《C语言教程课件pt》课件

语言教程课件C欢迎来到语言编程教程本课程将带领大家从零基础开始，系统学习语言C C的核心概念和实际应用语言作为计算机科学领域最重要的编程语言之一，C是学习其他高级语言的基础第一章语言概述C1年代1940机器语言和汇编语言的出现，计算机编程的起始阶段2年代1950和等高级语言的诞生，编程语言开始走向成熟FORTRAN COBOL3年代1970语言在贝尔实验室诞生，为现代编程语言奠定基础C年代至今

1980、、等现代语言发展，编程范式多元化C++Java Python语言的特点C跨平台移植性强语言编写的程序可以在不同操作系统和硬件平台上运行，具有优秀的可移C植性简洁高效语法简洁明了，运行效率高，生成的机器代码紧凑，执行速度快结构化编程支持模块化设计，程序结构清晰，便于维护和调试底层操作能力能够直接操作内存和硬件，提供了丰富的指针操作功能语言的这些特点使它既适合系统级编程，也适合应用程序开发它的高效性和灵C活性让程序员能够编写出性能优秀、资源占用少的程序语言的应用领域C操作系统开发嵌入式系统桌面应用软件、从智能家电到汽车许多知名的桌面应Linux等主流电子，语言在嵌用程序如图像处理Windows C操作系统的内核都入式设备开发中应软件、数据库管理采用语言编写，用广泛，资源占用系统等都使用语C C体现了其在系统编少且性能稳定言开发程中的重要地位游戏引擎开发游戏引擎和实3D时渲染系统对性能要求极高，语言C成为首选开发语言计算机与程序程序的本质程序与硬件的关系程序是一系列指令的集合，用于告诉计算机如何执行特定的任程序需要通过操作系统与硬件进行交互执行程序指令，CPU务它是人与计算机沟通的桥梁，将人类的思维逻辑转化为机器内存存储程序数据，输入输出设备处理用户交互能够理解的指令序列良好的程序设计需要考虑硬件资源的合理利用，确保程序运行的每个程序都包含数据处理、控制流程和用户交互等基本要素，通稳定性和效率编译器将高级语言转换为机器码，实现程序与硬过这些要素的组合实现复杂的功能件的有效对接语言字符集与标识符C基本字符类型标识符命名规则语言字符集包括个英文字母（大标识符用于命名变量、函数、数组等程C26小写）、个数字（）、特殊字序元素，必须遵循严格的命名规范100-9符（如、、、等）以及空格、制+-*/•只能包含字母、数字和下划线表符等空白字符•必须以字母或下划线开头•字母A-Z,a-z区分大小写••数字0-9•不能使用关键字•特殊符号等+-*/=命名建议良好的命名习惯能提高代码可读性建议使用有意义的名称，采用驼峰命名法或下划线分隔法•变量名应简洁明了•函数名应体现功能常量名通常全大写•程序的基本结构C函数main程序执行的入口点头文件包含引入标准库和自定义头文件预处理指令宏定义和条件编译程序的基本结构遵循层次化的组织方式预处理指令位于程序顶部，负责处理宏定义和文件包含头文件包含为程序提供必要的函数声C明和常量定义函数是程序的核心，包含了主要的执行逻辑main一个完整的程序还可能包含其他函数定义、全局变量声明以及各种数据结构定义这种结构化的设计使得程序易于理解、维护和扩展C编辑、编译与连接源代码编辑使用文本编辑器或编写源文件，包含程序的完整逻辑和算法实现IDE.c预处理阶段处理、等预处理指令，生成纯代码文件#include#define C编译阶段将预处理后的源代码转换为汇编代码，然后生成机器码目标文件.o链接阶段将目标文件与库文件链接，生成可执行程序或无扩展名文件.exe整个编译过程确保了源代码的正确转换和优化现代编译器还会进行代码优化，提高程序的执行效率理解这个过程有助于程序员更好地调试程序和优化性能语言开发环境介绍C选择合适的开发环境对学习语言至关重要初学者推荐使用或，它们安装简单、界面友好专业开发者可以C Dev-C++Code::Blocks选择、等功能更强大的Visual StudioCLion IDE良好的开发环境应该提供语法高亮、自动补全、调试功能和项目管理等特性这些工具能显著提高编程效率，减少语法错误，让程序员专注于算法逻辑的实现第章数据类型与变量2整型浮点型int float存储整数值，通常占用字节内存，范存储小数值，占用字节，精度约为446-围约为亿到亿位有效数字-21217双精度字符型double char高精度浮点数，占用字节，精度约为存储单个字符，占用字节，可表示81位有效数字码范围内的字符15-16ASCII变量是程序中用于存储数据的基本单元在使用变量前必须先声明其类型，这样编译器就知道为变量分配多少内存空间合理选择数据类型能够优化内存使用，提高程序运行效率常量与常量定义宏定义关键字#define const使用预处理器进行文本替换，在编译前将宏名替换为对应的值定义只读变量，在运行时占用内存空间，具有数据类型，可以进不占用内存空间，替换过程发生在预处理阶段行类型检查变量在初始化后不能修改其值#define const适用于定义数值常量、字符串常量和简单的函数宏例如定义的常量有作用域限制，可以是全局或局部的例如const，程序中所有都会被替换为，这样定义的具有类型#define PI

