C语言程序设计教程(第3版)

2.3 程序设计典型算法
2.4 结构化程序设计方法
小结
习题
第3章 数据类型、运算符与表达式
3.1 C语言的基本符号
3.1.1 标识符
3.1.2 常量
3.1.3 变量
3.1.4 关键字
3.2 C 语言的数据类型
3.2.1 整型数据
3.2.2 实型数据
3.2.3 字符型数据
3.3 运算符和表达式
3.3.1 算术运算符和算术表达式
3.3.2 赋值运算符和赋值表达式
3.3.3 逗号运算符和逗号表达式
3.4 数据类型转换
3.4.1 不同数据类型的数据间的混合运算
3.4.2 强制类型转换
3.5 自增运算和自减运算
3.6 位运算
小结
习题
第4章 数据的输入和输出
4.1 数据的输出
4.1.1 格式输出函数printf
4.1.2 字符输出函数putchar
4.2 数据的输入
4.2.1 格式输入函数scanf
4.2.2 字符输入函数getchar
4.3 应用举例
小结
习题
第5章 选择结构
5.1 关系运算符和关系表达式
5.1.1 关系运算符
5.1.2 关系表达式
5.2 逻辑运算符和逻辑表达式
5.2.1 逻辑运算符
5.2.2 逻辑表达式
5.3 选择语句
5.3.1 if语句
5.3.2 if语句的嵌套
5.3.3 switch语句
5.4 条件运算符和条件表达式
5.5 应用举例
小结
习题
第6章 循环结构
6.1 goto语句与标号
6.2 while循环语句
6.3 do-while循环语句
6.4 for循环语句
6.5 三种循环语句的比较
6.6 循环嵌套
6.7 break语句、continue语句和空语句
6.7.1 break语句
6.7.2 continue语句
6.7.3 空语句
6.8 应用举例
小结
习题
第7章 数组
7.1 一维数组
7.1.1 一维数组的定义和引用
7.1.2 一维数组的初始化
7.1.3 一维数组程序举例
7.2 二维数组
7.2.1 二维数组的定义和引用
7.2.2 二维数组的初始化
7.2.3 二维数组程序举例
7.3 字符数组
7.3.1 字符数组的定义
7.3.2 字符数组的初始化
7.3.3 字符数组的引用
7.3.4 字符数组与字符串
7.3.5 字符数组的输入和输出
7.3.6 字符串处理函数
7.3.7 字符数组应用举例
小结
习题
第8章 函数
8.1 函数的基本概念
8.1.1 函数的概念
8.1.2 函数的定义
8.1.3 函数的调用
8.1.4 函数参数的传递方式
8.1.5 函数的返回值
8.1.6 函数的原型声明
8.2 数组作为函数参数
8.2.1 一维数组作为函数参数
8.2.2 二维数组作为函数参数
8.2.3 数组作为函数参数的函数调用方式
8.3 函数的嵌套调用和递归调用
8.3.1 函数的嵌套调用
8.3.2 函数的递归调用
8.4 变量的作用域和存储方法
8.4.1 局部变量和全局变量
8.4.2 变量的存储方法
8.5 内部函数和外部函数
8.6 编译预处理
8.6.1 宏定义
8.6.2 文件包含
8.6.3 条件编译
8.7 函数应用举例
小结
习题
第9章 指针
9.1 指针的基本概念及指针变量的定义
9.1.1 指针的基本概念
9.1.2 指针变量的定义方法
9.2 指针运算
9.2.1 赋值运算
9.2.2 取地址运算
9.2.3 取内容运算
9.2.4 指针表达式与整数相加、减运算
9.2.5 自增、自减运算
9.2.6 同类指针相减运算
9.2.7 关系运算
9.2.8 强制类型转换运算
9.2.9 空指针
9.3 指针变量与一维数组
9.3.1 指针变量与一维数组之间的联系和区别
9.3.2 字符串指针与字符串
9.4 指针与函数
9.4.1 指针作为函数参数
9.4.2 返回指针的函数
9.4.3 函数的指针和指向函数的指针变量
9.5 指针与二维数组
9.5.1 二维数组的结构
9.5.2 二维数组元素及其地址
9.5.3 指针数组
9.5.4 指针与字符串数组
9.5.5 指向数组的指针变量
9.6 二级指针
9.7 内存空间的动态分配
9.7.1 指向void的指针
9.7.2 常用内存管理函数
9.8 main函数的参数
9.8.1 命令行参数
9.8.2 指针数组作为main函数的形参
9.9 应用举例
小结
习题
第10章 结构体与共用体
10.1 结构体类型与结构体变量
10.1.1 结构体类型的定义
10.1.2 结构体变量的定义
