c 曾瑛教学课件

语言基础教学课件C曾瑛教授主讲为什么学习语言？C现代编程基石打开计算知识大门理论实践结合语言作为现代编程的基石，对后续编程语言的掌握语言，是打开计算机科学与技术大门的钥C C发展产生了深远影响理解C语言有助于掌握计匙，为学习操作系统、编译原理等高级课程奠定算机系统的底层原理坚实基础课程结构总览基础语法与数据类型掌握语言的基本语法规则、数据类型与变量定义，为编程打下坚实基础C控制结构与函数学习程序流程控制方法、函数定义与调用，提高代码组织能力指针与内存管理深入理解语言核心概念指针，掌握内存管理技巧C——结构体与文件操作学习复杂数据结构的定义与使用，以及文件读写技术综合案例与项目实践通过实际项目巩固所学知识，培养解决实际问题的能力第一章语言简介与环境搭建CC语言发展历史与应用领域语言由于年在贝尔实验室创建，最初用于操作系C DennisRitchie1972UNIX统开发如今广泛应用于操作系统开发、嵌入式系统、游戏引擎和高性能计算等领域常用开发环境介绍我们将学习配置、等主流，掌握编译器、链Code::Blocks VisualStudio IDE接器的基本工作原理，为后续开发打好基础编写第一个C程序从经典的程序开始，了解程序的基本结构、编译过程和执行Hello,World!C流程第一个程序C Hello,World!#include stdio.hint main{printf你好，世界！\n;return0;}这是一个简单的语言程序，它使用标准输入输出库函数在屏幕C printf上显示你好，世界！函数是程序的入口点，程序执行从这里main开始程序执行结果如上图所示通过这个简单的例子，我们可以了解程序的C基本结构包含头文件、定义函数、使用库函数、返回值等核心概main念第二章基本数据类型与变量整型int,short,long,long long浮点型float,double字符型char用于表示小数值，具有不同的精度用于表示单个字符，通常为1字节用于表示整数值，不同类型有不同的取值范单精度浮点数，通常为字节可表示字符集中的字符•float4•ASCII围•double双精度浮点数，通常为8字节•在中文环境下需要考虑编码问题通常为字节，范围约亿•int4±

2.1通常为字节，范围约万•short2±

3.2通常为或字节，视平台而定•long48变量声明与初始化常量与宏定义变量必须先声明后使用，可在声明时初始化使用const关键字或#define定义常量int a=10;//声明并初始化float b;//仅声明const doublePI=

3.14159;#define MAX_SIZE100b=

3.14;//后续初始化变量存储与内存模型栈与堆的基本概念栈自动分配释放内存，存储局部变量Stack堆程序员手动申请释放，存储动态分配的数据Heap变量生命周期与作用域全局变量程序整个运行期间存在，整个文件可见局部变量函数执行期间存在，仅在函数内可见静态变量程序整个运行期间存在，作用域受限变量命名规范与代码风格使用有意义的名称，遵循命名约定保持一致的代码格式和缩进风格养成良好的注释习惯，提高代码可读性第三章运算符与表达式算术运算符关系运算符逻辑运算符+加法==等于逻辑与-减法!=不等于||逻辑或*乘法小于!逻辑非/除法大于%取余=小于等于=大于等于运算符优先级与结合性C语言中运算符优先级从高到低大致为括号单目运算符算术运算符关系运算符逻辑运算符赋值运算符当优先级相同时，大多数运算符从左向右结合复合赋值与自增自减操作a+=5;//等价于a=a+5;b*=2;//等价于b=b*2;c++;//等价于c=c+1;--d;//等价于d=d-1;前缀++i和后缀i++自增操作的区别在于前缀先增加再使用，后缀先使用再增加典型错误解析运算符优先级导致的逻辑错误常见错误案例在C语言编程中，运算符优先级是初学者容易忽视的陷阱之一，导致程序逻辑与预期不符案例分析//错误写法if a5b10||c15printf条件满足\n;//正确写法if a5b10||c15printf条件满足\n;在第一个例子中，由于的优先级高于||，表达式会被解释为a5b10||c15，而非预期的a5b10||c15如何避免此类错误•养成使用括号明确表达优先级的习惯•不确定时查阅运算符优先级表•复杂表达式分解为多个简单表达式第四章流程控制语句条件语句循环语句跳转语句语句条件满足时执行循环已知循环次数跳出当前循环•if•for•break语句二选一执行循环未知循环次数跳过本次循环•if-else•while•continue多条件判断循环至少执行一次无条件跳转（慎用）•if-else if-else•do-while•goto语句多分支选择函数返回•switch•return循环嵌套与选择嵌套语言允许条件语句和循环语句相互嵌套，形成复杂的控制结构合理使用嵌套可以解决复杂问题，但嵌套层次过多会降低代码可读性建议控制嵌套C层次不超过层，必要时提取为独立函数3编程技巧在复杂条件判断中，将最可能为假的条件放在前面检查，可以提高程序效率for循环执行流程for循环基本结构for初始化;条件判断;更新{循环体语句;}执行顺序

