《C语言的程序结构》课件

语言的程序结构C了解C语言程序的基本构成和组织形式,有助于更好地掌握编程技能从程序的基本组成单元到控制流程,全面介绍C语言程序的结构特点语言基本概念C语言的历史语言的特点C C12C语言由贝尔实验室的丹尼C语言是一种简单、高效、斯·里奇在1972年开发,是一灵活的语言,广泛应用于系统种通用的、高级的编程语编程、嵌入式开发等领域言语言的发展语言的应用C C34C语言经过多年的发展和优C语言被广泛应用于操作系化,已经成为软件开发中不可统、数据库、网络通信等各或缺的重要工具个领域的软件开发程序的组成部分主函数函数定义每个C语言程序都必须有一个C语言采用函数式编程,程序被名为main的主函数,作为程序分解成各种功能性的函数的入口点变量声明语句块用于存储程序运行过程中需要由一系列语句组成,用于实现程使用的数据,包括局部变量和全序的逻辑控制和数据处理局变量进程和线程进程线程进程是操作系统中执行的独立应用程序或任务每个进程都有线程是进程中的一个执行单元一个进程可以包含多个线程,自己的内存空间、资源和执行线程进程可以创建、管理和终它们共享进程的资源,但有各自的执行栈和寄存器线程可以止线程并行执行,提高程序的并发性和响应性标识符与关键字标识符标识符是编程语言中用于命名变量、函数和其他元素的名称它们必须遵循特定的命名规则和规范关键字关键字是编程语言中具有特殊含义的保留字它们用于定义语言的语法结构和功能程序员不能将它们用作标识符命名规范良好的命名习惯可以提高代码的可读性和可维护性遵循统一的命名规范是编写高质量代码的重要基础数据类型整数类型浮点数类型字符类型C语言提供了多种整数类型,如char、float和double是C语言中常用的浮点数类char类型用于存储单个字符,占1字节空short、int、long等,用于存储各种大小的型,用于存储小数值float占4字间字符既可以是字母、数字,也可以是整数值开发者可根据需要选择合适的节,double占8字节,精度依次增加各种符号整数类型常量和变量常量变量常量是固定的值,不能在程序运变量是可以在程序运行时改变行时被修改它们为代码提供值的容器它们允许代码动态了稳定性和可维护性地处理和操作数据命名规则初始化常量和变量都需遵循C语言的在使用常量和变量之前,需要先命名规则,如区分大小写、不能进行合理的初始化赋值,确保程以数字开头等序正确运行运算符与表达式算术运算符关系运算符逻辑运算符C语言提供常见的四则运算符号,如加减乘C语言还有多种比较大小的运算符,如大C语言提供了逻辑与、或和非等运除,支持复杂的表达式计算开发者可以于、小于、等于等这些运算符通常用算符,用于处理布尔类型的数据和复杂的根据需求自由组合运算符于控制流语句的条件判断逻辑判断顺序结构编写顺序语句1依次执行每条语句确定执行次序2按照代码编写的先后顺序避免冲突影响3确保每条语句得到正确执行顺序结构是最基本的程序结构形式,按照代码编写的先后顺序依次执行每条语句程序员需要确保每条语句都能正确执行,避免由于执行顺序的冲突而影响程序的正常运行选择结构语句if1根据条件判断执行不同的操作语句switch2根据多个条件分支执行不同的操作三元运算符3简洁的条件判断语句选择结构是程序控制流的重要组成部分,它根据特定的条件判断执行不同的代码块C语言提供了if语句和switch语句两种主要的选择结构,同时也支持简洁的三元运算符合理使用选择结构能够让程序逻辑更加清晰,提高代码的可读性和可维护性循环结构while循环当满足某个条件时反复执行一段代码块适用于不确定循环次数的情况for循环当明确知道循环次数时使用通过初始化、条件判断和增量操作来控制循环do-while循环先执行一次循环体,然后再判断条件至少会执行一次循环循环控制语句使用break和continue语句可以控制循环的流程,实现更灵活的循环操作函数定义与调用函数定义函数重载定义函数格式包括函数返回类型、函数名称、形式