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C/C++程式设计范例教本
P657
陈会安
第1章 程式语言与C语言的基础
1-1 程式语言的基础
1-2 程式设计技术的演进
1-3 程式是如何执行
1-4 C语言的基础
1-5 C应用程式开发环境的建立
1-1 程式语言的基础
1-1-1 程式与软体
1-1-2 程式语言的种类
1-1 程式语言的基础
「程式语言」(Programming Languages)如同我们沟通的语言一般,它是人类告诉电脑如何执行的一种语言,也就是人类与电脑之间沟通的语言,以技术角度来说,程式语言是一种将执行指令传达给电脑的标准通讯技术.
1-1-1 程式与软体-程式
「程式」(Programs)是使用指定程式语言所撰写没有混淆文字,数字和键盘符号所组成的特殊符号,这些符号组合成指令和叙述,再进一步编写成程式码,程式码可以告诉电脑解决指定问题的步骤.
1-1-1 程式与软体-软体
「软体」(Softwares)是一种电脑执行的应用程式或作业系统,通常软体是一个或多个程式的泛称,或是一整套应用程式,「应用程式」(Applications)是一种处理指定工作的电脑程式,例如:数学计算分析,文书处理,试算表和程式语言开发工具等.
1-1-2 程式语言的种类-世代
1-1-2 程式语言的种类-低阶语言
低阶语言(Low Level Language):低阶语言是一种偏向电脑容易了解的程式语言,因为属於电脑看的懂的程式语言,所以执行效率高,例如:
机器语言(Machine Language):使用0和1二进位表示的程式码,电脑可以直接执行程式,执行效率最高.
组合语言(Assembly Language):使用简单的符号代表机器语言0和1表示的二进位程式码,只需使用「组译程式」(Assembler)将它转换成机器语言在电脑上执行.
1-1-2 程式语言的种类-高阶语言
高阶语言(High Level Language):高阶语言是一种接近人类语言的程式语言,可以说是一种半英文(Half-english)的程式语言,因为电脑不能马上看的懂,需要进一步的翻译,在转换成机器语言后,因为转换出来的程式码通常比直接使用机器语言撰写的冗长,所以效率较低,但是非常适合使用者学习.
1-1-2 程式语言的种类-高阶语言
高阶语言有Java,C/C++,BASIC和Borland Delphi等,高阶语言需要进行翻译,将程式码转译成组合语言或机器语言的执行档案后,才能在电脑上执行,翻译的方式分为两种,如下所示:
编译程式(Compiler).
检查程式的错误.
将程式翻译成机器语言的程式档案.
直译程式(Interpreter).
1-2 程式设计技术的演进
1-2-1 非结构化程式设计
1-2-2 程序式与结构化程式设计
1-2-3 模组化程式设计
1-2-4 物件导向程式设计
1-2 程式设计技术的演进-说明
计算机科学的「软体工程」(Software Engineering)是专注於研究如何建立正确,可执行和良好撰写风格的程式码,尝试使用一些已经验证过且可行的方法来解决程式的问题.
「程式设计」(Programming)是使用指定的程式语言,例如:C/C++语言,以指定的风格或技术来撰写程式码,在此所谓的风格或技术是电脑解决程式问题的程式设计方法.
1-2 程式设计技术的演进-种类
四种「程式设计技术」(Programming Techniques),或称为「程式设计风格」(Programming Styles),如下所示:
非结构化程式设计(Unstructured Programming).
程序式程式设计(Procedural Programming)与结构化程式设计(Structured Programming).
模组化程式设计(Modular Programming).
物件导向程式设计(Object-Oriented Programming).
1-2-1 非结构化程式设计-说明
初学程式设计时,例如:早期的BASIC和组合语言都属於非结构化程式设计.对於C语言来说,主要是指不论几列的小程式或是数百列程式码的大程式,程式都只拥有一个main()主程式,而且程式码是以线性方式依序的执行,如下图所示:
1-2-1 非结构化程式设计-问题
在开发大型程式时,非结构化程式设计就会产生严重的问题,如下所示:
程式码以线性方式执行,如果需要重复操作,就需要在main()主程式重复相同的程式码.