1.执行初始化语句，仅执行一次

2.判断条件是否为真

3.若为真，执行循环体

4.执行更新语句

5.返回步骤2继续判断条件示例//计算1到10的和int sum=0;for int i=1;i=10;i++{sum+=i;}printf和为:%d\n,sum;第五章函数基础函数定义与调用参数传递方式函数返回值与递归函数函数是执行特定任务的代码块，可重复调用C语言中函数参数传递有两种方式函数可以返回单个值，类型由返回类型决定函数定义包括返回类型、函数名、参数列表和递归函数是直接或间接调用自身的函数，适合•值传递传递参数的副本，函数内部修改函数体解决具有递归特性的问题不影响原值递归必须有基本情况（停止条件）和递归情•指针传递传递参数的地址，函数内部可返回类型函数名参数类型参数况修改原值名,...{//函数体return返回值;}设计思路如何写出高质量函数？单一职责原则函数命名与注释规范代码复用与模块化思想一个函数应该只做一件事情，并且做好这良好的命名和注释是提高代码可读性的关编写可复用的函数，避免代码重复，提高件事情功能单一的函数易于理解、测试键开发效率和维护函数名应使用动词或动宾结构提取公共逻辑为独立函数••避免编写超级函数，承担过多责任•使用驼峰命名法或下划线命名法设计通用参数，增强函数适应性••当函数超过行时，考虑拆分•30-50函数注释应包含功能描述、参数说考虑函数的扩展性和可维护性••函数名应准确反映其功能明、返回值说明、使用示例•优秀的函数设计能够显著提高代码质量和开发效率在实际开发中，应当平衡函数的抽象程度与复杂性，既要追求代码复用，又要保证代码易于理解培养良好的函数设计能力是成为优秀程序员的必经之路第六章数组与字符串一维数组与多维数组字符串的存储与操作C语言中字符串以字符数组形式存储，末尾以\0空字符结束//一维数组定义int numbers

[5]={1,2,3,4,5};//二维数组定义intmatrix

[3]

[4]={{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,char str

[6]=Hello;//实际占6个字符，包括\0char str2[]=世界12}};;//编码问题需要注意常用字符串函数strlens获取字符串长度strcpydest,src复制字符串数组是存储同类型数据的连续内存空间，索引从0开始一维数组适合线性数据存储，多维数组适合表格数据存储strcatdest,src连接字符串strcmps1,s2比较字符串strstrs1,s2查找子串注意字符串操作容易引发缓冲区溢出问题建议使用安全版本函数如strncpy、strncat等，或者先检查缓冲区大小典型案例字符串反转程序设计问题描述编写一个函数，将输入的字符串反转例如，输入hello，输出olleh算法思路使用双指针法，一个指向字符串开头，一个指向字符串结尾，交换两个指针指向的字符，然后向中间移动，直到两指针相遇代码实现void reverseStringchar*str{int length=strlenstr;int i,j;char temp;for i=0,j=length-1;ij;i++,j--{temp=str[i];str[i]=str[j];str[j]=temp;}}使用示例int main{char str

[100];printf请输入一个字符串:;scanf%s,str;reverseStringstr;printf反转后的字符串:%s\n,str;return0;}这个例子展示了字符串操作、函数设计和简单算法的结合应用第七章指针详解123指针变量与指针运算指针与数组的关系指针与函数的结合使用指针是存储内存地址的变量通过指针可以间接访数组名本质上是一个指向数组第一个元素的常量指函数参数使用指针可以实现对原变量的修改问和修改内存中的数据针void swapint*a,int*b{intint a=10;int*p=a;//p存储a的地int arr