3.14159PI constfloat PI=

3.14159PI float

3.14159选择还是取决于具体需求适合简单的数值替换，而适合需要类型安全和作用域控制的场合在现代编#define const#define constC程中，建议优先使用以获得更好的类型安全性const运算符与表达式运算符类型符号优先级功能说明算术运算符高基本数学运算+-*/%关系运算符中比较操作====!=逻辑运算符中低逻辑判断||!赋值运算符最低赋值操作=+=-=*=/=运算符优先级决定了表达式的计算顺序掌握运算符优先级有助于编写正确的表达式，避免逻辑错误当优先级相同时，通常按照从左到右的顺序计算复杂表达式可以使用括号来明确计算顺序，提高代码可读性建议在编写复杂表达式时合理使用括号，即使不是必需的，也能让代码更容易理解输入与输出函数详解printf是标准输出函数，支持格式化输出用于整数，用于浮点printf%d%f数，用于字符，用于字符串控制小数位数可以使用等格式%c%s%.2f函数使用scanf是标准输入函数，用于从键盘读取数据使用时要注意格式符scanf与变量类型匹配，整型变量前需要加取地址符字符串输入不需要符号输入输出技巧可以控制输出格式，如字段宽度、对齐方式等读取printf scanf字符串时遇到空格会停止，可以使用函数或的gets scanf%[^\n]格式读取包含空格的字符串第章顺序结构程序设计3程序开始程序从函数开始执行main数据输入使用等函数获取用户输入scanf数据处理按照算法逻辑处理输入的数据结果输出使用函数显示处理结果printf顺序结构是最基本的程序结构，程序按照代码编写的顺序从上到下依次执行这种结构适合处理简单的计算问题，如数学公式计算、单位转换、简单的数据处理等在顺序结构中，每条语句都会被执行一次且仅执行一次程序的执行流程是线性的，没有跳转和重复理解顺序结构是学习其他程序结构的基础第章选择结构4条件判断真值分支程序根据给定条件进行真假判断，决定当条件为真时执行的代码块，实现特定执行路径功能分支合并假值分支不同分支执行完毕后，程序流程重新汇当条件为假时执行的代码块，提供备选合方案选择结构允许程序根据不同条件执行不同的代码块，是程序实现智能决策的基础、、等语句提供了灵活的条件控制机if elseswitch制语句详解if单分支语句if只有一个执行分支，当条件为真时执行块内的代码，条件为假时跳过适if用于简单的条件判断场景双分支语句if-else包含两个执行分支，条件为真执行块，条件为假执行块确保在任何if else情况下都有相应的处理逻辑多分支语句if-else if可以处理多个条件的复杂判断，从上到下依次检查条件，执行第一个为真的分支后跳出整个结构嵌套语句if语句内部可以包含其他语句，实现复杂的条件逻辑注意保持良好的缩if if进以提高代码可读性语句用法switch表达式求值计算后括号内表达式的值switch匹配case将表达式值与各标签比较case执行分支找到匹配的后执行对应代码case跳出break使用语句退出结构break switch语句适用于多个离散值的选择判断，比多重更高效简洁每个后应该使用语句，否则会继续执行下一个的代码（贯穿效应）switch if-else casebreak casedefault分支处理所有未匹配的情况，类似于的作用else表达式必须是整型、字符型或枚举类型，不能使用浮点数或字符串标签必须是常量表达式，不能是变量合理使用语句能让代码更清晰易读switch caseswitch第章循环结构5循环循环while