第一章程序设计和C语言

第第一一章章 程序设计和语言程序设计和语言金朝海北京航空航天大学计算机系统简介1.1 计算机语言及其发展历程1.2 语言产生的历史背景 1.3 语言的特点1.4 语言基本语法成分1.5 语言程序结构1.6 语言程序的编辑、编译、运行1.7 语言程序的上机步骤北京航空航天大学计算机计算机(电脑），电脑），是一种以是一种以高速进行运算，具有内部存高速进行运算，具有内部存储能力，由程序控制操作过储能力，由程序控制操作过程的自动电子装置。程的自动电子装置。是20世纪最重大的发明之一。计算机系统简介北京航空航天大学计计算算机机系系统统硬件系统硬件系统软件系统软件系统主机主机外部设备外部设备中央处理器中央处理器 CPU运算器（ALU）控制器控制器内（主）存储器内（主）存储器随机存储器（随机存储器（RAM）只读存储器（只读存储器（ROM）外（辅）存储器外（辅）存储器-硬盘、光盘、软盘硬盘、光盘、软盘输入设备输入设备-键盘、鼠标、扫描仪键盘、鼠标、扫描仪输出设备输出设备-显示器、打印机、绘图仪显示器、打印机、绘图仪 系统软件系统软件应用软件应用软件操作系统操作系统语言处理程序语言处理程序服务程序（诊断、排错、编辑等）服务程序（诊断、排错、编辑等）数据库管理程序数据库管理程序北京航空航天大学数据在计算机内部的存储运算形式数据在计算机内部的存储运算形式n 任何数据，无论数值、文字、声音还是图像，它们在计算机内部都表现为二进制数字形式，用0，1两个代码组成，并以这种形式存储、运算和传递。这是因为计算机主要由电子元器件组成，而电子元器件大都具有双稳态性质，如晶体管的导通和截止、集成电路的高低电位等。n用二进制便于算术运算和逻辑运算。北京航空航天大学数据存储的最小单位：位（数据存储的最小单位：位（bit）数据存储的最基本单位：字节（数据存储的最基本单位：字节（Byte）计算机处理数据的基本单位：字长（计算机处理数据的基本单位：字长（word）位位bit字长字长字节字节Bety（8bit）10111001,10101111,11111000,11111110北京航空航天大学n字长是计算机内部一次可以处理的二进制数字长是计算机内部一次可以处理的二进制数码的位数。码的位数。字长越长，数据处理的速度越快字长越长，数据处理的速度越快。然而，字长越长，计算机的硬件代价相应也然而，字长越长，计算机的硬件代价相应也增大。增大。目前微型计算机的字长以目前微型计算机的字长以3232位为主位为主。40044004：4 4位位80088008：8 8位位80868086、80888088、8028680286：1616位位8038680386、8048680486、奔腾：、奔腾：3232位位(x86-64):64(x86-64):64位位北京航空航天大学1.1 计算机语言及其发展历程计算机是由程序控制操作过程的。所有的程序都是用计算机语言编写的。计算机语言是人们用来向计算机传递信息与下达命令的通信工具。计算机语言的发展大致经历了机器语言、汇编语言、高级语言的发展阶段北京航空航天大学1)机器语言：机器语言：计算机可以直接识别和执行的二进制语言计算机可以直接识别和执行的二进制语言如：如：加法指令加法指令:1 0 0 0 0 0 0 0 减法指令减法指令:1 0 0 1 0 0 0 0计算机可以直接识别和执行，但难以阅读和记忆。计算机可以直接识别和执行，但难以阅读和记忆。2)汇编语言：汇编语言：用用“助记符助记符”来表示机器指令来表示机器指令如：如：ADD A,B SUB A,B计算机不能直接识别和执行计算机不能直接识别和执行,必须经过一个叫汇编程序的系必须经过一个叫汇编程序的系统软件翻译成机器语言程序（即目标程序）后才能执行。统软件翻译成机器语言程序（即目标程序）后才能执行。3)高级语言：高级语言：高级语言：高级语言：由贴近自然语言的由贴近自然语言的“词词”和和“数学公式数学公式”组成组成如：如：C、FORTRAN等，用等，用+和和-来表示加减运算。来表示加减运算。计算机也不能直接执行算法语言描述的源程序，必须先经过计算机也不能直接执行算法语言描述的源程序，必须先经过编译程序或解释程序翻译成目标程序后，才能由计算机执行。