[5]={1,2,3,4,5};int*p=temp=*a;*a=*b;*b=址printf%d\n,*p;//输出10，*p表arr;//p指向arr

[0]printf%d%d\n,temp;}int main{int x=5,y=示取p指向的值arr

[2],*p+2;//两种方式访问第三个10;swapx,y;//传递x和y的地址元素printf%d%d\n,x,y;//输出105return0;}指针运算包括加减整数（移动指定数量的元素）、数组指针和指针数组是两个不同的概念，前者是指指针相减（计算元素间距离）等向数组的指针，后者是存储指针的数组函数指针可以指向函数，实现回调机制和函数表等高级特性指针常见陷阱与调试技巧野指针问题野指针是指向未知或已释放内存的指针，使用野指针会导致不可预期的行为或程序崩溃•常见原因使用未初始化指针、使用已释放内存的指针•预防措施指针初始化为NULL、释放后置NULL空指针与悬挂指针空指针NULL用于表示指针不指向任何有效对象悬挂指针是指向已释放内存的指针•使用指针前检查是否为NULL•释放内存后立即将指针置为NULL内存泄漏与内存越界内存泄漏是指程序分配的内存没有及时释放内存越界是指访问数组或内存块范围之外的内存•使用工具如Valgrind检测内存泄漏•养成配对使用malloc/free的习惯•访问数组前检查索引有效性指针错误通常导致程序崩溃或产生难以察觉的错误培养良好的指针使用习惯，掌握调试技巧，是提高程序健壮性的关键第八章结构体与共用体结构体定义与使用结构体数组与指针结构体是C语言中组织不同类型数据的方式，可以将多个相关变量组合成一个整体//结构体数组struct Studentclass

[50];//结构体指针struct Student*p=s1;printf%s的年龄是%d\n,p-name,p-age;//等价于*p.name,*p.age//结构体定义struct Student{char name

[50];int age;float score;};//结构体变量声明和初始化struct Students1={张三,20,

85.5};//访问结构体成员printf%s的年龄是%d，成绩是%.1f\n,s

1.name,s

1.age,s

1.score;共用体与枚举类型共用体union允许在同一内存位置存储不同数据类型的变量，节省内存空间//共用体定义union Data{inti;float f;char str

[20];};//枚举类型enum Days{MON=1,TUE,WED,THU,FRI,SAT,SUN};结构体对齐typedef的使用嵌套结构体编译器会对结构体成员进行内存对齐，以提高访问效率，但会增加内存占用使用typedef可以为结构体定义别名，简化结构体变量的声明结构体成员可以是另一个结构体，形成嵌套结构，便于组织复杂数据第九章文件操作基础文件的打开与关闭文件指针与错误处理文件指针用于跟踪文件中的当前位置FILE*fp;//文件指针//打开文件fp=fopendata.txt,r;//只读•fseek移动文件指针到指定位置模式if fp==NULL{printf文件打开失败\n;return-1;}//文件处理...//关闭文件fclosefp;•ftell获取当前文件指针位置•rewind将文件指针重置到文件开头•ferror检查文件操作是否出错•feof检查是否到达文件末尾文件读写函数•字符级操作fgetc,fputc•字符串操作fgets,fputs•格式化读写fscanf,fprintf•二进制读写fread,fwrite文件打开模式r只读模式，文件必须存在w只写模式，若文件存在则清空，不存在则创建a追加模式，从文件末尾写入，不存在则创建r+读写模式，文件必须存在w+读写模式，若文件存在则清空，不存在则创建a+读写模式，以追加方式写入，不存在则创建文件操作是C语言中重要的输入输出方式，掌握文件操作可以实现数据持久化存储和读取，为程序提供更强大的功能综合案例学生成绩管理系统设计思路功能模块划分将系统分为信息录入、查询、修改、删除、统计分析、成绩排序等功能模块，每个模块设计独立函数实现数据结构设计设计学生信息结构体，包含学号、姓名、各科成绩等字段使用数组或链表存储多个学生信息文件存储设计使用文件操作实现数据持久化，设计数据文件格式，实现数据的保存与读取功能错误处理与容错设计完善的错误处理机制，对用户输入进行验证，对异常情况进行合理处理，提高系统稳定性用户界面设计设计基于控制台的交互界面，提供菜单选择、数据输入输出等功能，提高用户体验核心代码示例//学生信息结构体typedef struct{char id