do-while先判断条件再执行循环体，条件为假时可先执行循环体再判断条件，至少执行一能一次都不执行适用于循环次数不确定次适用于需要先执行后判断的场景的情况•出口条件循环•入口条件循环•至少执行次1•可能执行0次•适合菜单式程序•适合条件驱动的循环循环for最紧凑的循环形式，包含初始化、条件判断和更新三部分适用于循环次数确定的情况•计数循环首选•结构紧凑清晰•便于控制循环变量循环嵌套是指在一个循环内部包含另一个循环，常用于处理二维数组、矩阵运算等复杂问题嵌套层数越多，时间复杂度越高，需要合理设计以避免性能问题循环详解for3循环组成部分初始化表达式、条件表达式、更新表达式1执行次数初始化表达式只在循环开始时执行一次N条件检查每次循环前都会检查条件表达式N变量更新每次循环结束后执行更新表达式循环是计数循环的最佳选择，其紧凑的语法将循环控制的三个要素集中在一行初始化部分可以声明循环变量，条件部分控制循环的继续或结束，for更新部分通常用于修改循环变量的值循环的任何一个部分都可以为空，但分号不能省略空的循环创建无限循环可以在循环体内使用语句提前退出循环，或使用for forfor;;break语句跳过当前迭代continue与while do-while循环特点循环特点while do-while循环在每次执行前先检查条件，如果条件为假，循环体可循环先执行循环体，再检查条件，保证循环体至少执while do-while能一次都不执行这种特性使得循环特别适合处理不确定行一次这种特性在某些场景下非常有用while次数的循环最典型的应用是菜单驱动程序，用户至少要看到一次菜单才能选典型应用场景包括文件读取、用户输入验证、搜索算法等在这择另外，在需要先获取数据再判断是否继续的场景中也很实些场合中，循环的执行次数取决于外部条件或数据状态用无限循环的安全写法需要特别注意应该在循环体内提供明确的退出条件，使用语句或语句确保程序能够正常结束避break return免创建真正的死循环，这会导致程序无响应和break continue语句break立即终止当前循环，跳转到循环结构之后的第一条语句在嵌套循环中，只终break止最内层的循环语句continue跳过当前循环迭代的剩余部分，直接进入下一次循环的条件判断不会终止整个循环语句return立即退出当前函数，将控制权返回给调用者可以带返回值，也可以不带返回值（函数）void应用场景对比用于提前结束循环，用于跳过特定条件，用于函数返回合理break continuereturn使用这些语句能优化程序逻辑这三个控制语句各有其特定的使用场景常用于在找到目标值后提前结束搜索，用于break continue跳过不符合条件的数据，用于函数的正常或异常退出理解它们的区别有助于编写更高效的程return序循环结构案例百钱买百鸡问题是中国古代著名的数学问题用钱买只鸡，公鸡钱一只，母鸡钱一只，小鸡钱三只使用三重循环可以100100531枚举所有可能的组合，找出满足条件的解九九乘法表是循环嵌套的经典案例外层循环控制被乘数，内层循环控制乘数，通过控制内层循环的范围可以输出下三角形式的乘法表这个例子很好地展示了双重循环的应用和格式化输出的技巧第章数组6数组元素相同类型数据的集合索引访问通过下标访问数组元素连续存储在内存中连续分配空间一维数组是最基本的数据结构，用于存储一系列相同类型的数据数组名表示数组的首地址，数组下标从开始数组的长度在声明时确0定，运行时不能改变数组的边界检查是程序员的责任，语言不会自动检查数组越界访问超出数组范围的元素会导致不可预测的结果，甚至程序崩溃因此C在使用数组时要特别注意下标的范围数组初始化静态初始化动态初始化在声明数组时同时给出初始值，编译器会根据初始值的个数确定先声明数组，然后通过循环或逐个赋值的方式为数组元素赋值数组大小如果初始值个数少于数组大小，剩余元素自动初始化这种方式更灵活，可以根据程序运行时的条件确定数组的值为0例如这样声明会将前三个元素初始动态初始化常用于处理用户输入的数据或从文件读取的数据可int arr

