C语言概述
1.1 Ｃ语言的发展过程
Ｃ语言是在 70 年代初问世的。一九七八年由美国电话电报公司(AT&T)贝尔实验室正式发表了Ｃ语言。同时由B.W.Kernighan和D.M.Ritchit合著了著名的“THE C PROGRAMMING LANGUAGE”一书。通常简称为《K&R》，也有人称之为《K&R》标准。但是，在《K&R》中并没有定义一个完整的标准C 语言，后来由美国国家标准协会（American National Standards Institute）在此基础上制定了一个C 语言标准，于一九八三年发表。通常称之为ANSI C。
1.2 当代最优秀的程式设计语言
早期的C 语言主要是用于UNIX系统。由于Ｃ语言的强大功能和各方面的优点逐渐为人们认识，到了八十年代，C开始进入其它操作系统，并很快在各类大、中、小和微型计算机上得到了广泛的使用，成为当代最优秀的程式设计语言之一。
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目前最流行的Ｃ语言有以下几种：
Microsoft C 或称 MS C
Borland Turbo C 或称 Turbo C
AT&T C
这些Ｃ语言版本不仅实现了ANSI C标准，而且在此基础上各自作了一些扩充，使之更加方便、完美。
1.4 Ｃ语言的特点
1.C语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。ANSI C一共只有32个关键字:
auto break case char const continue default
do double else enum extern float for
goto if int long register return short
signed static sizof struct switch typedef union
unsigned void volatile while
9种控制语句，程式书写自由，主要用小写字母表示，压缩了一切不必要的成分。
Turbo C扩充了11个关键字：
asm _cs _ds _es _ss cdecl far
huge interrupt near pascal
注意：在C语言中，关键字都是小写的。
2.运算子丰富。共有34种。C把括号、赋值、逗号等都作为运算子处理。从而使C的运算型别极为丰富，可以实现其他高阶语言难以实现的运算。
3.资料结构型别丰富。
4.具有结构化的控制语句。
5.语法限制不太严格，程式设计自由度大。
6.C语言允许直接访问实体地址，能进行位（bit）操作，能实现组合语言的大部分功能，可以直接对硬件进行操作。因此有人把它称为中级语言。
7.生成目的码质量高，程式执行效率高。
8.与组合语言相比，用C语言写的程式可移植性好。
但是，C语言对程序员要求也高，程序员用C写程式会感到限制少、灵活性大，功能强，但较其他高阶语言在学习上要困难一些。
1.5 面向物件的程式设计语言
在C的基础上，一九八三年又由贝尔实验室的Bjarne Strou-strup推出了C++。 C++进一步扩充和完善了Ｃ语言，成为一种面向物件的程式设计语言。C++目前流行的最新版本是Borland C++, Symantec C++和Microsoft VisualC++。
C++提出了一些更为深入的概念，它所支援的这些面向物件的概念容易将问题空间直接地对映到程式空间，为程序员提供了一种与传统结构程式设计不同的思维方式和程式设计方法。因而也增加了整个语言的复杂性，掌握起来有一定难度。
1.6 Ｃ和Ｃ＋＋
但是，C是C++的基础，C++语言和Ｃ语言在很多方面是相容的。因此，掌握了Ｃ语言，再进一步学习C++就能以一种熟悉的语法来学习面向物件的语言，从而达到事半功倍的目的。
1.7 简单的Ｃ程式介绍
为了说明Ｃ语言源程式结构的特点，先看以下几个程式。这几个程式由简到难，表现了Ｃ语言源程式在组成结构上的特点。虽然有关内容还未介绍，但可从这些例子中了解到组成一个C源程式的基本部分和书写格式。
【例1.1】
main
{
printf("世界，您好！ ");
}
? main是主函式的函式名，表示这是一个主函式。
? 每一个C源程式都必须有，且只能有一个主函式(main函式)。
? 函式呼叫语句，printf函式的功能是把要输出的内容送到显示器去显示。
? printf函式是一个由系统定义的标准函式，可在程式中直接呼叫。
【例1.2】
#include
#include
main
{
double x,s;
printf("input number: ");
scanf("%lf",&x);
s=sin(x);
printf("sine of %lf is %lf ",x,s);
