C語言程序設(shè)計(jì)教程(第3版)王敬華1contents目錄課程介紹與基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符與表達(dá)式控制結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)數(shù)組與字符串處理函數(shù)及其應(yīng)用指針與動態(tài)內(nèi)存管理結(jié)構(gòu)體、共用體和枚舉類型文件操作與數(shù)據(jù)處理201課程介紹與基礎(chǔ)知識303C語言與高級語言的關(guān)系探討C語言與Java、Python等高級語言的相似與差異，并掌握C語言在編程語言譜系中的重要性。01C語言的歷史與發(fā)展介紹C語言的起源、發(fā)展歷程以及在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的重要地位。02C語言的特點(diǎn)與優(yōu)勢C語言以其簡潔、高效和強(qiáng)大的可移植性成為編程語言中的佼佼者，并在系統(tǒng)級編程、嵌入式開發(fā)等多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。C語言概述4操作系統(tǒng)的作用與功能操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的關(guān)鍵角色不容忽視，它主要負(fù)責(zé)對硬件及軟件資源的有效管理和合理分配。計(jì)算機(jī)中的數(shù)與編碼講解計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示方法，如二進(jìn)制、十六進(jìn)制等，以及字符編碼標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼的基本概念。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成闡述電腦硬件系統(tǒng)的根本結(jié)構(gòu)，涵蓋核心處理器、存儲器、輸入輸出部件等方面。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本概念5程序開發(fā)的基本流程介紹從需求分析、設(shè)計(jì)、編碼、測試到維護(hù)的程序開發(fā)基本流程。編程風(fēng)格與規(guī)范突出優(yōu)良編程習(xí)慣與規(guī)范對程序易于理解和持續(xù)維護(hù)的價值，并提出一些普遍采納的編程規(guī)則提議。學(xué)習(xí)方法與技巧學(xué)習(xí)C語言的途徑與策略，包括研讀高質(zhì)量代碼、動手實(shí)踐編程以及加入開源社區(qū)項(xiàng)目等。程序開發(fā)過程與學(xué)習(xí)方法030201602數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符與表達(dá)式7整型int，short，long，longlong浮點(diǎn)型float，double，longdouble字符型char布爾型bool（C99標(biāo)準(zhǔn)中新增）基本數(shù)據(jù)類型8常量在程序運(yùn)行過程中，其值不能被改變的量變量定義先聲明后賦值，例如：intb;b=20;常量定義定義常量時，可以使用const關(guān)鍵字，例如：constinta=10;變量在程序運(yùn)行過程中，其值可以被改變的量常量與變量9+，-，*，/，%（取余），（自增），--（自減）算術(shù)運(yùn)算符，<，>=，<=，==（等于），!=（不等于）關(guān)系運(yùn)算符&&（邏輯與），||（邏輯或），?。ㄟ壿嫹牵┻壿嬤\(yùn)算符運(yùn)算符和表達(dá)式10按位與運(yùn)算符&，按位或運(yùn)算符|，按位異或運(yùn)算符^，按位取反運(yùn)算符~，左移運(yùn)算符<<，右移運(yùn)算符>>位運(yùn)算符等號，加等于，減等于，乘等于，除等于，取模等于，與等于，或等于，異或等于，左移等于，右移等于賦值運(yùn)算符?:（三目運(yùn)算符）條件運(yùn)算符010203運(yùn)算符和表達(dá)式11，逗號運(yùn)算符由運(yùn)算符、常量、變量等組成的具有計(jì)算結(jié)果的式子表達(dá)式運(yùn)算符和表達(dá)式12在執(zhí)行不同數(shù)據(jù)類型間的運(yùn)算時，系統(tǒng)將自動進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，確保數(shù)據(jù)類型一致后進(jìn)行計(jì)算。