[5]={1,2,3};化为、、，后两个元素自动初始化为以使用循环批量初始化，也可以根据特定算法计算每个元素1230for的值零初始化是一种特殊的初始化方式，可以将数组所有元素设置为使用这样的语法可以快速将整个数组清0int arr

[100]={0};零，这在很多算法中都很有用多维数组二维数组声明下标访问表示行列的二维数组，共访问第行第列的元素，下标都从int arr

[3]

[4]34arr[i][j]i j个元素开始120遍历方法内存布局使用双重循环遍历，外层控制行，内层控制按行优先顺序在内存中连续存储，行与行之列间紧密相邻二维数组在实际编程中应用广泛，如矩阵运算、图像处理、游戏地图等理解二维数组的内存布局有助于优化程序性能，按行访问比按列访问更高效多维数组的初始化可以使用嵌套的大括号，也可以按一维数组的方式连续赋值在函数间传递多维数组时，除第一维外，其他维度的大小必须明确指定字符数组与字符串字符数组定义字符数组是存储字符数据的数组，每个元素占用一个字节可以存储单个字符或字符序列，是处理文本数据的基础字符串概念字符串是以空字符结尾的字符数组空字符作为字符串结束标\0志，让程序知道字符串在哪里结束字符串长度不包括结尾的空字符初始化方法可以使用字符数组逐个字符初始化，也可以使用字符串字面量直接初始化编译器会自动在字符串末尾添加空字符字符串的输入输出需要特别注意读取字符串时遇到空格会停止，要读scanf取包含空格的字符串可以使用函数或函数输出字符串时会gets fgetsprintf自动在遇到空字符时停止字符串常用函数函数函数函数strlen strcpystrcmp计算字符串长度，返回复制字符串，将源字符比较两个字符串，按字字符串中字符的个数串的内容复制到目标字典序逐字符比较返回（不包括结尾的空字符串中目标数组必须值小于表示第一个字0符）时间复杂度为有足够的空间容纳源字符串小于第二个，等于，需要遍历整个字符串及其结尾的空字符表示相等，大于表On00符串示大于函数strcat连接字符串，将源字符串追加到目标字符串的末尾目标数组必须有足够空间容纳连接后的结果使用字符串函数时要特别注意内存安全确保目标数组有足够的空间，避免缓冲区溢出建议使用安全版本的函数如、等，这些函数可以限制操作的字符数量strncpy strncat第章函数基础7函数声明函数声明告诉编译器函数的名称、返回类型和参数类型通常放在程序开头或头文件中，用分号结尾函数定义函数定义包含函数的完整实现，包括函数头和函数体函数体用大括号括起来，包含具体的执行代码函数调用通过函数名和参数列表调用函数程序执行跳转到函数定义处，执行完毕后返回调用点继续执行返回值语句用于向调用者返回值并结束函数执行返回值的类型必须与函数声明的返回return类型匹配函数是程序模块化的基础，将复杂问题分解为若干个简单的子问题良好的函数设计应该功能单