[20];//学号char name

[50];//姓名float scores

[5];//各科成绩float average;//平均分}Student;//添加学生信息函数int addStudentStudent*students,int count{if count=MAX_STUDENTS{printf学生数量已达上限\n;return count;}printf请输入学号:;scanf%s,students[count].id;//其他信息输入及平均分计算...return count+1;//返回更新后的学生数量}//文件保存函数void saveToFileStudent*students,int count{FILE*fp=fopenstudents.dat,wb;if fp==NULL{printf文件打开失败\n;return;}fwritecount,sizeofint,1,fp;fwritestudents,sizeofStudent,count,fp;fclosefp;printf数据保存成功\n;}第十章动态内存管理内存分配与释放函数动态数组与链表基础动态数组是在运行时根据需要动态分配大小的数组链表是一种通过指针连接的线性数据结构//分配内存void*mallocsize_t size;//分配指定字节数void*callocsize_t n,size_t size;//分配n个元素，每个size字节，并初始化为0void*reallocvoid*ptr,size_t size;//调整已分配内存的大小链表节点定义//释放内存void freevoid*ptr;//释放之前分配的内存//单链表节点typedef struct Node{int data;//数据域structNode*next;//指针域}Node;//创建节点Node*createNodeint data{Node*newNode=Node*mallocsizeofNode;if newNode==NULL{return NULL;}newNode-data=data;newNode-next=NULL;return newNode;}使用示例//动态分配整型数组int*arr=int*malloc5*sizeofint;if arr==NULL{printf内存分配失败\n;return-1;}//使用数组for inti=0;i5;i++{arr[i]=i+1;}//释放内存freearr;arr=NULL;//避免悬挂指针内存管理中的注意事项•每次malloc/calloc/realloc成功后检查返回值•使用完内存后必须调用free释放•避免内存泄漏和重复释放•释放内存后将指针置为NULL内存管理是C语言中最强大也最危险的特性合理管理内存可以提高程序效率，而不当使用则可能导致严重的程序错误课程思政融合点编程中的严谨态度与责任意识团队协作与代码共享精神软件开发不仅是技术活动，更是责任现代软件开发是团队活动，需要有效担当一行代码可能影响千万用户，沟通、相互信任、共同进步开源精开发者必须保持严谨态度、高度责任神体现了知识共享、互助共赢的价值感观曾经有软件Bug导致医疗设备故障、李纪为等中国程序员积极参与开源社金融系统崩溃等严重后果培养精益区，展现了中国开发者的国际影响求精的工匠精神，是每位程序员的职力编程学习中，应培养开放合作、业素养乐于分享的精神计算机技术对社会发展的推动作用从互联网到人工智能，计算机技术深刻改变着人类生活方式和社会形态中国正在信息化道路上快速前进，需要大量掌握计算机核心技术的人才学习编程不仅是掌握一项技能，更是为国家信息化建设贡献力量每一位程序员都是数字中国建设的参与者和贡献者编程习惯与代码规范代码风格统一的重要性1统一的代码风格有助于提高代码可读性，便于团队协作和代码维护•缩进风格使用空格或制表符，保持一致2注释规范与文档编写•大括号位置与控制语句同行或新起一行•空白使用运算符前后、逗号后添加空格良好的