10.1.3 结构体变量的引用
10.1.4 结构体变量的初始化
10.2 结构体数组
10.2.1 结构体数组的定义
10.2.2 结构体数组的引用
10.2.3 结构体数组的初始化
10.2.4 应用举例
10.3 结构体指针
10.3.1 结构体指针变量的定义
10.3.2 结构体数组指针
10.4 结构体类型数据在函数间的传递
10.4.1 结构体变量作为函数参数
10.4.2 结构体指针变量作为函数参数
10.4.3 结构体数组作为函数参数
10.4.4 应用举例
10.5 共用体
10.5.1 共用体类型的定义
10.5.2 共用体变量的定义
10.5.3 共用体变量的引用和初始化
10.6 枚举类型
10.6.1 枚举类型的说明
10.6.2 枚举型变量的定义
10.7 用typedef定义类型
10.8 链表及其简单操作
10.8.1 链表的概念
10.8.2 链表的基本操作
小结
习题
第11章 文件
11.1 文件概述
11.1.1 文件的概念
11.1.2 文件的分类
11.1.3 文件缓冲区
11.1.4 文件类型指针
11.2 文件的打开与关闭
11.2.1 打开文件
11.2.2 关闭文件
11.3 文件的顺序读写
11.3.1 格式化读写函数fscanf和fprintf
11.3.2 字符方式读写函数fgetc和fputc
11.3.3 数据块读写函数fread和fwrite
11.3.4 字符串读写函数fgets和fputs
11.4 文件的定位与随机读写
11.4.1 文件指针重定位函数rewind
11.4.2 随机读写函数fseek
11.4.3 其他相关函数小结
习题
第12章 面向对象程序设计与C++基础
12.1 面向对象程序设计的基本概念
12.2 面向对象程序设计语言C++简介
12.2.1 C++程序结构
12.2.2 C++对C的补充
12.2.3 C++中的类
12.2.4 C++中的构造函数和析构函数
12.2.5 C++中的继承
12.2.6 C++中的多态性、函数重载和虚函数
小结
习题
习题参考答案
附录A C语言的关键字
附录B 双目算术运算中两边运算量类型转换规律
附录C 运算符的优先级和结合性
附录D 常用字符与ASCII码对照表
附录E 常用库函数
参考文献

.　　第2版由朱鸣华、刘旭麟、杨微等编写。其中，第1、3、4章由罗晓芳编写；第5、8章由李慧编写；第6、9章和附录由刘旭麟编写；第7、11章由孙大为编写；第10章和编译预处理内容由杨微编写；第12章由赵晶编写；第2、13章由朱鸣华编写。全书由朱鸣华、刘旭麟统稿。
　　在本书的修订过程中，得到了大连理工大学计算机基础教研室很多老师的帮助，许多使用本教材的高校老师都提出了很好的建议，在此表示衷心的感谢。由于作者水平有限，书中难免有疏漏和不当之处，敬请读者和专家指正。
　　编者
　　2010年11月
　　第1版前言
　　掌握一门高级程序设计语言是高等院校理工科学生利用计算机解决实际问题的必要条件之一。目前，国内各高等院校都把计算机程序设计课程作为重要的计算机基础课程。
　　C语言是国内外广泛使用的计算机程序设计语言之一，是国内外大学普遍开设的程序设计课程。C语言功能丰富，表达能力强，使用灵活方便，程序执行效率高，它不但具有高级语言的功能，而且还可以实现汇编语言的许多功能。C语言程序具有完善的模块程序结构，可移植性好，而且可以直接实现对系统硬件及外部设备接口的控制，具有较强的系统处理能力。
　　本书是根据教育部《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见》的教学基本要求和高等院校计算机基础教学改革的需要，结合作者多年讲授C语言程序设计课程的教学经验编写而成的。全书共分13章，详细介绍了C语言的基本语法结构，同时介绍了面向对象程序设计语言C++的基本概念和数据结构的基本内容。另外，每章均配有精心安排的例题和习题，书后还给出了习题参考答案。
　　本书内容丰富，实用性强，侧重结合一般数值计算介绍利用C语言进行计算机程序设计的基本知识，使读者掌握C语言的基本内容及程序设计的基本方法和编程技巧，了解进行科学计算的一般思路与方法，为进一步学习和应用计算机打下基础。本书具有如下特点：
　　1)内容全面。教材内容体系、前后内容的衔接、知识点的安排由浅入深，循序渐进，全书围绕结构化程序设计的方法，详细介绍C语言的语法规则和程序设计的基本方法。另外，C++和数据结构的内容有利于学生扩充知识及后续课程的学习。