}
? include称为档案包含命令
? 副档名为.h的档案称为标头档案
? 定义两个实数变数，以被后面程式使用
? 显示提示资讯
? 从键盘获得一个实数x
? 求x的正弦,并把它赋给变数s
? 显示程式运算结果
? main函式结束
程式的功能是从键盘输入一个数x，求x的正弦值，然后输出结果。在main之前的两行称为预处理命令(详见后面)。预处理命令还有其它几种，这里的include 称为档案包含命令，其意义是把尖括号或引号""内指定的档案包含到本程式来，成为本程式的一部分。被包含的档案通常是由系统提供的，其副档名为.h。因此也称为标头档案或首部档案。Ｃ语言的标头档案中包括了各个标准库函式的函式原型。因此，凡是在程式中呼叫一个库函式时，都必须包含该函式原型所在的标头档案。在本例中，使用了三个库函式：输入函式scanf，正弦函式sin,输出函式printf。sin函式是数学函式，其标头档案为math.h档案，因此在程式的主函式前用include命令包含了math.h。scanf和printf是标准输入输出函式，其标头档案为stdio.h，在主函式前也用include命令包含了stdio.h档案。
需要说明的是，C语言规定对scanf和printf这两个函式可以省去对其标头档案的包含命令。所以在本例中也可以删去第二行的包含命令#include。
同样，在例1.1中使用了printf函式，也省略了包含命令。
在例题中的主函式体中又分为两部分，一部分为说明部分，另一部为分执行部分。说明是指变数的型别说明。例题1.1中未使用任何变数，因此无说明部分。Ｃ语言规定，源程式中所有用到的变数都必须先说明，后使用，否则将会出错。这一点是编译型高阶程式设计语言的一个特点，与解释型的BASIC语言是不同的。说明部分是C源程式结构中很重要的组成部分。本例中使用了两个变数x，s，用来表示输入的自变数和sin函式值。由于sin函式要求这两个量必须是双精度浮点型，故用型别说明符double来说明这两个变数。说明部分后的四行为执行部分或称为执行语句部分，用以完成程式的功能。执行部分的第一行是输出语句，呼叫printf函式在显示器上输出提示字串，请操作人员输入自变数x的值。第二行为输入语句，呼叫scanf函式，接受键盘上输入的数并存入变数x中。第三行是呼叫sin函式并把函式值送到变数s中。第四行是用printf 函式输出变数s的值，即x的正弦值。程式结束。
执行本程式时，首先在显示器屏幕上给出提示串input number，这是由执行部分的第一行完成的。使用者在提示下从键盘上键入某一数，如5，按下回车键，接着在屏幕上给出计算结果。
1.8 输入和输出函式
在前两个例子中用到了输入和输出函式scanf和 printf，在以后要详细介绍。这里我们先简单介绍一下它们的格式，以便下面使用。
scanf和 printf这两个函式分别称为格式输入函式和格式输出函式。其意义是按指定的格式输入输出值。因此，这两个函式在括号中的引数表都由以下两部分组成：
“格式控制串”，引数表
格式控制串是一个字串，必须用双引号括起来，它表示了输入输出量的资料型别。各种型别的格式表示法可参阅第三章。在printf函式中还可以在格式控制串内出现非格式控制字元，这时在显示屏幕上将原文照印。引数表中给出了输入或输出的量。当有多个量时，用
逗号间隔。例如：
printf("sine of %lf is %lf ",x,s);
其中%lf为格式字元，表示按双精度浮点数处理。它在格式串中两次现，对应了x和s两个变数。其余字元为非格式字元则照原样输出在屏幕上。
【例1.3】
int max(int a,int b); /*函式说明*/
main /*主函式*/
{
int x,y,z; /*变数说明*/
int max(int a,int b); /*函式说明*/
printf("input two numbers: ");
scanf("%d%d",&x,&y); /*输入x,y值*/
z=max(x,y); /*呼叫max函式*/
printf("maxmum=%d",z); /*输出*/
}
int max(int a,int b) /*定义max函式*/
{
if(a>b)return a;else return b; /*把结果返回主调函式*/
}
上面例中程式的功能是由使用者输入两个整数，程式执行后输出其中较大的数。本程式由两个函式组成，主函式和max 函式。函式之间是并列关系。可从主函式中呼叫其它函式。max 函式的功能是比较两个数，然后把较大的数返回给主函式。max 函式是一个使用者自定义函式。因此在主函式中要给出说明(程式第三行)。可见，在程式的说明部分中，不仅可以有变数说明，还可以有函式说明。关于函式的详细内容将在以后第五章介绍。在程式的每行后用/*和*/括起来的内容为注释部分，程式不执行注释部分。
