C语言ppt课件第2章

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2024/9/13,第2章,C,语言基础,北京科技大学 计算机系,C,语言程序设计,本章主要内容,本章介绍,C,语言的基础，包括：,数据类型,运算符和表达式,均是程序设计的基本知识,为什么讨论,这些知识,？,通常,程序,要对数据进行操作处理：,处理的对象是,数据,通过,运算符和表达式,进行操作,2,例如：,【例2.1】计算圆的面积，半径为 5,cm,。,程序如下：,main( ), float,r,area,;,r,=,5,;,area,=,3.14,*,r,*,r,;,printf,(%fn ,area,) ;,运算结果是输出,圆的面积：,78.500000,程序中用到的数据：,r,、,area,、,5,、,3.14,对数据进行的运算：,*,、,=,例,jc2_1,3,分析：,计算机操作处理时，要完成以下工作,：,在内存中给半径,r,和运算结果,area,开辟存储空间，存放它们的值。,应该留多大的地方来存放它们的值？,数据,5,和,3.14,与,r,、,area,不同，它们是在编写程序时就给出确定的值，在运算过程中不会改变。,这样的数计算机怎么处理？,对,整数 5,和,小数3.14,，计算机,存放时是否有区别？,涉及数据类型,的基本知识,4,C,语言的数据类型,C,数据类型,数组类型,结构体类型,共用体类型,枚举类型,整型,字符型,实型(浮点型),空类型,单精度型,双精度型,基本类型,指针类型,构造类型,本章讨论,基本类型数据,5,2.1.1 整型数据,1整型数据的类型,基本整型数据,int,，,分配,2,Byte,短整型数据,short,int,，,分配,2,Byte,长整型数据,long,int,，,分配,4,Byte,整型数据均以,二进制补码,形式存储,问题：,为什么要采用补码？,如何表示？,6,计算机中正、负数的表示,例如：109 (1101101),2,要区别：109 和 109,方法是：,将符号也数码化,即：正的符号,用,0,表示,负的符号,用,1,表示, 计算机中的数表示方法是：,符号位,二进制数值,(,以 8,bit,为例,),109 ,110 1101 ,0,110 1101,109 ,110 1101 ,1,110 1101,7,问题：计算机计算复杂化,例如计算：,（-19）+（+22）,1,001 0011 +,0,001 0110,解决的方法是：,使用,反码,或,补码,的表示方法（按前述表示的编码称为,原码,），即能将减法一律转换为加法。,需要判断符号是否相同：,如果相同，结果符号不变，并进行绝对值相加,如果不同，结果取绝对值大的数的符号，并进行绝对值相减,8,原码、反码和补码,正数,：,原码、反码、补码相同,符号位为0，数值为对应的二进制数。,109,0,1101101,原,= ,0,1101101,反,= ,0,1101101,补,负数,：,原码,符号位为1，数值为绝对值的二进制数。,109,1,1101101,原,反码,符号位为1，数值为绝对值的二进制数各位变反。,109,1,0010010,反,补码,符号位为1，数值为绝对值的二进制数各位变反加1。,109,1,0010011,补,9,2. 有符号和无符号整型数据,有符号的整型数据,signed,int,无符号的整型数据,unsigned,int,区别是将,最高位,看作符号位还是数据位,例如：,1,111 1111 1010 1000,作为,有符号数,使用时，最高为符号位,为负数，值是：,- 88,（再求一次补）,作为,无符号数,使用时，最高为数据位,为无符号的数，值是：,65448,10,例如：,main( ), unsigned,int,m;,m=,65448,;,printf,(nm=,%d,n,m);,printf,(m=,%u,n,m);,例,jc2_a,输出结果：,m=,-88,m=,65448,按有符号数输出,按无符号数输出,11,整型数据的类型及规定,方括号表示可选项,int,分配,2,Byte,，,long,分配,4,Byte,类型名称,类型符,bit,取值范围,整型,(短整型),signed,int,signed,short,int,16,2,15,2,15,-1,(-32768,32767 ),无符号整型,unsigned,int,16,0,2,16,-1,(0,65535 ),长整型,signed,long,int,32,-2,31,2,31,- 1,无符号长整型,unsigned long,int,32,0,2,32,-1,12,2.1.2 实型数据,1,实型数据的类型,单精度实型数据,float，,分配,4,Byte,双精度实型数据,double,，分配,8,Byte,2,实型数据的存储,单精度实型,指数部分,小数部分,小数的符号位,指数的符号位,13,实型数据的类型及规定,C,标准并未具体规定各种实型数据所占字节数，也不规定具体小数和指数部分的位数。