C语言源程序的结构特点(笔记)

2016-12-14 09:56:01来源:http://blog.csdn.net/levellee/article/details/4292786作者:levellee人点击

源程序的结构特点


1.一个C语言源程序可以由一个或多个源文件组成。


2.每个源文件可由一个或多个函数组成。


3.一个源程序不论由多少个文件组成,都有一个且只能有一个main函数,即主函数。


4.源程序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源文件或源程序的最前面。


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,函数头和花括号“}”之后不能加分号。


6.标识符,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。


在初学C语言时,可能会遇到有些问题理解不透,或者表达方式与以往数学学习中不同(如运算符等),这就要求不气馁,不明白的地方多问多想,鼓足勇气进行学习,待学完后面的章节知识,前面的问题也就迎刃而解了,这一方面我感觉是我们同学最欠缺,大多学不好的就是因为一开始遇到困难就放弃,曾经和好多同学谈他的问题,回答是听不懂、不想听、放弃这样三个过程,我反问,这节课你听过课吗?回答又是没有,根本就没听过课,怎么说自己听不懂呢?相应的根本就没学习,又谈何学的好?


学习C语言始终要记住“曙光在前头”和“千金难买回头看”,“千金难买回头看”是学习知识的重要方法,就是说,学习后面的知识,不要忘了回头弄清遗留下的问题和加深理解前面的知识,这是我们学生最不易做到的,然而却又是最重要的。学习C语言就是要经过几个反复,才能前后贯穿,积累应该掌握的C知识。


那么,我们如何学好《C程序设计》呢?


一、学好C语言的运算符和运算顺序


这是学好《C程序设计》的基础,C语言的运算非常灵活,功能十分丰富,运算种类远多于其它程序设计语言。在表达式方面较其它程序语言更为简洁,如自加、自减、逗号运算和三目运算使表达式更为简单,但初学者往往会觉的这种表达式难读,关键原因就是对运算符和运算顺序理解不透不全。当多种不同运算组成一个运算表达式,即一个运算式中出现多种运算符时,运算的优先顺序和结合规则显得十分重要。在学习中,只要我们对此合理进行分类,找出它们与我们在数学中所学到运算之间的不同点之后,记住这些运算也就不困难了,有些运算符在理解后更会牢记心中,将来用起来得心应手,而有些可暂时放弃不记,等用到时再记不迟。


先要明确运算符按优先级不同分类,《C程序设计》运算符可分为15种优先级,从高到低,优先级为1 ~ 15,除第2、3级和第14级为从右至左结合外,其它都是从左至右结合,它决定同级运算符的运算顺序。


2) 分支结构


顺序结构的程序虽然能解决计算、输出等问题,但不能做判断再选择。对于要先做判断再选择的问题就要使用分支结构。分支结构的执行是依据一定的条件选择执行路径,而不是严格按照语句出现的物理顺序。分支结构的程序设计方法的关键在于构造合适的分支条件和分析程序流程,根据不同的程序流程选择适当的分支语句。分支结构适合于带有逻辑或关系比较等条件判断的计算,设计这类程序时往往都要先绘制其程序流程图,然后根据程序流程写出源程序,这样做把程序设计分析与语言分开,使得问题简单化,易于理解。程序流程图是根据解题分析所绘制的程序执行流程图。


学习分支结构不要被分支嵌套所迷惑,只要正确绘制出流程图,弄清各分支所要执行的功能,嵌套结构也就不难了。嵌套只不过是分支中又包括分支语句而已,不是新知识,只要对双分支的理解清楚,分支嵌套是不难的。下面我介绍几种基本的分支结构。 ①if(条件)


{分支体}


这种分支结构中的分支体可以是一条语句,此时“{ }”可以省略,也可以是多条语句即复合语句。它有两条分支路径可选,一是当条件为真,执行分支体,否则跳过分支体,这时分支体就不会执行。如:要计算x的绝对值,根据绝对值定义,我们知道,当x>=0时,其绝对值不变,而x<0时其绝对值是为x的反号,因此程序段为:if(x<0)


x=-x;


