大学C/C++语言程序设计基础
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第2章C语言与MATLAB基础

2.1 C语言概述

2.1.1 C语言简介

C语言是当今最为重要的计算机程序设计语言，它几乎适用于任何一种工业、商业应用领域。它的编程效率高于一般的计算机程序设计语言，在不同种类的计算机上具有很好的移植性，是C++、Visual C++、Java等语言的基础。

20世纪50～60年代，出现了很多优秀的计算机语言，但这些语言都不适合用于编写操作系统、编译程序等系统软件，系统软件的设计主要还依赖于汇编语言，因此，研制编写系统软件的高级语言势在必行。1969年，Martin Richards研制了BCPL（Basic Combined Programming Language），后来Ken Thompson在BCPL的基础上推出了B语言，并用B语言编写了第一个UNIX操作系统。1973年，D. M. Ritchie在B语言的基础上研制开发出了一种更新的语言，并用它重新编写了UNIX操作系统，这种语言被称为C语言。

目前最著名、最有影响、应用最广泛的Windows、Linux和UNIX三个操作系统都是用C语言编写的。

1983年，美国国家标准协会（ANSI）在各种版本的基础上制定了一个C语言标准草案（83 ANSI C）。1987年ANSI又推出了87ANSI C标准，这些标准对于C语言的统一、推广和普及起了很大的作用，尽管C语言的版本很多，但它们都参照了这一标准。C语言以其目标代码质量高、数据类型丰富、使用灵活，特别是便于同机器硬件打交道而备受用户的青睐，因而很快就成为一种在系统软件开发、科学计算、自动控制等领域最为重要的语言。

2.1.2 C语言程序结构

C语言之所以成为目前最受欢迎的语言之一，这主要取决于它良好的语言特点，现简述如下。

（1）C语言非常紧凑、简洁，使用方便、灵活，有32个关键字，有9种流程控制语句。

（2）C语言运算符丰富，共有45 个标准运算符，具有很强的表达式功能，同一功能表达式往往可以采用多种形式来实现。

（3）数据类型丰富。C语言的数据类型有整型、实型、字符型、数组类型、结构类型、共用类型和指针类型，而且还可以用它们来组成更复杂的数据结构，加之C语言提供了功能强大的控制结构，因而使用C语言能非常方便地进行结构化和模块化程序设计，适合于大型程序的编写、调试。

（4）用C语言可直接访问物理地址，能进行二进制位运算等操作，即可直接同机器硬件打交道。它具有“高级语言”和“低级语言”的双重特征，既能用于系统软件程序设计，又能用于应用软件程序设计。

（5）C语言生成的目标代码质量高、程序执行速度快。一般只比用汇编语言生成的目标代码的效率低20%左右。

（6）可移植性好。

（7）C语言语法松散，程序设计自由度大。例如，C语言运算符的优先级和结合性比较复杂；对数组下标越界不做检查；对变量的类型使用也比较灵活，整型、字符型、逻辑型数据可以通用，表达式形式多样等。但同时，这些都增加了初学者犯错误的机会和学习的难度。

【例2.1】 通过一个简单的C语言程序pro02_01.c，分析理解C程序的结构。

【源程序】

/*pro02_01.c*/
#include ＜stdio.h＞
int main（void）                           //一个简单的C程序
{
    int num1，num2;                     //定义num1，num2两个变量
    num1=1;num2=2;                      //为num1，num2赋值
    printf（"num1+num2=%d"，num1+num2）;//输出num1与num2的和
}

运行结果：

num1+num2=3

一个完整的C语言程序，是由头文件、一个名称为main（）的主函数和若干个其他函数构成的，简单的程序可以仅由一个main（）函数构成。下面仔细阅读这个程序。

（1）头文件

#include语句是预处理指令，并不是C语言的可执行语句，它只是指定了程序引用的头文件。头文件的作用是：通过头文件来调用库功能。头文件是C语言中使用的标准库函数文件的计算机目标码，例如，输入函数printf（）需要使用I/O库函数文件stdio.h，三角函数sin（）需要使用数学库函数文件math.h等。头文件由#include预处理指令指定后，在链接时被嵌入到程序的目标码中。

（2）主函数

源程序中包括一个名为main（）的函数。int表示main（）返回一个整数，void表示main（）不接受任何参数。这是美国国家标准化协会（ANSI）制定的ANSI C标准中规定的格式。

函数是C语言程序的基本单位。main（）函数是程序执行的入口和结构主体，可以理解成一篇文章的标题索引，在主函数中给出程序的各工作环节，具体的做法由其他子函数描述，可以把子函数的作用看成相当于文章的各章节，具体叙述工作的方法。

一个C语言程序必须要有一个主函数。程序一定是从main（）函数开始执行的，无论主函数在程序中的何种位置，当主函数执行完毕时，程序即执行完毕。习惯上，将主函数main（）放在最前面。

（3）函数结构

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的。其一般结构如下：

函数类型  函数名（参数表）
{
    函数体（执行语句）
}

花括弧“{”表示函数开始，花括弧“}”表示函数结束，括弧中间包含的C语言语句称为函数体。函数体一般由若干条可执行的C语句构成。一个程序按任务分解，可以由若干个函数构成，每个函数完成一个特定的功能。

读解程序需要一些必要的辅助信息。符号“//”之后是程序的注释信息，这是为了便于读程序，它仅在一行内有效。另一种注释方法是用符号对“/∗”和“∗/”，其中，“/∗”表示注释开始，“∗/”表示注释结束，它能跨越多行对程序进行注释，但是必须配对应用，否则编译出错。

2.1.3 C语言编译系统

（1）Turbo C：DOS时代C语言开发的经典工具，目前适合两类人使用：C语言的初学者和具有怀旧情节的专业开发人员。

（2）WIN-TC：WIN-TC是一个TC2 Windows平台开发工具，该软件使用TC2为内核，提供Windows平台的开发界面，它实际上是对TC2.0的一个封装。

（3）Visual C++ 6.0：Microsoft的经典之作，稳定而强大的集成开发环境（IDE），具有丰富的调试功能，定制宏的功能也是其一大特色。附带的一些工具也很不错，比如Spy++等。但编译器较之同类对C ++标准的支持程度不够好。

（4）Borland C++ Builder：是可以与Visual C++匹敌的另一个功能强大的IDE，相比之下速度和稳定性稍逊，但对C ++标准支持的程度较好。

（5）GCC：GCC（GNU Compiler Collection，GNU编译器集合）是一套由GNU工程开发的支持多种编程语言的编译器。GCC是自由软件发展过程中的著名例子，由自由软件基金会以GPL协议发布。GCC是大多数类Unix操作系统（如Linux、BSD、Mac OS X等）的标准的编译器，GCC同样适用于微软的Windows。

（6）Dev-C++：是在Windows平台下一个类似Visual C++、Borland C++ Builder的C++ IDE开发环境，属于共享软件。该软件界面较为友好，编译器基于GCC，完全支持STL，但是对于规模较大的软件项目难以胜任。

（7）Intel C++ Compiler：Intel C++ Compiler（也称为icc或icl）是美国Intel公司开发的C/C++ 编译器，适用于Linux、Microsoft Windows和Mac OS X操作系统，是在Intel平台上效率最好的C、C++编译器。

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