如果没有复制多段程式码,可以使用C语言的goto指令,可以跳到程式中的任何位置,但是乱跳的结果反而增加程式的复杂度,或产生一些无用的程式码片断,称为「义大利面程式码」(Spaghetti Code),程式码如同义大利面一般的盘根错节.
非结构化程式的所有程式码处理的资料都属於「全域」(Global)资料.
1-2-2 程序式与结构化程式设计-说明
程序式程式设计是将程式中重复的程式片断抽出成为「程序」(Procedures,或称为Subroutine,Routine)或「函数」(Functions),即一段执行特定功能的程式码.
在主程式的程式码只是依序呼叫各程序的「程序呼叫」(Procedure Call),即执行各程序.整个程式使用流程控制来连接各程序,即目前程式设计最常使用的结构化程式设计,属於程序式程式设计的子集.
1-2-2 程序式与结构化程式设计-图例
1-2-3 模组化程式设计-说明
为了能够重复使用程序式程式设计所分割建立的程序,我们可以将相同功能的程序或函数结合在一起成为独立的「模组」(Modules),模组是一个处理指定功能的子程式,如下图所示:
1-2-3 模组化程式设计-函式库
每一个模组包含处理的资料和程序函数,在主程式呼叫模组的函数时,可以将它视为呼叫「函式库」(Libraries)中的函数,在功能上如同一个工具箱(Toolbox),例如:C语言本身很小,大部分C语言的功能都是由函式库提供.
模组可以将实际处理的程式码和资料隐藏起来,称为「资讯隐藏」(Information Hiding).
1-2-4 物件导向程式设计
物件导向程式设计是一种更符合人性化的程式设计方法,将原来专注於问题的分解,转换成了解问题本质的资料,也就是「物件」(Object),如下图所示:
1-3 程式是如何执行-说明
1-3 程式是如何执行-中央处理器(CPU)
电脑的CPU提供实际的运算功能,目前个人电脑都使用单晶片的「IC」(Integrated Circuit).
CPU的主要功能是使用「ALU」(Arithmetic and Logic Unit)的逻辑电路进行运算,以便执行机器语言的指令.
1-3 程式是如何执行-记忆体(Memory)
电脑记忆体是「位元」(bits),每8个位元为一个「位元组」(Bytes)为单位所组成的庞大记忆空间,当我们执行程式,作业系统是将储存在硬碟或软碟的执行档载入电脑的主记忆体(Main Memory),这就是CPU执行的机器语言指令,CPU从记忆体依序载入指令和执行.
1-3 程式是如何执行-输入/输出装置(Input/Output Devices)
电脑的输入/输出装置是程式的窗口,可以让使用者输入资料和显示程式的执行结果,目前而言,电脑最普遍的输入装置是键盘和滑鼠;输出装置是萤幕和列表机.
1-4 C语言的基础-说明
C语言属於「通用目的」(General-purposes)的程式语言,可以用来建立各式各样的应用程式.C语言是结构化程式语言,其后继者C++语言是一种物件导向程式语言.
1-4 C语言的基础-C语言的历史
C语言是由Dennis Ritchie在1972年於贝尔实验室设计的程式语言,它并不能算是一种很新的程式语言,之所以命名为C,这是因为很多C语言的特性是来自其前辈语言B(由Ken Thompson设计),B是一种源於Martin Richards设计的BCPL程式语言.
C语言的主要目的是为了设计UNIX作业系统,在1973年,所有UNIX作业系统的核心程式都已经改为使用C语言撰写,这也是第一套使用高阶语言所建立的作业系统.
1-4 C语言的基础-C语言的特点
C程式语言的主要特点,如下所示:
C是一种结构化程式语言,拥有高阶程式语言的撰写风格,但也拥有低阶程式语言.
C是一种非常普遍的程式语言,目前大多数的作业系统都提供C语言的编译程式和标准函式库,使用C语言开发的应用程式可以很容易移植到其它的作业系统.