注释是优质代码的重要组成部分，不仅解释代码做了什么，更要说明为什么这样做•文件头注释包含文件名、作者、日期、功能描述常见编码规范介绍3•函数注释说明函数功能、参数、返回值、调用示例业界有多种编码规范，如谷歌C++风格指南、Linux内核编码风格等•关键代码注释解释复杂算法、重要逻辑•命名规则使用有意义的名称，变量采用小驼峰或下划线命名，常量全大写•函数设计函数体不宜过长，一般不超过50行•代码组织相关函数放在一起，模块化设计常见不良编程习惯•魔法数字直接在代码中使用数字常量•忽略错误处理不检查函数返回值•深层嵌套if-else或循环嵌套过深•过度优化过早关注性能而牺牲可读性•复制粘贴代码导致代码冗余，难以维护•注释不及时更新代码改变而注释未更新良好的编程习惯需要长期培养，对编程能力的提升和职业发展都有深远影响在学习阶段就应当重视代码质量，形成规范的编码风格常见面试题解析123指针与数组的区别函数指针的应用内存泄漏检测方法虽然数组名可以当作指针使用，但它们有本质区别函数指针是指向函数的指针变量，可用于实现回调机制、命令模式内存泄漏是指程序分配的内存在使用完后未释放检测方法等•数组名是常量指针，不能被修改；指针是变量，可以指向不•静态分析工具Clang StaticAnalyzer,PC-lint等同位置•动态检测工具Valgrind,AddressSanitizer等//函数指针定义int*pfint,int;//指向具体函数•sizeof数组名返回整个数组的大小；sizeof指针返回指针•手动检查确保每个malloc都有对应的freeint addinta,int b{return a+b;}pf=变量的大小（通常4或8字节）add;//通过函数指针调用函数int result=*pf5,3;•引用计数跟踪内存块的引用次数•数组在内存中是连续存储的；指针可以指向任何内存位置//或直接pf5,3实际应用排序算法中的比较函数、事件处理回调等其他常见面试题•解释C语言中的static关键字的不同用法•解释C语言中的volatile关键字•说明结构体内存对齐的原理和意义•深拷贝与浅拷贝的区别及实现•C语言中如何实现面向对象的特性•如何避免头文件被重复包含面试中，面试官不仅关注你是否知道答案，更关注你的思考过程和表达能力准备面试时，应当理解概念本质，而非简单记忆学习方法指导如何高效阅读代码编程练习与项目实战结合利用开源资源提升能力阅读优质代码是提升编程能力的捷径从标准库和开源项目中学习编程编程能力来源于实践从小练习起步，逐步挑战复杂项目开源社区是学习的宝库，提供了大量优质学习资源和实践机会技巧和最佳实践•基础练习力扣LeetCode、牛客网上的编程题•GitHub寻找优质C语言项目和学习资料•先整体浏览，了解程序结构和功能•中等项目实现简单的数据结构、小型工具•在线课程MOOC平台上的C语言课程•关注关键函数和核心算法•复杂项目学生管理系统、简易编译器等•参与开源从修复简单bug开始贡献•尝试预测代码行为，然后验证•实战技巧从模仿开始，逐步创新•技术社区StackOverflow、CSDN等交流平台•记录疑问点，查阅文档或请教他人学习过程中的常见误区•过度依赖IDE，不理解编译链接过程•只关注语法，忽视算法和数据结构•急于求成，跳过基础概念•纸上谈兵，缺乏实际编码练习•单打独斗，不善于团队协作和交流学习编程是一个循序渐进的过程，需要理论学习和实践操作相结合保持好奇心和探索精神，勇于尝试和犯错，才能不断提升编程能力典型项目展示简易计算器文件加密解密工具数据结构基础实现实现基本的算术运算功能，包括加减乘除和括号处实现对文本文件的简单加密和解密功能涉及的知识实现常用数据结构及其基本操作涉及的知识点理涉及的知识点点•链表、栈、队列的实现•表达式解析与计算•文件读写操作•二叉树的构建与遍历•栈的应用•位操作与加密算法•哈希表的实现•字符串处理•命令行参数处理•动态内存管理•用户交互设计•错误处理机制项目实现思路分享以简易计算器为例，实现思路如下