上例中程式的执行过程是，首先在屏幕上显示提示串，请使用者输入两个数，回车后由scanf函式语句接收这两个数送入变数x,y中，然后呼叫max函式，并把x,y 的值传送给max函式的引数a,b。在max函式中比较a,b的大小，把大者返回给主函式的变数z，最后在屏幕上输出z的值。
1.9 Ｃ源程式的结构特点
1.一个Ｃ语言源程式可以由一个或多个原始档组成。
2.每个原始档可由一个或多个函式组成。
3.一个源程式不论由多少个档案组成，都有一个且只能有一个main函式，即主函式。
4.源程式中可以有预处理命令(include 命令仅为其中的一种)，预处理命令通常应放在原始档或源程式的最前面。
5.每一个说明，每一个语句都必须以分号结尾。但预处理命令，函式头和花括号“}”之后不能加分号。
6.识别符号，关键字之间必须至少加一个空格以示间隔。若已有明显的间隔符，也可不再加空格来间隔。
1.10 书写程式时应遵循的规则
从书写清晰，便于阅读，理解，维护的角度出发，在书写程式时应遵循以下规则：
1.一个说明或一个语句占一行。
2.用{} 括起来的部分，通常表示了程式的某一层次结构。{}一般与该结构语句的第一个字母对齐，并单独占一行。
3.低一层次的语句或说明可比高一层次的语句或说明缩排若干格后书写。以便看起来更加清晰，增加程式的可读性。
在程式设计时应力求遵循这些规则，以养成良好的程式设计风格。
1.11 Ｃ语言的字符集
字元是组成语言的最基本的元素。Ｃ语言字符集由字母，数字，空格，标点和特殊字元组成。在字元常量，字串常量和注释中还可以使用汉字或其它可表示的图形符号。
1.字母
小写字母a～z共26个
大写字母A～Z共26个
2.数字
0～9共10个
3.空白符
空格符、制表符、换行符等统称为空白符。空白符只在字元常量和字串常量中起作用。在其它地方出现时，只起间隔作用，编译程式对它们忽略不计。因此在程式中使用空白符与否，对程式的编译不发生影响，但在程式中适当的地方使用空白符将增加程式的清晰性和可读性。
4.标点和特殊字元
1.12 Ｃ语言词汇
在Ｃ语言中使用的词汇分为六类：识别符号，关键字，运算子，分隔符，常量，注释符等。
1.识别符号
在程式中使用的变数名、函式名、标号等统称为识别符号。除库函式的函式名由系统定义外，其余都由使用者自定义。C 规定，识别符号只能是字母(A～Z，a～z)、数字(0～9)、下划线(_)组成的字串，并且其第一个字元必须是字母或下划线。
以下识别符号是合法的：
a, x, x3, BOOK_1, sum5
以下识别符号是非法的：
3s 以数字开头
s*T 出现非法字元*
-3x 以减号开头
bowy-1 出现非法字元-(减号)
在使用识别符号时还必须注意以下几点：
(1)标准C不限制识别符号的长度，但它受各种版本的C 语言编译系统限制，同时也受到具体机器的限制。例如在某版本C 中规定识别符号前八位有效，当两个识别符号前八位相同时，则被认为是同一个识别符号。
(2)在识别符号中，大小写是有区别的。例如BOOK和book 是两个不同的识别符号。
(3)识别符号虽然可由程序员随意定义，但识别符号是用于标识某个量的符号。因此，命名应尽量有相应的意义，以便于阅读理解，作到“顾名思义”。
2.关键字
关键字是由Ｃ语言规定的具有特定意义的字串，通常也称为保留字。使用者定义的识别符号不应与关键字相同。Ｃ语言的关键字分为以下几类：
(1)型别说明符
用于定义、说明变数、函式或其它资料结构的型别。如前面例题中用到的int,double等
(2)语句定义符
用于表示一个语句的功能。如例1.3中用到的if else就是条件语句的语句定义符。
(3)预处理命令字
用于表示一个预处理命令。如前面各例中用到的include。
3.运算子
Ｃ语言中含有相当丰富的运算子。运算子与变数，函式一起组成表示式，表示各种运算功能。运算子由一个或多个字元组成。
4.分隔符
在Ｃ语言中采用的分隔符有逗号和空格两种。逗号主要用在型别说明和函式引数表中，分隔各个变数。空格多用于语句各单词之间，作间隔符。在关键字，识别符号之间必须要有一个以上的空格符作间隔，否则将会出现语法错误，例如把int a;写成 inta;C编译器会把inta
当成一个识别符号处理，其结果必然出错。
5.常量
C 语言中使用的常量可分为数字常量、字元常量、字串常量、符号常量、转义字元等多种。在后面章节中将专门给予介绍。
6.注释符
C 语言的注释符是以“/*”开头并以“*/”结尾的串。在“/*”和“*/”之间的即为注释。程式编译时，不对注释作任何处理。注释可出现在程式中的任何位置。注释用来向用户提示或解释程式的意义。在除错程式中对暂不使用的语句也可用注释符括起来，使翻译跳过不作处理，待除错结束后再去掉注释符。