　　2)通俗易懂。本书在编写中力求做到概念叙述准确、严谨，语言简练通俗。为便于学生更好地学习和理解C语言，在一些较难理解的部分尽量使用图解的方法，在例题中加入了部分代码注释，使读者低起点、高效率、高目标地掌握C语言。
　　3)实践性强。书中示例丰富，习题难易适中，覆盖面广，既包括理解语法的内容，又有增加兴趣和提高编程能力的例子。例题和习题强调了编程能力训练的重要性，淡化了部分语法细节。
　　本书的叙述以ANSI
　　C为基础，书中的程序是在Turbo C环境下调试通过的，使用其他C语言编译系统的读者请注意参考有关手册。
　　本书适合作为高等院校理工科非计算机专业的“C语言程序设计”课程的教材和工程技术人员学习C语言的参考书。另外，本书还可作为自学用书。
　　本书适合于学时较少，并与多媒体教学方法相匹配的教学方式。对于本书的学时数，建议课堂教学32～48学时，上机实践24～32学时。为了克服学时少、内容多的矛盾，建议在教学中注重学生程序设计能力的培养，采用任务驱动、案例教学相结合的教学模式，以提高学生学习的兴趣和主动性，语法问题则留给学生课后自学。
　　本书第1、2、3章由罗晓芳编写，第4、7章由李慧编写，第5、9章和附录由刘旭麟编写，第6、11章由孙大为编写，第8、10章由杨微编写，第12章由赵晶编写，第13章由朱鸣华和赵晶编写。全书由朱鸣华、刘旭麟统稿。
　　在本书的编写过程中得到了许多老师的帮助，在此表示诚挚的谢意。由于作者水平有限，书中难免有疏漏和不当之处，敬请读者和专家指正。
　　编者
　　2006年12月
　　

.　　1.2C语言的特点
　　C语言产生的历史并不长，它之所以后来居上，成为深受欢迎的高级语言之一，是因为和其他早期的高级语言相比，它具有以下优点：
　　1）兼具高级、低级语言的双重能力。C语言允许直接访问物理地址，能进行位操作，能实现汇编语言的大部分功能，可以直接对硬件进行操作，所以又被称为中级语言。
　　2）生成的目标代码质量好，程序执行效率高。C语言具有汇编语言的许多特性，一般只比汇编程序生成的目标代码效率低10%～20%，可以开发出执行速度很快的程序。
　　3）语言简洁，结构清晰。C程序通常是由若干函数组成的，强大的函数功能为程序的模块化和结构化提供了保证，因此程序简洁清晰，可读性强。
　　4）语言表达能力强。C语言运算符丰富，例如，在C语言中，把括号、赋值、强制类型转换等都作为运算符处理。C语言具有现代化语言的各种数据结构，如整型、字符型、数组型、指针型、结构体和共用体等，而且具有结构化的控制语句。
　　5）程序通用性、可移植性好。C语言没有依赖于硬件的输入/输出语句，而采用系统的库函数进行输入/输出操作，因此C语言不依赖于任何硬件系统，这种特性使得用C语言编写的程序很容易移植到其他环境中。
　　当然，C语言也有自身的不足，和其他高级语言相比，其语法限制不太严格，例如，对变量的类型约束不严格，影响程序的安全性，对数组下标越界不作检查等。从应用的角度来看，C语言比其他高级语言较难掌握。
　　总之，C语言既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点；既是一个成功的系统设计语言，又是一个实用的程序设计语言；既能用来编写不依赖计算机硬件的应用程序，又能用来编写各种系统程序。它是一种深受欢迎、应用广泛的程序设计语言。
　　1.3简单C语言程序举例
　　在这一节中，我们通过两个简单的C语言程序例子来介绍C语言的程序结构，并对C语言的基本语法成分进行相应的说明，以便使读者对C语言程序有一个大致了解。
　　【例1-1】
　　计算矩形的面积。
　　#include <stdio.h> /*1:编译预处理*/
　　int main() /*2:主函数*/
　　{ /*3:函数体开始*/
　　float h,w,area; /*4:声明部分,
　　定义变量*/
　　h=10.5; /*5:以下4条C语句为执行部分,给变量h和w赋值*/
　　w=20.5;
　　area=h*w; /*7:计算矩形的面积*/
　　printf("area=%6.2f\n",
　　area); /*8:输出area的值*/
　　return
　　0; /*9:返回值为0*/
　　} /*10:函数体结束*/
　　运行结果：
　　area=215.25
　　每行中的/*……*/内包括表示程序注释的内容。
　　第1行：是一个编译预处理，在程序编译前执行，指示编译程序如何对源程序进行处理。它以“#”开头，结尾不加分号，以示和C语句的区别。