1.设计表达式解析算法，将中缀表达式转换为后缀表达式（逆波兰表示法）

2.实现后缀表达式求值函数，使用栈存储操作数

3.设计用户界面，支持表达式输入和结果显示

4.添加错误处理，对非法输入进行提示

5.扩展功能，如支持科学计算、历史记录等通过这些项目，不仅能巩固C语言基础知识，还能培养实际问题分析和解决能力，为后续学习和工作打下坚实基础课程总结与知识体系回顾C语言基础数据类型、变量、常量、运算符、表达式流程控制条件语句、循环语句、跳转语句函数与模块化函数定义、调用、参数传递、递归数组与字符串一维数组、多维数组、字符串操作指针与内存指针操作、动态内存管理、内存模型结构体与文件复合数据类型、文件操作、项目实践学习路径建议C语言学习是一个循序渐进的过程，建议按照以下路径进行打好基础熟练掌握C语言语法和基本概念巩固提高深入理解指针、内存管理等核心概念实战应用通过项目实践巩固所学知识拓展延伸学习数据结构与算法、操作系统等相关知识未来学习方向展望掌握C语言后，可以向以下方向发展•系统编程操作系统、驱动开发、嵌入式系统•高性能计算科学计算、并行编程、图形计算•语言拓展C++、Objective-C等C语言衍生语言•底层安全网络安全、逆向工程、安全编码C语言是编程世界的基石，掌握C语言不仅能够解决特定领域的问题，更能帮助你理解计算机系统的工作原理，为学习其他编程语言和技术奠定坚实基础互动环节答疑与讨论常见问题解答问指针概念难以理解，有什么好的学习方法？答可以通过可视化工具如Python Tutor观察内存变化，或使用纸笔画图模拟指针操作，循序渐进地练习问如何避免内存泄漏？答养成良好习惯，确保每个malloc都有对应的free，使用工具如Valgrind检测，考虑使用智能指针等技术学生编程经验分享•学习心得从简单程序开始，通过解决实际问题巩固知识•踩坑经历指针使用不当导致程序崩溃的教训•学习工具推荐好用的编辑器、调试工具和学习资源•职业规划C语言在不同行业的应用前景教师建议与指导•强调动手实践的重要性•建议阅读优质源码，如标准库实现•鼓励参与开源项目和编程竞赛•培养算法思维和问题分析能力互动环节是课程的重要组成部分，鼓励大家积极提问和分享，相互学习、共同进步如有问题可以通过课程论坛或邮件与教师团队交流参考资料与推荐书目经典教材在线资源与社区推荐官方文档C语言标准文档ISO/IEC9899《C程序设计语言》教程网站作者Brian W.Kernighan,Dennis M.Ritchie•菜鸟教程-C语言部分被誉为C语言圣经，由C语言创始人编写，简洁而全面地介绍了C语言的各个方面•CSDN C语言专区•中国大学MOOC-C语言程序设计《C和指针》练习平台•LeetCode力扣-算法题库作者Kenneth A.Reek•牛客网-C语言题库深入讲解C语言中最核心也是最难掌握的指针概念，配有大量实例和练习•PAT ProgrammingAbility Test代码仓库《C陷阱与缺陷》•GitHub-搜索C语言项目作者Andrew Koenig•码云Gitee-国内代码托管平台揭示C语言中常见的错误和误解，帮助读者避免在实际编程中犯错进阶阅读《深入理解计算机系统》《数据结构与算法分析C语言描述》《C专家编程》了解程序在计算机中的执行过程，掌握底层原理学习经典数据结构和算法的C语言实现探索C语言的高级特性和编程技巧这些资源涵盖了从基础到高级的各个层次，可以根据个人学习进度选择适合的学习材料持续学习和实践是提高编程能力的关键致谢与激励「编程不仅是一种技能，更是一种思维方式掌握C语言，你将获得解决问题的强大工具和清晰思考的能力」—曾瑛教授感谢与寄语感谢各位同学在本学期的积极参与和认真学习！C语言学习之路充满挑战，但也充满乐趣你们的每一次思考、每一行代码、每一个解决的问题，都是成长的见证编程能力不是一蹴而就的，需要持续的学习和实践希望大家能够保持好奇心坚持实践对技术保持探索精神，不断尝试新的编程方法和思路编程是实践性极强的技能，只有通过大量编码才能真正掌握拥抱挑战终身学习遇到困难不退缩，将问题视为提升能力的机会技术更新迭代快，保持学习习惯，与时俱进编程之路，持之以恒，未来可期！曾瑛教授期待与你们共同成长，见证你们在计算机科学领域的精彩表现！课程结束，学习不止祝愿大家在编程的世界里找到乐趣，创造价值！。