制数表示的对应ASCII码字符

五、字符变量

char：

字符型，表示一个字符，如'A'-'Z','0'-'9','!

','%'等。

在MSDOS上，每个字符型变量分配8bit（1byte）存储空间。

字符型变量用二进制存储字符的ASCII码值。

例如：

一个变量存储字符'A'，实际上是存储'A'的ASCII值：

65。

六、字符数据的存储与输入输出

字符型也分成两类，一类有符号，用1bit表示符号，7bit表示数值，可表示数值范围为-128至