②if(条件)


{分支1}


else


{分支2}


这是典型的分支结构,如果条件成立,执行分支1,否则执行分支2,分支1和分支2都可以是1条或若干条语句构成。如:求ax^2+bx+c=0的根


分析:因为当b^2-4ac>=0时,方程有两个实根,否则(b^2-4ac<0)有两个共轭复根。其程序段如下:



③嵌套分支语句:其语句格式为: if(条件1) {分支1}; else if(条件2) {分支2} else if(条件3) {分支3} …… else if(条件n) {分支n} else {分支n+1}


嵌套分支语句虽可解决多个入口和出口的问题,但超过3重嵌套后,语句结构变得非常复杂,对于程序的阅读和理解都极为不便,建议嵌套在3重以内,超过3重可以用下面的语句。


④switch开关语句:该语句也是多分支选择语句,到底执行哪一块,取决于开关设置,也就是表达式的值与常量表达式相匹配的那一路,它不同if…else


语句,它的所有分支都是并列的,程序执行时,由第一分支开始查找,如果相匹配,执行其后的块,接着执行第2分支,第3分支……的块,直到遇到break语句;如果不匹配,查找下一个分支是否匹配。这个语句在应用时要特别注意开关条件的合理设置以及break语句的合理应用。


(3)循环结构:


循环结构可以减少源程序重复书写的工作量,用来描述重复执行某段算法的问题,这是程序设计中最能发挥计算机特长的程序结构,C语言中提供四种循环,即goto循环、while循环、do�Cwhile循环和for循环。四种循环可以用来处理同一问题,一般情况下它们可以互相代替换,但一般不提倡用goto循环,因为强制改变程序的顺序经常会给程序的运行带来不可预料的错误,在学习中我们主要学习while、do…while、for三种循环。常用的三种循环结构学习的重点在于弄清它们相同与不同之处,以便在不同场合下使用,这就要清楚三种循环的格式和执行顺序,将每种循环的流程图理解透彻后就会明白如何替换使用,如把while循环的例题,用for语句重新编写一个程序,这样能更好地理解它们的作用。特别要注意在循环体内应包含趋于结束的语句(即循环变量值的改变),否则就可能成了一个死循环,这是初学者的一个常见错误。


在学完这三个循环后,应明确它们的异同点:用while和do…while循环时,循环变量的初始化的操作应在循环体之前,而for循环一般在语句1中进行的;while循环和for循环都是先判断表达式,后执行循环体,而do…while循环是先执行循环体后判断表达式,也就是说do…while的循环体最少被执行一次,而while循环和for就可能一次都不执行。另外还要注意的是这三种循环都可以用break语句跳出循环,用continue语句结束本次循环,而goto语句与if构成的循环,是不能用break和continue语句进行控制的。


顺序结构、分支结构和循环结构并不彼此孤立的,在循环中可以有分支、顺序结构,分支中也可以有循环、顺序结构,其实不管哪种结构,我们均可广义的把它们看成一个语句。在实际编程过程中常将这三种结构相互结合以实现各种算法,设计出相应程序,但是要编程的问题较大,编写出的程序就往往很长、结构重复多,造成可读性差,难以理解,解决这个问题的方法是将C程序设计成模块化结构。


(4)模块化程序结构C语言的模块化程序结构用函数来实现,即将复杂的C程序分为若干模块,每个模块都编写成一个C函数,然后通过主函数调用函数及函数调用函数来实现一大型问题的C程序编写,因此常说:C程序=主函数+子函数。


因此,对函数的定义、调用、值的返回等中要尤其注重理解和应用,并通过上机调试加以巩固。


、掌握一些简单的算法编程其实一大部分工作就是分析问题,找到解决问题的方法,再以相应的编程语言写出代码。这就要求掌握算法,根据我们的《C程序设计》教学大纲中,只要求我们掌握一些简单的算法,在掌握这些基本算法后,要完成对问题的分析就容易了。如两个数的交换、三个数的比较、选择法排序和冒泡法排序,这就要求我们要清楚这些算法的内在含义