C语言建立的执行档案很小,而且执行速度快,事实上,C本身只是一种很小的程式语言,相当多C语言的功能是由C标准函数库提供.
C语言使用「前置处理器」(Preprocessor)处理相当多的工作.
1-4 C语言的基础-C语言的版本
C语言最早的标准是K&R,1989年ANSI制定标准C语言后,称为ANSI-C,1999年参考C++语言的语法而作了少许更新,称为C99,如下所示:
K&R C
ANSI-C
C99
1-5 C应用程式开发环境的建立
1-5-1 C语言的开发环境
1-5-2 下载与安装Dev-C++整合开发环境
1-5-1 C语言的开发环境-说明
程式语言的「开发环境」(Development Environment)是一组工具程式用来建立,编译和维护程式语言所建立的应用程式.目前高阶程式语言大都拥有整合开发环境,称为「IDE」(Integrated Development Environment),在同一个应用程式就可以编辑,编译和执行特定语言的应用程式.
1-5-1 C语言的开发环境-C应用程式的开发步骤
编辑程式码(Editing):程式码档案是一个标准的ASCII文字档案,可以使用文字编辑工具输入程式码,称为原始码档案(Source Files),C语言程式码档案的副档名为.c,C++为.cpp.
编译程式码(Compiling):将原始程式码档案转译成指定CPU机器语言的目标档(Object Files),其副档名为.obj或.o.
连结函式库(Linking):将函式库和模组的目标档连结到应用程式,以便建立可执行的执行档,副档名为.exe.
执行应用程式(Executing):在建立C应用程式的执行档.exe后,就可以从作业系统载入C应用程式来执行.
1-5-1 C语言的开发环境-C语言的开发环境1
传统MS-DOS或UNIX,Linux系统的使用者,或称为「终端机」(Terminals),其程式执行环境输入资料和输出资料都是「命令列模式」(Command-line Interface),即文字模式的键盘输入或单纯文字内容的输出,在此环境开发C语言应用程式需要使用多个工具程式来完成.
目前C语言应用程式开发提供整合开发环境,能够在同一工具软体编辑,编译和除错高阶语言.
1-5-1 C语言的开发环境-C语言的开发环境2
常用的C语言整合开发环境,如下所示:
Turbo C/C++,Borland C++:Borland公司在MS-DOS作业系统时代开发的C/C++语言整合开发环境.
Microsoft Visual C++:微软公司的C++编译程式,目前版本是Visual C++.NET.
Borland C++ Builder:Borland公司在Windows作业系统下的C++整合开发环境.
Dev-C++:Bloodshed Dev-C++是一套免费C/C++程式的整合开发环境.
1-5-2 下载与安装Dev-C++整合开发环境-说明
Dev-C++是Bloodshed Software公司的产品,这是一套完整功能的C/C++语言整合开发环境,可以开发Windows和主控台应用程式(Console Applications),所谓主控台应用程式是在MS-DOS或命令提示字元执行的文字模式应用程式.
Dev-C++是使用Borland Delphi设计的应用程式整合开发环境,使用MinGW(Minimalist GNU for Windows,网址:http://www.mingw.org/)的C/C++编译程式,这是UNIX系统GCC编译程式的Windows版本.
1-5-2 下载与安装Dev-C++整合开发环境-下载
Dev-C++是一套免费软体,Bloodshed软体公司提供完整的CD系统光碟,可以在该公司网站订购,我们也可以在下载网页免费下载Dev-C++,其网址如下所示:
http://www.bloodshed.net/dev/devcpp.html
1-5-2 下载与安装Dev-C++整合开发环境-安装
Dev-C++整合开发环境可以安装在Windows98/ME/2000/XP作业系统,其系统的最小需求,如下所示:
Microsoft Windows 95/98/ME/NT/2000/XP作业系统.
8MB记忆体.
100 Mhz Intel相容的CPU.
30 MB硬碟空间.
Dev-C++整合开发环境建议的系统需求,如下:
Microsoft Windows 2000/XP作业系统.
32MB记忆体.