轉(zhuǎn)換過程遵循從低精度向高精度的原則。類型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符可以將數(shù)據(jù)從一種類型強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為另一種類型。比如：(int)x，這樣就將x轉(zhuǎn)換為了整型。數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換自動類型轉(zhuǎn)換1303控制結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)14123按照程序中的語句順序逐條執(zhí)行，是最簡單的程序結(jié)構(gòu)。順序結(jié)構(gòu)的概念用流程線表示程序執(zhí)行的順序，直觀展示程序的邏輯。順序結(jié)構(gòu)的流程圖展示如何使用基礎(chǔ)的輸入輸出命令來實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)的順序執(zhí)行流程。順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)舉例順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)15根據(jù)條件的不同，程序?qū)?zhí)行相應(yīng)的語句分支。選擇結(jié)構(gòu)的概念用判斷框和流程線表示條件判斷和分支執(zhí)行的過程。選擇結(jié)構(gòu)的流程圖利用if語句與switch語句等技術(shù)實(shí)現(xiàn)選擇分支的程序編寫。選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)舉例選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)16循環(huán)結(jié)構(gòu)的概念在程序中重復(fù)執(zhí)行某段代碼，直到滿足特定條件時結(jié)束循環(huán)。循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)舉例循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)可利用for、while及do-while等語句完成。循環(huán)結(jié)構(gòu)的流程圖循環(huán)執(zhí)行的過程可以通過循環(huán)框及流程線來展示，這其中包括了循環(huán)的判定條件以及循環(huán)的主體部分。循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)17控制結(jié)構(gòu)組合使用通過整合順序、選擇以及循環(huán)這三種關(guān)鍵控制結(jié)構(gòu)，可以構(gòu)建出復(fù)雜的程序執(zhí)行流程?？刂平Y(jié)構(gòu)嵌套使用在一個控制結(jié)構(gòu)內(nèi)部使用另一個控制結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的程序控制?？刂平Y(jié)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例實(shí)例展示了控制結(jié)構(gòu)如何在實(shí)際問題中發(fā)揮作用，例如在排序和查找方面。控制結(jié)構(gòu)綜合應(yīng)用舉例1804數(shù)組與字符串處理19一維數(shù)組初始化可以在定義數(shù)組的同時對數(shù)組進(jìn)行初始化，如`intarr[5]={1,2,3,4,5};`。一維數(shù)組引用通過數(shù)組下標(biāo)來引用數(shù)組元素，如`arr[0]`表示數(shù)組的第一個元素。一維數(shù)組定義typearrayName[arraySize];其中，type是數(shù)據(jù)類型，arrayName是數(shù)組名稱，arraySize是數(shù)組大小。一維數(shù)組定義和引用20二維數(shù)組定義typearrayName[rowSize][colSize];其中，rowSize是行數(shù)，colSize是列數(shù)。二維數(shù)組初始化同時在聲明數(shù)組時可以對數(shù)組進(jìn)行初始化，例如：`intarr[2][3]={{1,2,3},{4,5,6}};`。