参数列表和函数体可在同一作用域内，可以定义具有相同名称但参数列表不同的多个函数编以使用关键字void表示无返回值译器会根据实参自动选择合适的函数版本123函数调用在程序中调用函数时，需要传递实际参数列表当参数个数和类型匹配时，可以得到正确的执行结果函数参数传递值传递引用传递12函数调用时，实参的值被复函数调用时，实参的地址被制到形参中对形参的修改传递给形参对形参的修改不会影响实参会影响实参数组作为参数指针作为参数34数组作为参数时，会退化为指针可用于实现引用传递指针，需要额外传递数组长通过指针可修改原变量的度值局部变量与全局变量变量作用域局部变量仅在定义它的函数或代码块内有效，而全局变量可在整个程序中访问变量生命周期局部变量在函数调用结束时会被销毁，而全局变量在整个程序运行期间一直存在内存分配局部变量分配在栈上，全局变量分配在静态存储区，这影响读写速度和内存占用数组定义与初始化遍历与操作多维数组数组与指针数组是一种存储同种类型元使用循环可遍历数组元素除了一维数组，C语言还支数组名实际上是指向数组首素的线性数据结构它有固常见操作包括元素赋值、查持多维数组二维数组类似元素的指针利用指针运算定长度，可通过下标访问元找、排序等数组提供灵活于二维表格，可用于存储矩可方便地访问数组各个元素数组可在声明时初始的存储和处理能力，是C语阵、图像等数据多维数组素数组和指针在C语言编化，也可通过循环赋值言程序设计的基础之一可嵌套使用，应用广泛程中密切相关字符串操作字符串表示字符串处理函数字符串在C语言中通常由一个C标准库提供了一系列字符串字符数组表示,以空字符\0结处理函数,如strlen、strcpy、尾strcat等字符串输入输出字符串比较可以使用gets/fgets读取字符使用strcmp函数可以比较两个串,printf/fprintf输出字符串字符串的大小关系指针基础指针概念指针声明12指针是一个变量，用于存储在C语言中，通过在变量类内存地址它可以指向程序型前加*来声明指针变量中的其他变量或数据例如int*p;间接引用NULL指针34使用解引用运算符*可以间NULL是一个特殊的指针值，接访问指针指向的内存位表示该指针没有指向任何有置效的内存地址指针与数组相互关联指针运算数组遍历动态内存指针与数组在C语言中密切可对指针执行递增、递减等使用指针遍历数组比使用下指针还可用于动态分配内存相关数组名可隐式转换为运算,以访问数组中的下一标更方便高效通过递增指空间,以存储大小未知的数指向首元素的指针通过指个/上一个元素指针加减针,可以顺序访问数组中的组通过malloc等函数分针可以访问和操作数组元整数也可访问任意位置的元所有元素配内存,再用指针访问素素动态内存分配动态内存分配malloc函数free函数动态内存分配是C语言中重要的概念,它允malloc函数是动态内存分配的主要工具,当不再需要动态分配的内存时,可以使用许在程序运行时动态地申请、使用和释它根据指定的内存大小从系统中分配一free函数将其释放回操作系统,以供其他放内存空间这为程序提供了更大的灵块连续的内存空间,并返回指向该内存块程序使用,避免内存泄漏活性和内存管理能力的指针结构体数据结构化结构体允许将不同类型的数据元素组织在一起,形成复杂数据类型,提高代码的可读性和可维护性元素组合结构体中可以包含多种不同的数据类型,如整型、浮点型、字符串等,实现数据的复合存储内存分配结构体在内存中以连续的方式进行存储,可以有效利用内存空间,提高数据访问效率联合体什么是联合体联合体的应用场景联合体的访问联合体的限制联合体是一种特殊的数据类联合体常用于节省内存,比可以通过联合体名称访问整联合体的局限性在于,一次型,它允许在同一内存空间如在网络通信中存储不同类个联合体,或使用联合体成只能访问一个成员如果需内存储不同类型的数据与型的数据它还可用于解释员名称访问单个成员需注要同时访问多个成员,需要结构体不同,联合体中的成二进制数据,如文件头信