400 Mhz Intel相容的CPU.
200 MB硬碟空间.
P657
陈会安
第1章 程式语言与C语言的基础
1-1 程式语言的基础
1-2 程式设计技术的演进
1-3 程式是如何执行
1-4 C语言的基础
1-5 C应用程式开发环境的建立
1-1 程式语言的基础
1-1-1 程式与软体
1-1-2 程式语言的种类
1-1 程式语言的基础
「程式语言」(Programming Languages)如同我们沟通的语言一般,它是人类告诉电脑如何执行的一种语言,也就是人类与电脑之间沟通的语言,以技术角度来说,程式语言是一种将执行指令传达给电脑的标准通讯技术.
1-1-1 程式与软体-程式
「程式」(Programs)是使用指定程式语言所撰写没有混淆文字,数字和键盘符号所组成的特殊符号,这些符号组合成指令和叙述,再进一步编写成程式码,程式码可以告诉电脑解决指定问题的步骤.
1-1-1 程式与软体-软体
「软体」(Softwares)是一种电脑执行的应用程式或作业系统,通常软体是一个或多个程式的泛称,或是一整套应用程式,「应用程式」(Applications)是一种处理指定工作的电脑程式,例如:数学计算分析,文书处理,试算表和程式语言开发工具等.
1-1-2 程式语言的种类-世代
1-1-2 程式语言的种类-低阶语言
低阶语言(Low Level Language):低阶语言是一种偏向电脑容易了解的程式语言,因为属於电脑看的懂的程式语言,所以执行效率高,例如:
机器语言(Machine Language):使用0和1二进位表示的程式码,电脑可以直接执行程式,执行效率最高.
组合语言(Assembly Language):使用简单的符号代表机器语言0和1表示的二进位程式码,只需使用「组译程式」(Assembler)将它转换成机器语言在电脑上执行.
1-1-2 程式语言的种类-高阶语言
高阶语言(High Level Language):高阶语言是一种接近人类语言的程式语言,可以说是一种半英文(Half-english)的程式语言,因为电脑不能马上看的懂,需要进一步的翻译,在转换成机器语言后,因为转换出来的程式码通常比直接使用机器语言撰写的冗长,所以效率较低,但是非常适合使用者学习.
1-1-2 程式语言的种类-高阶语言
高阶语言有Java,C/C++,BASIC和Borland Delphi等,高阶语言需要进行翻译,将程式码转译成组合语言或机器语言的执行档案后,才能在电脑上执行,翻译的方式分为两种,如下所示:
编译程式(Compiler).
检查程式的错误.
将程式翻译成机器语言的程式档案.
直译程式(Interpreter).
1-2 程式设计技术的演进
1-2-1 非结构化程式设计
1-2-2 程序式与结构化程式设计
1-2-3 模组化程式设计
1-2-4 物件导向程式设计
1-2 程式设计技术的演进-说明
计算机科学的「软体工程」(Software Engineering)是专注於研究如何建立正确,可执行和良好撰写风格的程式码,尝试使用一些已经验证过且可行的方法来解决程式的问题.
「程式设计」(Programming)是使用指定的程式语言,例如:C/C++语言,以指定的风格或技术来撰写程式码,在此所谓的风格或技术是电脑解决程式问题的程式设计方法.
1-2 程式设计技术的演进-种类
四种「程式设计技术」(Programming Techniques),或称为「程式设计风格」(Programming Styles),如下所示:
非结构化程式设计(Unstructured Programming).
程序式程式设计(Procedural Programming)与结构化程式设计(Structured Programming).
模组化程式设计(Modular Programming).
物件导向程式设计(Object-Oriented Programming).
1-2-1 非结构化程式设计-说明
初学程式设计时,例如:早期的BASIC和组合语言都属於非结构化程式设计.对於C语言来说,主要是指不论几列的小程式或是数百列程式码的大程式,程式都只拥有一个main()主程式,而且程式码是以线性方式依序的执行,如下图所示:
1-2-1 非结构化程式设计-问题
在开发大型程式时,非结构化程式设计就会产生严重的问题,如下所示:
程式码以线性方式执行,如果需要重复操作,就需要在main()主程式重复相同的程式码.