编译程序或解释程序翻译成目标程序后，才能由计算机执行。北京航空航天大学2004200420002000199619961992199219881988198419841980198019761976197219721968196819641964196019601956195619521952JavaJavaC+C+CPLCPLBCPLBCPLB BC CPASCALPASCALModula-2Modula-2AdaAdaALGOL68ALGOL68ALGOL60ALGOL60FORTRANFORTRANBASICBASICQBASICQBASICVisual Visual BASICBASICFORTRAN 77FORTRAN 77FORTRAN 90FORTRAN 90PL/1PL/1LISPLISPPROLOGPROLOGCOBOLCOBOLSimula Simula 6767SmalltalSmalltalk 80k 80C89C89C99C99C#C#几种广泛流行的高级语言的发展变迁情况（几种广泛流行的高级语言的发展变迁情况（经历了从早期语言到结构化程序设计语言，从面向过程到非过程化程序语言的过程。）北京航空航天大学1.2 语言产生的历史背景语言产生的历史背景 nC语言是目前程序设计领域中最有影响力的一种程序设计语言。可是，它却是“漫不经心”地开发出来的。n20世纪60年代，Bell实验室的Ken Thompson 着手开发后来对计算机产生了巨大影响的UNIX操作系统。为了描述UNIX，Thompson首先将当时的一种专门用来描述系统程序的BCPL语言改进为他称为B的语言。1970年Thompson发表了用汇编语言和B语言写成的PDP-7上实现UNIX的初版。北京航空航天大学n1971年，Dennis Ritchie开始协助Thompson开发UNIX。他对B语言做了进一步的充实和完善，加入数据类型和新的句法，于1972年推出了一种新型程序设计语言C语言（取BCPL的第2个字母）。nC语言借助UNIX操作系统的翅膀而起飞，UNIX操作系统也由于C而得以快速移植落地生根，两者相辅相承，成就了软件开发史上历时30年的时代。北京航空航天大学ALGOL 语语言言CPL语语言言BCPL语语言言B语语言言1963年，剑桥大学修改为1967年，剑桥大学的Matin Richards 将其简化为C语言语言1970，美国贝尔实验室Ken Thompson修改为且做出第一个关于UNIX系统的B语言1973年，贝尔实验室D.M.Ritchie设计出北京航空航天大学Thompson（左）和（左）和Ritchie（中）于（中）于1999年接年接受当时美国总统克林顿授予的国家技术勋章受当时美国总统克林顿授予的国家技术勋章北京航空航天大学n1978年Brian W.Kernighian和Dennis M.Ritchie出版了名著The C Programming Language，从而使C语言成为目前世界上流行最广泛的高级程序设计语言。以后，又有多种程序设计语言在C语言的基础上产生，如C+、Visual C+、Java、C#等。北京航空航天大学1.3 语言的特点语言的特点语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。拥有丰富的数据类型。运算符极其丰富。可移植性好（较之汇编语言）。可以实现汇编语言的大部分功能(可以直接操纵硬件)。兼具汇编语言和高级语言的优势。生成的目标代码质量高，程序执行效率高。北京航空航天大学1.4 C语言基本语法成分一、C语言字符集1、英文字母：大小写各、英文字母：大小写各26个，共计个，共计52个；个；2、阿拉伯数：、阿拉伯数：09共共10个数字；个数字；3、下划线：、下划线：_；4、特殊符号：通常指由、特殊符号：通常指由12个符号组成的运算符个符号组成的运算符。算术运算符：算术运算符：+-*/%+-关系运算符：关系运算符：=编译源程序，产生目标代码-连接各个目标代码、库函数，产生可执行程序-运行程序。