二維數(shù)組引用通過行列索引訪問數(shù)組中的特定元素，例如，`arr[0][2]`代表的是第一行第三列的數(shù)據(jù)點(diǎn)。二維數(shù)組定義和引用21字符數(shù)組和字符串處理函數(shù)charstr[sizeOfStr];其中，sizeOfStr代表字符串的最大容量。字符串處理函數(shù)C語言配備了多種字符串操作函數(shù)，其中包括計(jì)算字符串長度的`strlen()`、復(fù)制字符串的`strcpy()`以及連接字符串的`strcat()`等。字符串常量可以使用雙引號括起來的字符序列來表示字符串常量，如`"Hello,world!"`。字符數(shù)組定義2201020304排序算法通過數(shù)組來實(shí)現(xiàn)多種排序技術(shù)，包括冒泡法、選擇法、插入法等排序算法。查找算法使用數(shù)組實(shí)現(xiàn)各種查找算法，如線性查找、二分查找等。矩陣運(yùn)算使用二維數(shù)組實(shí)現(xiàn)矩陣的加法、減法、乘法等運(yùn)算。字符統(tǒng)計(jì)通過字符數(shù)組來實(shí)現(xiàn)對字符串中各個字符出現(xiàn)頻率的統(tǒng)計(jì)功能。數(shù)組應(yīng)用舉例2305函數(shù)及其應(yīng)用24函數(shù)定義函數(shù)類型、名稱、形式參數(shù)與實(shí)際參數(shù)列表等構(gòu)成要素，共同揭示函數(shù)的操作機(jī)制與具體實(shí)現(xiàn)過程。函數(shù)調(diào)用調(diào)用函數(shù)時，依據(jù)函數(shù)名稱及其對應(yīng)的參數(shù)列表，進(jìn)而執(zhí)行程序流程的控制以及數(shù)據(jù)的處理工作。函數(shù)返回值函數(shù)執(zhí)行完畢后可以通過return語句返回一個值，該值可以作為其他函數(shù)的輸入或程序輸出的結(jié)果。函數(shù)定義和調(diào)用方法25值傳遞實(shí)際參數(shù)的值被復(fù)制到形式參數(shù)中，而形式參數(shù)的任何變動都不會對實(shí)際參數(shù)產(chǎn)生影響。地址傳遞將實(shí)際參數(shù)的地址傳遞給形式參數(shù)，形式參數(shù)通過指針訪問實(shí)際參數(shù)的值，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳遞。引用傳遞傳遞實(shí)際參數(shù)至形式參數(shù)時，形式參數(shù)與實(shí)際參數(shù)共用相同的內(nèi)存位置，從而能直接修改數(shù)據(jù)。函數(shù)參數(shù)傳遞機(jī)制2601局部變量函數(shù)內(nèi)定義的變量僅在函數(shù)作用域內(nèi)有效，函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后，這些變量會自動被釋放。02全局變量函數(shù)外部定義的變量，可在整個程序中通用，但同時需留意命名重復(fù)和作用域相關(guān)的問題。03變量作用域變量的作用域指的是變量在程序中的可見性和生命周期，包括局部作用域和全局作用域。局部變量和全局變量作用域規(guī)則27函數(shù)嵌套調(diào)用及遞歸實(shí)現(xiàn)方法函數(shù)嵌套調(diào)用函數(shù)可以內(nèi)部調(diào)用其他函數(shù)，從而構(gòu)建起嵌套調(diào)用的結(jié)構(gòu)，這有助于實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的程序邏輯。遞歸實(shí)現(xiàn)方法遞歸技術(shù)涉及函數(shù)的自身調(diào)用，用于解決特定問題，關(guān)鍵在于確立終止條件和深度限制。2806指針與動態(tài)內(nèi)存管理29指針概念及基本操作指針定義指針是具有特殊性質(zhì)的變量，其功能在于存放其他變量的內(nèi)存位置，而非直接存儲數(shù)值。指針賦值可以使用賦值運(yùn)算符將變量的地址賦值給指針變量，例如：`p=&x;`，表示將變量x的地址賦值給指針變量p。指針聲明在C語言編程中，指針變量必須首先被聲明，例如：定義一個指向整數(shù)的指針`int*p;`，用來表示創(chuàng)建了一個指向整型數(shù)據(jù)的指針p。指針取值使用間接引用運(yùn)算符`*`可以獲取指針指向的變量的值，例如：`*p=10;`，表示將10賦值給指針p指向的變量。30值傳遞將變量的值作為參數(shù)傳遞給函數(shù)，函數(shù)內(nèi)部對參數(shù)的修改不會影響原始變量的值。