结语:当我们把握好上述几方面后,只要同学们能克服畏难、厌学、上课能专心听讲,做好练习与上机调试,其实C语言并不难学所谓关键字就是已被C语言本身使用, 不能作其它用途使用的字。例如关键字不能用作变量名、函数名等由ANSI标准定义的C语言关键字共32个 :


auto double int struct break else long switch


case enum register typedef char extern return union


const float short unsigned continue for signed void


default goto sizeof volatile do if while static


根据关键字的作用,可以将关键字分为数据类型关键字和流程控制关键字两大类。


1 数据类型关键字


A基本数据类型(5个)


void :声明函数无返回值或无参数,声明无类型指针,显式丢弃运算结果


char :字符型类型数据,属于整型数据的一种


int :整型数据,通常为编译器指定的机器字长


float :单精度浮点型数据,属于浮点数据的一种


double :双精度浮点型数据,属于浮点数据的一种


B 类型修饰关键字(4个)


short :修饰int,短整型数据,可省略被修饰的int.


long :修饰int,长整形数据,可省略被修饰的int.


signed :修饰整型数据,有符号数据类型


unsigned :修饰整型数据,无符号数据类型


C 复杂类型关键字(5个)


struct :结构体声明


union :共用体声明


enum :枚举声明


typedef :声明类型别名


sizeof :得到特定类型或特定类型变量的大小


D 存储级别关键字(6个)


auto :指定为自动变量,由编译器自动分配及释放。通常在栈上分配


static :指定为静态变量,分配在静态变量区,修饰函数时,指定函数作用域为文件内部


register :指定为寄存器变量,建议编译器将变量存储到寄存器中使用,也可以修饰函数形参,建议编译器通过寄存器而不是堆栈传递参数


extern :指定对应变量为外部变量,即在另外的目标文件中定义,可以认为是约定由另外文件声明的对象的一个“引用”


const :与volatile合称“cv特性”,指定变量不可被当前线程/进程改变(但有可能被系统或其他线程/进程改变)


volatile :与const合称“cv特性”,指定变量的值有可能会被系统或其他进程/线程改变,强制编译器每次从内存中取得该变量的值


2 流程控制关键字


A 跳转结构(4个)


return :用在函数体中,返回特定值(或者是void值,即不返回值)


continue :结束当前循环,开始下一轮循环


break :跳出当前循环或switch结构


goto :无条件跳转语句


B 分支结构(5个)


if :条件语句


else :条件语句否定分支(与if连用)


switch :开关语句(多重分支语句)


case :开关语句中的分支标记


default :开关语句中的“其他”分治,可选。


C 循环结构(3个)


for :for循环结构,for(1;2;3)4;的执行顺序为1->2->4->3->2……循环,其中2为循环条件


do :do循环结构,do 1 while(2); 的执行顺序是 1->2->1……循环,2为循环条件


while :while循环结构,while(1) 2; 的执行顺序是1->2->1……循环,1为循环条件


以上循环语句,当循环条件表达式为真则继续循环,为假则跳出循环。 在ANSI标准化后,C语言的标准在一段相当的时间内都保持不变,尽管C++继续在改进。(实际上,Normative Amendment1在1995年已经开发了一个新的C语言版本。但是这个版本很少为人所知。)标准在90年代才经历了改进,这就是ISO9899:1999(1999年出版)。这个版本就是通常提及的C99.它被ANSI于2000年三月采用。


在C99中包括的特性有:


对编译器限制增加了,比如源程序每行要求至少支持到 4095 字节,变量名函数名的要求支持到 63 字节 (extern 要求支持到31)


预处理增强了。例如:


宏支持取参数 #define Macro(……) __VA_ARGS__


使用宏的时候,参数如果不写,宏里用 #,## 这样的东西会扩展成空串。(以前会出错的)