意联合体的大小取决于最大使用其他数据结构员共享同一块存储空间息成员的大小枚举类型定义明确的集合便于比较和赋值枚举类型允许定义一组预设的常量值,比如不同的季节或星期几这在比较和赋值时,枚举类型能确保只使用已定义的合法值,避免出提高了代码的可读性和安全性错内存高效存储语义化表达枚举类型通常占用较小的内存空间,比整数类型更加高效使用枚举类型可以更好地表达代码的含义和意图,提高代码的可读性程序编译过程预处理1对源代码进行文本替换和宏定义展开编译2将预处理后的代码翻译成汇编语言汇编3将汇编语言转换为机器可执行指令链接4将多个目标文件链接成可执行程序加载5将可执行程序加载至内存并执行C语言程序从源代码到可执行程序有五个基本步骤:预处理、编译、汇编、链接和加载每个步骤都有自己的独特任务,共同完成了整个编译过程这种分步式的编译方式提高了代码的可维护性和可重用性预处理指令宏定义包含文件使用#define指令可以定义简单的常使用#include指令可以把头文件中量或复杂的宏这些预处理指令在的内容插入到当前源文件中这样编译时被展开替换可以引入函数声明、宏定义等条件编译其他指令#if、#ifdef、#ifndef等指令可以实C语言还提供了#line、#error、现有条件地编译某些代码块,根据不#pragma等其他预处理指令,用于控同的环境做出调整制编译过程编译器与链接器编译器链接器编译链编译器负责将高级编程语言代码转换为链接器负责将多个目标文件合并成一个编译器和链接器共同构成了从源代码到可执行的机器码,是程序编译过程的核心可执行程序,解决引用外部符号的问题可执行程序的编译链,每一步都发挥着不组件可或缺的作用头文件与源文件头文件源文件Header FilesSource Files12头文件包含函数原型、常量源文件包含函数定义和执行定义和结构体声明等，为编逻辑，由编译器编译生成目译器提供所需的信息标文件编译与链接模块化设计34编译器将源文件编译为目标将程序划分为多个模块有助文件，链接器将目标文件和于代码复用和维护，头文件库文件链接生成可执行程和源文件是实现模块化的基序础编程规范与调试编程规范调试技巧编写高质量的代码需要遵循严格的编程规范,如命名规范、注调试是编程中不可或缺的一环使用断点调试、日志记录、单释规范、代码格式规范等这有助于提高代码的可读性和可维元测试等技巧可以有效发现和定位代码中的错误及时发现并护性修复问题是编写出优质软件的关键错误处理常见错误类型异常处理12包括语法错误、逻辑错误、使用try-catch语句捕获并处运行时错误等,需要采取针对理可预见的异常,确保程序的性的调试与修复措施健壮性和可靠性错误调试错误日志34利用断点调试、打印输出等记录程序运行过程中的错误手段跟踪程序运行过程,快速信息,有助于事后分析和问题定位和修复错误排查库函数使用标准库函数自定义函数C语言提供了丰富的标准库函数,涵盖了输入输出、数学运算、字符除了标准库函数,开发者还可以根据具体需求自行定义函数这些自串操作等各种常用功能合理使用这些函数能大大提高开发效率定义函数有助于增强代码的模块化和可重用性函数参数函数返回值函数的参数传递方式包括值传递和引用传递,合理选择可以提高函数函数返回值能够将计算结果反馈给调用者,是实现功能的关键设计的灵活性和效率良好的返回值有助于增强代码的可读性和可维护性综合案例分析在本节课中,我们将通过一个完整的C语言程序案例来综合应用之前学习的各种语言结构和特性这个案例涵盖了程序的输入输出、控制流程、数组操作、函数调用等多个方面,让学生体验一个完整的C语言编程过程通过这个综合案例,学生不仅能够巩固之前学习的知识点,还能学会如何设计程序结构、编写程序逻辑、调试和优化程序等实际编程技能课程总结通过本课程的学习,我们系统地掌握了C语言的基础知识和编程要点从程序结构、基本概念、语法结构到高级功能,均有详细介绍希望同学们能够熟练运用C语言进行实际编程,并将其应用于更广泛的领域。