一、接口清晰、可重用性强合理使用函数能提高代码的可读性和可维护性参数传递机制值传递地址传递将实参的值复制给形参，函数内部对形参的修改不会影响实参的传递变量的地址（指针），函数可以通过指针直接访问和修改原值这是语言默认的参数传递方式，适用于基本数据类型始数据常用于需要在函数中修改参数值的场景C地址传递效率高，特别适合传递数组或结构体等大型数据但需值传递的优点是安全性高，函数不会意外修改原始数据缺点是要小心处理，避免通过空指针访问内存导致程序崩溃对于大型数据结构，复制过程会消耗额外的内存和时间典型错误包括企图通过值传递修改实参、忘记在中使用符号、指针参数未初始化等理解参数传递机制是掌握语言函数的关scanfC键，直接影响程序的正确性和效率递归函数函数调用自身递归终止条件递归函数在执行过程中调用自己，形成函数必须有明确的终止条件，防止无限递归导致调用的嵌套结构栈溢出逐层返回调用栈管理达到终止条件后，函数逐层返回，释放栈空每次递归调用都会在栈中创建新的函数栈帧间斐波那契数列是递归的经典例子，其中，阶乘函数同样适合用递归实现×，其中Fn=Fn-1+Fn-2F0=0F1=1n!=n n-1!0!=1递归虽然代码简洁，但效率较低且可能导致栈溢出对于深度较大的递归，建议转换为迭代实现递归适合处理具有自相似结构的问题，如树遍历、分治算法等库函数调用标准库提供了丰富的预定义函数，大大简化了程序开发包含输入输出函数如、；包含数学函数如、stdio.h printfscanf math.h sin、；包含字符串处理函数；包含内存管理和类型转换函数cos sqrtstring.h stdlib.h使用库函数前必须包含相应的头文件头文件包含函数声明和宏定义，告诉编译器函数的接口信息链接时，编译器会自动链接标准库，无需额外配置熟练掌握常用库函数能显著提高编程效率变量作用域与存储类型存储类型作用域生命周期存储位置局部函数执行期间栈auto局部全局程序整个运行静态存储区static/期全局程序整个运行静态存储区extern期局部函数执行期间寄存器栈register/局部变量在函数内部声明，只在该函数内可见，函数结束时自动销毁全局变量在所有函数外部声明，整个程序都可以访问，程序结束时才销毁关键字改变变量的存储方式和生命周期静态局部变量在函数间保持其值，static静态全局变量限制其作用域在当前源文件内合理使用存储类型能优化程序性能和内存使用第章指针基础8内存地址概念每个变量在内存中都有唯一的地址，地址是内存位置的标识符，通常用十六进制表示指针变量声明指针是存储其他变量地址的变量，声明时使用号，如表示是指向整型*int*p p的指针指针与变量关系操作符获取变量地址，操作符通过指针访问指向的值，这两个操作互为逆*运算指针间接访问通过指针可以间接访问和修改其指向的变量值，实现了数据的间接引用指针是语言最强大也最容易出错的特性正确理解指针的概念是掌握语言的关键指针提C C供了灵活的内存访问方式，但也要求程序员具备良好的内存管理意识指针运算41指针加法步长字符指针步长整型指针实际移动个字节字符指针移动个字节+14+1180双精度指针步长空指针值指针移动个字节指针的值，不指向任何有效内存double+18NULL指针运算的步长取决于指针所指向的数据类型大小指针加减运算会自动考虑数据类型的字节数，这使得指针能够正确地在数组中移动两个同类型指针相减得到它们之间的元素个数指针与数组有着密切的联系数组名实际上是一个指向数组首元素的常量指针通过指针可以遍历数组，等价于这种等价性是语言灵活性的重要体现ptr[i]*ptr+i C指针与函数指针返回值数组参数传递函数可以返回指针，但要避免返回局部变量的指针作为参数数组作为函数参数时，实际传递的是数组首元地址返回的指针应该指向静态变量、全局变将指针传递给函数，函数可以通过指针修改原素的地址函数内部对数组的修改会直接影响量或动态分配的内存始数据这是实现函数间数据交换的重要手段，原数组，因为操作的是同一块内存特别适用于需要返回多个值的场景使用指针作为函数参数时要注意空指针检查，避免通过指针访问内存传递数组时，同时传递数组大小是良好的编程习惯，防止数组越界访NULL问指针与数组应用一维数组指针遍历二维数组指针操作使用指针遍历一维数组比下标访问更高效指针可以直接移动到二维数组可以看作是一维数组的数组等价于arr[i][j]下一个元素，避免了重复的地址计算，理解这种等价关系有助于掌握多维数组的指针操**arr+i+j作示例然后通过访问并移动到下一个元素int*p=arr;*p++这种方式在处理大型数组时性能优势明显行指针和列指针的概念在处理二维数组时很重要可以使用指针的指针来处理二维数组，实现灵活的数据访问字符串指针是特殊的字符数组指针创建了一个指向字符串常量的指针，字符串存储在只读内存区域而char*str=Hello char创建了可修改的字符数组理解这种区别对于正确处理字符串很重要str[]=Hello指针的高级用法指向指针的指针二级指针，用于动态二维数组指针数组存储多个指针的数组结构函数指针指向函数的指针变量指向指针的指针（二级指针）常用于动态分配二维数组和实现复杂的数据结构声明方式为，通过访问最终的值在函数中int**pp**pp修改指针本身时，需要传递指针的地址指针数组是一个数组，其元素都是指针声明方式为，表示包含个整型指针的数组这种结构常用于存储多个字符串或int*arr

[10]10实现动态的数据结构指针数组为程序提供了极大的灵活性。