支持 // 行注释(这个特性实际上在C89的很多编译器上已经被支持了)


增加了新关键字 restrict, inline, _Complex, _Imaginary, _Bool


支持 long long, long double _Complex, float _Complex 这样的类型


支持 <: :> <% %> %: %:%: ,等等奇怪的符号替代支持了不定长的数组。数组的长度就可以用变量了。声明类型的时候呢,就用 int a[*]这样的写法。不过考虑到效率和实现,这玩意并不是一个新类型。所以就不能用在全局里,或者 struct union里面,如果你用了这样的东西,goto 语句就受限制了。


变量声明不必放在语句块的开头,for 语句提倡这么写 for(int i=0;i<100;++i) 就是说,int i的声明放在里面,i 只在 for 里面有效。(VC没有遵守这条标准,i 在 for 外也有效)


当一个类似结构的东西需要临时构造的时候,可以用 (type_name){xx,xx,xx} 这有点像 C++ 的构造函数初始化结构的时候现在可以这样写:







struct {int a[3], b;} hehe[] = { [0].a = , [1].a = 2 }struct {int a, b, c, d;} hehe = { .a = 1, .c = 3, 4, .b = 5} // 3,4


是对 .c,。d 赋值的字符串里面,/u 支持 unicode 的字符支持 16 进制的浮点数的描述,所以 printf scanf 的格式化串多支持了 ll / LL (VC6 里用的 I64) 对应新的 long long 类型。


浮点数的内部数据描述支持了新标准,这个可以用 #pragma 编译器指定除了已经有的 __line__ __file__ 以外,又支持了一个 __func__ 可以得到当前的函数名


对于非常数的表达式,也允许编译器做化简修改了对于 / % 处理负数上的定义,比如老的标准里 -22 / 7 = -3, -22 % 7 = -1 而现在 -22 / 7 = -4, -22 % 7 = 6取消了不写函数返回类型默认就是 int 的规定允许 struct 定义的最后一个数组写做 [] 不指定其长度描述const const int i; 将被当作 const int i; 处理增加和修改了一些标准头文件, 比如定义 bool 的 定义一些标准长度的 int 的 定义复数的 定义宽字符的 有点泛型味道的数学函数 跟浮点数有关的. 里多了一个 va_copy 可以复制 …… 的参数。 里多了个 struct tmx 对 struct tm 做了扩展输入输出对宽字符还有长整数等做了相应的支持相对于c89的变化还有


1、增加restrict指针


C99中增加了公适用于指针的restrict类型修饰符,它是初始访问指针所指对象的惟一途径,因此只有借助restrict指针表达式才能访问对象。restrict指针指针主要用做函数变元,或者指向由malloc()函数所分配的内存变量。restrict数据类型不改变程序的语义。


如果某个函数定义了两个restrict指针变元,编译程序就假定它们指向两个不同的对象,memcpy()函数就是restrict指针的一个典型应用示例。C89中memcpy()函数原型如下:


代码: void *memcpy (void *s1, const void *s2, size_t size);


如果s1和s2所指向的对象重叠,其操作就是未定义的。memcpy()函数只能用于不重叠的对象。C99中memcpy()函数原型如下:代码:


void *memcpy(void *restrict s1, const void *restrict s2,size_t


size);


通过使用restrict修饰s1和s2 变元,可确保它们在该原型中指向不同的对象。


2、inline(内联)关键字


内联函数除了保持结构化和函数式的定义方式外,还能使程序员写出高效率的代码。函数的每次调用与返回都会消耗相当大的系统资源,尤其是当函数调用发生在重复次数很多的循环语句中时。一般情况下,当发生一次函数调用时,变元需要进栈,各种寄存器内存需要保存。当函数返回时,寄存器的内容需要恢复。如果该函数在代码内进行联机扩展,当代码执行时,这些保存和恢复操作旅游活动会再发生,而且函数调用的执行速度也会大大加快。函数的联机扩展会产生较长的代码,所以只应该内联对应用程序性能有显著影响的函数以及长度较短的函数3、新增数据类型


_Bool值是0或1.C99中增加了用来定义bool、true以及false宏的头文件夹,以便程序员能够编写同时兼容于C与C++的应用程序。在编写新的应用程序时,应该使用


头文件中的bool宏。


_Complex and _Imaginary


C99标准中定义的复数类型如下:float_Complex; float_Imaginary; double_Complex;


double_Imaginary; long double_Complex; long double_Imaginary.