如果没有复制多段程式码,可以使用C语言的goto指令,可以跳到程式中的任何位置,但是乱跳的结果反而增加程式的复杂度,或产生一些无用的程式码片断,称为「义大利面程式码」(Spaghetti Code),程式码如同义大利面一般的盘根错节.
非结构化程式的所有程式码处理的资料都属於「全域」(Global)资料.
1-2-2 程序式与结构化程式设计-说明
程序式程式设计是将程式中重复的程式片断抽出成为「程序」(Procedures,或称为Subroutine,Routine)或「函数」(Functions),即一段执行特定功能的程式码.
在主程式的程式码只是依序呼叫各程序的「程序呼叫」(Procedure Call),即执行各程序.整个程式使用流程控制来连接各程序,即目前程式设计最常使用的结构化程式设计,属於程序式程式设计的子集.
1-2-2 程序式与结构化程式设计-图例
1-2-3 模组化程式设计-说明
为了能够重复使用程序式程式设计所分割建立的程序,我们可以将相同功能的程序或函数结合在一起成为独立的「模组」(Modules),模组是一个处理指定功能的子程式,如下图所示:
1-2-3 模组化程式设计-函式库
每一个模组包含处理的资料和程序函数,在主程式呼叫模组的函数时,可以将它视为呼叫「函式库」(Libraries)中的函数,在功能上如同一个工具箱(Toolbox),例如:C语言本身很小,大部分C语言的功能都是由函式库提供.
模组可以将实际处理的程式码和资料隐藏起来,称为「资讯隐藏」(Information Hiding).
1-2-4 物件导向程式设计
物件导向程式设计是一种更符合人性化的程式设计方法,将原来专注於问题的分解,转换成了解问题本质的资料,也就是「物件」(Object),如下图所示:
1-3 程式是如何执行-说明
1-3 程式是如何执行-中央处理器(CPU)
电脑的CPU提供实际的运算功能,目前个人电脑都使用单晶片的「IC」(Integrated Circuit).
CPU的主要功能是使用「ALU」(Arithmetic and Logic Unit)的逻辑电路进行运算,以便执行机器语言的指令.
1-3 程式是如何执行-记忆体(Memory)
电脑记忆体是「位元」(bits),每8个位元为一个「位元组」(Bytes)为单位所组成的庞大记忆空间,当我们执行程式,作业系统是将储存在硬碟或软碟的执行档载入电脑的主记忆体(Main Memory),这就是CPU执行的机器语言指令,CPU从记忆体依序载入指令和执行.
1-3 程式是如何执行-输入/输出装置(Input/Output Devices)
电脑的输入/输出装置是程式的窗口,可以让使用者输入资料和显示程式的执行结果,目前而言,电脑最普遍的输入装置是键盘和滑鼠;输出装置是萤幕和列表机.
1-4 C语言的基础-说明
C语言属於「通用目的」(General-purposes)的程式语言,可以用来建立各式各样的应用程式.C语言是结构化程式语言,其后继者C++语言是一种物件导向程式语言.
1-4 C语言的基础-C语言的历史
C语言是由Dennis Ritchie在1972年於贝尔实验室设计的程式语言,它并不能算是一种很新的程式语言,之所以命名为C,这是因为很多C语言的特性是来自其前辈语言B(由Ken Thompson设计),B是一种源於Martin Richards设计的BCPL程式语言.
C语言的主要目的是为了设计UNIX作业系统,在1973年,所有UNIX作业系统的核心程式都已经改为使用C语言撰写,这也是第一套使用高阶语言所建立的作业系统.
1-4 C语言的基础-C语言的特点
C程式语言的主要特点,如下所示:
C是一种结构化程式语言,拥有高阶程式语言的撰写风格,但也拥有低阶程式语言.
C是一种非常普遍的程式语言,目前大多数的作业系统都提供C语言的编译程式和标准函式库,使用C语言开发的应用程式可以很容易移植到其它的作业系统.