地址傳遞將變量的地址作為參數(shù)傳遞給函數(shù)，函數(shù)內(nèi)部可以通過指針直接修改原始變量的值。引用傳遞通過指針實(shí)現(xiàn)類似引用傳遞的效果，可以在函數(shù)內(nèi)部修改原始變量的值。指針作為函數(shù)參數(shù)傳遞方法31動態(tài)內(nèi)存分配使用`malloc()`、`calloc()`等函數(shù)在堆區(qū)動態(tài)分配內(nèi)存空間。內(nèi)存分配失敗處理確保`malloc()`和其他相關(guān)函數(shù)的輸出正確檢查，以確認(rèn)內(nèi)存分配是否順利，若分配失敗，則實(shí)施必要對策。內(nèi)存空間釋放調(diào)用`free()`函數(shù)以解除先前分配的內(nèi)存占用，避免出現(xiàn)內(nèi)存泄露問題。動態(tài)內(nèi)存分配和管理方法32指針數(shù)組指針數(shù)組和指向指針的指針應(yīng)用舉例數(shù)組元素均為指針型，可保存若干變量的內(nèi)存地址。指向指針的指針二級指針能夠指向指針數(shù)組或指向指針的變量，從而支持更高級的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作。實(shí)現(xiàn)字符串?dāng)?shù)組、二維數(shù)組的動態(tài)內(nèi)存分配和管理等。應(yīng)用舉例3307結(jié)構(gòu)體、共用體和枚舉類型34結(jié)構(gòu)體類型定義通過`struct`關(guān)鍵詞來聲明一個結(jié)構(gòu)體，隨后緊接結(jié)構(gòu)體名稱及成員列表，成員項(xiàng)之間以逗號隔開。變量聲明方法在指定結(jié)構(gòu)體類型之后，可以創(chuàng)建該類型的實(shí)例。創(chuàng)建變量時，需包含類型標(biāo)識和變量名，通過`struct`關(guān)鍵字和結(jié)構(gòu)體名來識別其類型。結(jié)構(gòu)體類型定義和變量聲明方法35初始化方法在定義結(jié)構(gòu)體變量時，可以直接對其進(jìn)行初始化。通過使用大括號`{}`將初始化值列出來，按照結(jié)構(gòu)體成員的順序，將列表中的值逐一分配給相應(yīng)的成員。成員訪問方法訪問結(jié)構(gòu)體成員的值可以通過使用`.`運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)，只需將變量名與成員名用`.`連接即可。結(jié)構(gòu)體變量初始化及成員訪問方法36共用體類型定義及使用場景介紹定義共用體類型時，需使用`union`關(guān)鍵字，緊隨其后的是共用體名稱和成員列表，成員間以逗號分隔。共用體是一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，能夠在同一內(nèi)存位置存儲多種數(shù)據(jù)類型的值。類型定義共用體適用于內(nèi)存節(jié)省的場景。若多個變量不會同時存在，則可將它們放置于同一共用體中，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存空間的共享。使用場景37VS枚舉類型可通過`enum`關(guān)鍵字創(chuàng)建，后跟類型名及枚舉常量序列，常量間以逗號分隔。此自定義類型包含一系列命名的整型常量。使用場景枚舉類型適用于定義一組具有特定值的數(shù)據(jù)集合。采用枚舉類型可以提升代碼的易讀性和維護(hù)度，并降低因使用硬編碼數(shù)字常量（魔數(shù)）所導(dǎo)致的問題。類型定義枚舉類型定義及使用場景介紹3808文件操作與數(shù)據(jù)處理39數(shù)據(jù)集合，以外部介質(zhì)為載體，構(gòu)成文件，成為程序設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲與處理手段。文件可按性質(zhì)和用途分為文本文件與二進(jìn)制文件；按存取方式，則可區(qū)分為順序文件與隨機(jī)文件。文件概念文件分類文件概述及分類方法介紹40打開文件時，fopen()函數(shù)的使用需明確文件名及模式（例如："r"用于讀取，"w"用于寫入）。文件打開使用fclose()函數(shù)關(guān)閉文件，釋放相關(guān)資源。文件關(guān)閉使用fscanf()、fgets()等函數(shù)從文件中讀取數(shù)據(jù)。文件讀取通過fprintf()、fputs()等函數(shù)向文件寫入信息。文件寫入文件打開、關(guān)閉和讀寫操作實(shí)現(xiàn)方法41文件定位函數(shù)使用方法介紹fseek(