头文件中定义了complex和imaginary宏,并将它们扩展为_Complex和_Imaginary,因此在编写新的应用程序时,应该使用头文件中的complex和imaginary宏。


long long int


C99标准中引进了long long int(-(2e63 - 1)至2e63 - 1)和unsigned long long


int(0 - 2e64 - 1)。long long int能够支持的整数长度为64位。


4、对数组的增强


可变长数组


C99中,程序员声明数组时,数组的维数可以由任一有效的整型表达式确定,包括只在运行时才能确定其值的表达式,这类数组就叫做可变长数组,但是只有局部数组才可以是变长的。


可变长数组的维数在数组生存期内是不变的,也就是说,可变长数组不是动态的。可以变化的只是数组的大小。可以使用*来定义不确定长的可变长数组。


数组声明中的类型修饰符


在C99中,如果需要使用数组作为函数变元,可以在数组声明的方括号内使用static关键字,这相当于告诉编译程序,变元所指向的数组将至少包含指定的元素个数。也可以在数组声明的方括号内使用restrict,volatile,const关键字,但只用于函数变元。如果使用restrict,指针是初始访问该对象的惟一途径。如果使用const,指针始终指向同一个数组。使用volatile没有任何意义。


5、单行注释


引入了单行注释标记 "//" , 可以象C++一样使用这种注释了。


6、分散代码与声明


7、预处理程序的修改


a、变元列表


宏可以带变元,在宏定义中用省略号(……)表示。内部预处理标识符__VA_ARGS__决定变元将在何处得到替换。例:#define MySum(……) sum(__VA_ARGS__) 语句MySum(k,m,n);


将被转换成:sum(k, m, n); 变元还可以包含变元。例: #define compare(compf, ……)


compf(__VA_ARGS__) 其中的compare(strcmp,"small", "large");


将替换成:strcmp("small","large");


b、_Pragma运算符


C99引入了在程序中定义编译指令的另外一种方法:_Pragma运算符。格式如下:


_Pragma("directive")


其中directive是要满打满算的编译指令。_Pragma运算符允许编译指令参与宏替换。


c、内部编译指令


STDCFP_CONTRACT ON/OFF/DEFAULT 若为ON,浮点表达式被当做基于硬件方式处理的独立单元。默认值是定义的工具。


STDCFEVN_ACCESS ON/OFF/DEFAULT 告诉编译程序可以访问浮点环境。默认值是定义的工具。


STDC CX_LIMITED_RANGE ON/OFF/DEFAULT


若值为ON,相当于告诉编译程序某程序某些含有复数的公式是可靠的。默认是OFF.


d、新增的内部宏


__STDC_HOSTED__ 若操作系统存在,则为1


__STDC_VERSION__ 199991L或更高。代表C的版本


__STDC_IEC_599__ 若支持IEC 60559浮点运算,则为1


__STDC_IEC_599_COMPLEX__ 若支持IEC 60599复数运算,则为1


__STDC_ISO_10646__ 由编译程序支持,用于说明ISO/IEC 10646标准的年和月格式:yyymmmL


C99中,结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组,这就叫做柔性数组成员,但结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。柔性数组成员允许结构中包含一个大小可变的数组。sizeof返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。包含柔性数组成员的结构用malloc()函数进行内存的动态分配,并且分配的内存应该大于结构的大小,以适应柔性数组的预期大小。