C语言建立的执行档案很小,而且执行速度快,事实上,C本身只是一种很小的程式语言,相当多C语言的功能是由C标准函数库提供.
C语言使用「前置处理器」(Preprocessor)处理相当多的工作.
1-4 C语言的基础-C语言的版本
C语言最早的标准是K&R,1989年ANSI制定标准C语言后,称为ANSI-C,1999年参考C++语言的语法而作了少许更新,称为C99,如下所示:
K&R C
ANSI-C
C99
1-5 C应用程式开发环境的建立
1-5-1 C语言的开发环境
1-5-2 下载与安装Dev-C++整合开发环境
1-5-1 C语言的开发环境-说明
程式语言的「开发环境」(Development Environment)是一组工具程式用来建立,编译和维护程式语言所建立的应用程式.目前高阶程式语言大都拥有整合开发环境,称为「IDE」(Integrated Development Environment),在同一个应用程式就可以编辑,编译和执行特定语言的应用程式.
1-5-1 C语言的开发环境-C应用程式的开发步骤
编辑程式码(Editing):程式码档案是一个标准的ASCII文字档案,可以使用文字编辑工具输入程式码,称为原始码档案(Source Files),C语言程式码档案的副档名为.c,C++为.cpp.
编译程式码(Compiling):将原始程式码档案转译成指定CPU机器语言的目标档(Object Files),其副档名为.obj或.o.
连结函式库(Linking):将函式库和模组的目标档连结到应用程式,以便建立可执行的执行档,副档名为.exe.
执行应用程式(Executing):在建立C应用程式的执行档.exe后,就可以从作业系统载入C应用程式来执行.
1-5-1 C语言的开发环境-C语言的开发环境1
传统MS-DOS或UNIX,Linux系统的使用者,或称为「终端机」(Terminals),其程式执行环境输入资料和输出资料都是「命令列模式」(Command-line Interface),即文字模式的键盘输入或单纯文字内容的输出,在此环境开发C语言应用程式需要使用多个工具程式来完成.
目前C语言应用程式开发提供整合开发环境,能够在同一工具软体编辑,编译和除错高阶语言.
1-5-1 C语言的开发环境-C语言的开发环境2
常用的C语言整合开发环境,如下所示:
Turbo C/C++,Borland C++:Borland公司在MS-DOS作业系统时代开发的C/C++语言整合开发环境.
Microsoft Visual C++:微软公司的C++编译程式,目前版本是Visual C++.NET.
Borland C++ Builder:Borland公司在Windows作业系统下的C++整合开发环境.
Dev-C++:Bloodshed Dev-C++是一套免费C/C++程式的整合开发环境.
1-5-2 下载与安装Dev-C++整合开发环境-说明
Dev-C++是Bloodshed Software公司的产品,这是一套完整功能的C/C++语言整合开发环境,可以开发Windows和主控台应用程式(Console Applications),所谓主控台应用程式是在MS-DOS或命令提示字元执行的文字模式应用程式.
Dev-C++是使用Borland Delphi设计的应用程式整合开发环境,使用MinGW(Minimalist GNU for Windows,网址:http://www.mingw.org/)的C/C++编译程式,这是UNIX系统GCC编译程式的Windows版本.
1-5-2 下载与安装Dev-C++整合开发环境-下载
Dev-C++是一套免费软体,Bloodshed软体公司提供完整的CD系统光碟,可以在该公司网站订购,我们也可以在下载网页免费下载Dev-C++,其网址如下所示:
http://www.bloodshed.net/dev/devcpp.html
1-5-2 下载与安装Dev-C++整合开发环境-安装
Dev-C++整合开发环境可以安装在Windows98/ME/2000/XP作业系统,其系统的最小需求,如下所示:
Microsoft Windows 95/98/ME/NT/2000/XP作业系统.
8MB记忆体.
100 Mhz Intel相容的CPU.
30 MB硬碟空间.
Dev-C++整合开发环境建议的系统需求,如下:
Microsoft Windows 2000/XP作业系统.
32MB记忆体.
400 Mhz Intel相容的CPU.
200 MB硬碟空间.
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