　　第2行：main表示主函数，每一个C程序都必须有一个主函数，int表示主函数为整型。函数体由第3行和第9行的一对花括号括起来。
　　第4行：是变量声明部分，定义变量h、w和area为实型变量。
　　第5、6行：是两条赋值语句，给变量h赋值10.5，w赋值20.5。
　　第7行：将算术表达式h*w的值赋予变量area。
　　第8行：调用函数printf输出矩形面积值。
　　第9行：向操作系统返回一个零值，如果程序不能正常执行，则会自动向操作系统返回一个非零值，一般为-1。
　　【例1-2】
　　计算两个矩形的面积之和。
　　#include <stdio.h> /*1:编译预处理*/
　　double
　　area(double h,
　　double w
　　) /*2:定义函数area*/
　　{double s;
　　s=h*w;
　　return s; /*6:返回s的值,
　　return是关键字*/
　　}
　　int main() //8:主函数
　　{
　　double h1,h2,w1,w2,s1,s2; //10:声明部分,
　　定义变量
　　h1=10.5;
　　w1=20.5;
　　h2=1.5*h1;
　　w2=1.5*w1; //12:计算变量h2,
　　w2的值
　　s1=area(h1,
　　w1); //13:调用area函数,
　　将得到的返回值赋给变量s1
　　s2=area(h2,w2);
　　printf("area=%6.2f\n",s1+s2); //15:输出两个矩形的面积之和
　　return 0;
　　}
　　运行结果：
　　area=699.56
　　本程序包括主函数main、函数area（被主函数调用）和一个编译预处理指令。
　　第2行：从该行开始到第6行定义函数area，包括函数类型、函数名和函数体等部分。
　　第13、14行：调用函数area，将两次调用的返回值分别赋给变量s1和s2。
　　第15行：计算并输出两个矩形的面积之和。其中每行中“//”后面的所有字符也是注释的内容。
　　上述两个函数构成了一个完整的程序，称为源程序。它以文件的方式存在，文件中包含函数的源程序代码。可以把这两个函数放在一个文件中，当程序语句多的时候也可以分别以函数为单位放在两个以上的文件中，C语言规定保存C源程序文件的扩展名为“.c”。
　　1.4C语言程序的组成与结构
　　通过以上两个例子，我们对C语言程序的组成和结构有了初步和直观的了解，总结如下：
　　1）一个C语言程序的主体结构是由一个或若干个函数构成的。这些函数的代码以一个或若干个文件的形式保存。这些函数中必须有且只能有一个名为main的主函数。
　　2）主函数main是程序的入口，它可以出现在程序的任何位置。一个C程序总是从主函数main开始执行，最后结束于主函数。
　　3）C程序中的函数包括：主函数main，用户自定义函数（例如，例1-2中的area），系统提供的库函数（例如，输出函数
　　printf）。
　　4）函数由函数头和函数体两部分组成，函数头由函数类型的定义、函数名和参数表组成，函数体由声明部分（所使用变量和函数的说明）和若干执行语句组成。
　　5）语句由关键字和表达式组成，每个语句和声明部分的结尾都必须加分号。复合语句的开头和结尾使用左、右花括号{
　　}。
　　关键字是C语言系统为了清晰地表达程序的功能而使用的一些英文单词或单词缩写。例如，例1-2中的
　　return就是关键字。
　　用运算符将操作对象连接起来、符合C语言语法的式子称为表达式。表达式的组成元素有：变量、常量、函数调用、运算符。这些组成元素是以标识符和关键字的形式存在的。例如，例1-2中的h2=1.5*h1和
　　w1=20.5
　　都是表达式。
　　6)程序中“/**/”内的文字是程序的注释部分，是便于阅读理解程序的解释性附加文本，程序编译器完全忽略注释部分的内容。此外，在程序调试时，也可以将一部分代码转换为注释保留，而不必删除，以提高程序调试的效率。
　　另外，一些C语言开发工具还支持用“//”标识注释部分，如果某行程序代码前面插入符号“//”，该符号后面的部分就变为注释行，并且本行有效，不能跨行。一般情况下，如果注释内容在程序中占用多行，习惯用“/*
　　*/”，而单行注释内容用“//”
　　标识即可。
　　从以上的分析可以发现，C程序的组织和构造与我们日常的文章的结构很类似，如表1-1所示。
　　表1-1文章和C语言对应的层次结构