11、指定的初始化符


C99中,该特性对经常使用稀疏数组的程序员十分有用。指定的初始化符通常有两种用法:用于数组,以及用于结构和联合。用于数组的格式:[index] = vol; 其中,index表示数组的下标,vol表示本数组元素的初始化值。


例如: int x[10] = {[0] = 10, [5] = 30};


其中只有x[0]和x[5]得到了初始化。用于结构或联合的格式如下:


member-name(成员名称)


对结构进行指定的初始化时,允许采用简单的方法对结构中的指定成员进行初始化。


例如: struct example{ int k, m, n; } object = {m = 10,n = 200}


其中,没有初始化k.对结构成员进行初始化的顺序没有限制。


12、printf()和scanf()函数系列的增强


C99中printf()和scanf()函数系列引进了处理long long int和unsigned long long int数据类型的特性。long long int 类型的格式修饰符是ll.在printf()和scanf()函数中,ll适用于d, i,o, u 和x格式说明符。另外,C99还引进了hh修饰符。当使用d, i, o,u和x格式说明符时,hh用于指定char型变元。ll和hh修饰符均可以用于n说明符。


格式修饰符a和A用在printf()函数中时,结果将会输出十六进制的浮点数。格式如下:[-]0xh, hhhhp + d使用A格式修饰符时,x和p必须是大写。A和a格式修饰符也可以用在scanf()函数中,用于读取浮点数。调用printf()函数时,允许在%f说明符前加上l修饰符,即%lf,但不起作用。


13、C99新增的库


C89中标准的头文件


定义宏assert()


字符处理


错误报告


定义与实现相关的浮点值勤


定义与实现相关的各种极限值


支持函数setlocale()


数学函数库使用的各种定义


支持非局部跳转


定义信号值


支持可变长度的变元列表


定义常用常数


支持文件输入和输出


其他各种声明


支持串函数


支持系统时间函数


C99新增的头文件和库


支持复数算法


给出对浮点状态标记和浮点环境的其他方面的访问


定义标准的、可移植的整型类型集合。也支持处理最大宽度整数的函数


首先在此1995年第一次修订时引进,用于定义对应各种运算符的宏


支持布尔数据类型类型。定义宏bool,以便兼容于C++


定义标准的、可移植的整型类型集合。该文件包含在


定义一般类型的浮点宏


首先在1995年第一次修订时引进,用于支持多字节和宽字节函数


首先在1995年第一次修订时引进,用于支持多字节和宽字节分类函数


14、__func__预定义标识符


用于指出__func__所存放的函数名,类似于字符串赋值。


15、其它特性的改动


放宽的转换限制


限制 C89标准 C99标准


数据块的嵌套层数 15 127


条件语句的嵌套层数 8 63


内部标识符中的有效字符个数 31 63


外部标识符中的有效字符个数 6 31


结构或联合中的成员个数 127 1023


函数调用中的参数个数 31 127


不再支持隐含式的int规则


删除了隐含式函数声明


对返回值的约束


C99中,非空类型函数必须使用带返回值的return语句。


扩展的整数类型


扩展类型 含义


int16_t 整数长度为精确16位


int_least16_t 整数长度为至少16位


int_fast32_t 最稳固的整数类型,其长度为至少32位


intmax_t 最大整数类型


uintmax_t 最大无符号整数类型


对整数类型提升规则的改进


C89中,表达式中类型为char,short int或int的值可以提升为int或unsigned int类型。


C99中,每种整数类型都有一个级别。例如:long long int 的级别高于int,int的级别高于char等。在表达式中,其级别低于int或unsigned int的任何整数类型均可被替换成int或unsigned int类型。


有必要说明的是,c99的main()函数要求必须返回一个int值给程序的激活者(通常是操作系统)0表示正常推出,非0表示异常。


但是各个公司对C99的支持所表现出来的兴趣不同。当GCC和其它一些商业编译器支持C99的大部分特性的时候,微软和Borland却似乎对此不感兴趣。

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