　　文章的层次结构 对应C程序的层次结构 文章的层次结构 对应C程序的层次结构
　　文章 程序 句子 语句
　　章节 文件 词组 表达式
　　段落 函数 字 常量、变量、关键字、运算符等
　　开头第一段 主函数
　　在一般语言的学习过程中，我们是先学字、词组，然后造句，阅读范文，最后写作文。现在学习计算机语言，我们也同样遵循这个规律，即先学习常量、变量的类型和定义方法，然后依次学习表达式、语句和函数等，同时阅读一些程序范例，最后编写程序。当然二者也有本质上的区别，一般语言的学习以形象思维为主，而计算机语言的学习是以逻辑思维为主。C语言的程序结构如图1-1所示。
　　图1-1C语言程序的层次结构图
　　1.5C语言程序的开发步骤
　　一个C语言程序从最初编写到得到最终结果，大致经过以下几个步骤：
　　1）编辑源程序。选择一种C语言开发工具，输入编写好的程序代码，称为源程序，它以文件的方式存在，文件的扩展名为“.c”。
　　2）编译源程序。为了使计算机能执行高级语言源程序，必须把源程序转换为二进制形式的目标程序，这个过程称为编译源程序。
　　编译是以源程序文件为单位分别进行的，每一个源程序文件对应生成一个目标文件，目标文件的扩展名为“.obj”。
　　编译过程中对源程序的全部内容进行检查，例如检查程序中关键字的拼写是否正确，根据程序的上下文检查语法是否有错等，编译结束后系统显示所有的编译出错信息。
　　一般编译系统的出错信息有两种：一种是错误（error）信息，这类错误出现后，系统不生成目标文件，必须改正后重新编译；另一种是警告（warning）信息，是指一些不影响程序运行的不合理现象或轻微错误。例如，程序中定义了一个变量，却一直没有使用，这类警告信息出现后，系统可以生成目标文件。
　　3）连接目标文件。编译结束，得到一个或多个目标文件，此时要用系统提供的“连接程序”（linker）将一个程序的所有目标文件和系统的库文件以及系统提供的其他信息连接起来，最终形成一个可执行的二进制文件，可执行文件的扩展名为“.exe”。
　　4）运行程序。运行最终形成的可执行文件，得到运行的结果。
　　5）结果分析。分析程序的运行结果，如果发现结果不对，应检查程序或算法是否有问题，修改程序后再重复上面的步骤。其过程如图1-2所示。
　　图1-2
　　C语言程序的开发步骤
　　小结
　　本章首先叙述了程序设计的基本概念和C语言产生和发展的历史过程，然后与其他高级语言进行对比，列举了C语言的特点，再通过两个简单的C程序的实例，描述了C语言程序的基本组成和结构特点，最后介绍了C语言程序开发各个步骤的内容。
　　通过本章的学习，读者应该对程序设计的概念有初步的认识，对C语言总体结构和开发步骤有初步的了解。建议学习本章内容后，尽快在计算机上编译、运行一个简单的C语言程序。在今后的学习中，读者会发现有些问题文字叙述很难领会，但上机编程后，其实问题很容易理解，即所谓“在编程中学习编程”。
　　习题
　　一、简答题
　　简要回答下列问题。
　　1.程序的定义是什么？程序主要由几部分组成？
　　2.C语言的主要特点有哪些？
　　3.C语言程序是由哪些部分组成的，各部分的作用是什么？
　　二、选择题
　　以下各题在给定的四个答案中选择一个正确答案。
　　1.以下叙述正确的是（）。
　　A.C语言允许直接访问物理地址，可以直接对硬件进行操作
　　B.C语言程序不用编译，即可被计算机识别运行
　　C.C语言不允许直接访问物理地址，不可以直接对硬件进行操作
　　D.C语言程序只需编译，不需连接即可被计算机运行
　　2.在一个C程序中（
　　）。
　　A.main函数出现在所有函数之前，C程序不一定都有main函数
　　B.main函数可以在任何地方出现，一个C程序必须有且仅有一个main函数
　　C.main函数必须出现在所有函数之后，一个C程序只能有一个main函数
　　D.main函数出现在固定位置，一个C程序可以有多个main函数
　　三、填空题
　　1.C语言开发工具直接输入的程序代码是A文件，经过编译后生成的是B文件，经过连接后生成的是C文件。
　　2.C语言源文件的后缀是A，经过编译后生成的文件的后缀是B，经过连接后生成的文件的后缀是C。
　　四、编写程序题
　　输入下面的程序，上机调试并运行。
　　int main()
　　{float r,s;
　　r=15.5;
　　s=2*3.14*r;
　　printf("r=%4.2f,s=%\n",r,s);
　　return 0;
　　}