,一般而言，小数部分位数多，数据表示的有效数字多，精度就高；而指数部分位数多，则表示的数据范围更大。,有效数字的意义？,类型,类型符,Byte,绝对值的范围,有效数字,单精度型,float,4,10,-37, 10,38,78,位,双精度型,double,8,10,-307,10,308,1516,位,例,jC2,_a,14,2.1.3 字符型数据,字符型数据,char,，,分配,1,Byte,字符型数据是指字母、数字、各种符号等用,ASCII,值表示的字符,例如,a,是一个,char,类型数据，称作字符常量，存储：,0 1 1 0 0 0 0 1,2.1.4,空类型,空类型,void,通常与指针或函数结合使用,15,2.2 常量、变量与标准函数,主要内容：,常量,变量,标准库函数,16,2.2.1 常量,在运行程序的过程中值保持不变的量,1整型常量,十进制,：09,八进制,：07，以,0,开头,十六进制,：09，,AF/af，,以,0,x,或,0,X,开头,例如：,100 -8 0 +123,010 024 0100 073,0,x38 0x10 0X10 0XFF 0x0a,17,1. 整型常量,整型常量的类型：,根据值大小默认类型。,整型常量后面加,l,或,L,，,则认为是,long,int,型,例如：123,L,、0,L,、432,l,、0x100,l,注意：,十六进制常量中可以使用大写字母,AF，,也可以使用小写字母,af。,八进制常量中不能出现数字 8 或 9,例如：,018,、,0921,非法,18,2. 实型常量,十进制形式,1.0 1. +12.0 -12.0 0.0,指数形式,1,e3 1.8e-3 -123E-6 -.1E-3,等价于：110,3,1.810,-3,-,12310,-6,-,0.110,-3,指数只能是整数，而尾数则可以是整数也可以是小数 ，无论指数或尾数均不能省略,例如：,1,e,、,E.5,、,E-3,非法,实型常量的类型：默认为,double,型，后面加,F,（,或,f,），,则强调表示该数是,float,类型,例如：3.5,f,、1e2,F,19,3. 字符型常量,可视字符常量,单引号括起来的单个可视字符,例如：,a,、,A,、,+,、,3,、, ,等,转义字符常量,单引号括起来的,与,可视字符,组合，例如：,0,字符串结束标志,n,回车换行,t,跳到下一个输出位置,双引号字符,ddd,ddd,为,1,到,3,位八进制数所代表的字符,xhh,hh,为1到2位十六进制数所代表的字符,20,4. 字符串常量,用双引号括起的一个字符序列,例如：,ABC,、,123,、,a,、,nt ,nGood,morning,字符串常量的长度,：,所包含的字符个数,字符串常量的存储方式：,n,G,o,o,d,m,o,r,n,i,n,g,0,a,0,所占存储单元数：,串长度1,例如：,字符串,结束标记,21,5. 符号常量,以标识符来代表的常量,事先编译预处理命令,define,定义,编译时先由系统替换为它所代表的常量，再进行编译,例如：,#,define,LEN,2.5,main( ), float a,b;,a= 2*3.14 *,LEN,;,b=3.14*,LEN,*,LEN,;,printf,(a=%f,b=%fn,a,b);,定义符号常量,使用符号常量,编译前系统进行替换,22,5. 符号常量,main( ), float a,b;,a= 2*3.14 *,2.5,;,b=3.14*,2.5,*,2.5,;,printf,(a=%f, b=%fn,a,b);,define,是编译预处理命令，必须以“,#,”开头,编译预处理命令在第7章讨论。,替换为,23,2.2.2 变量,1. 变量的有关概念,在程序运行过程中，其值改变的数据，称为变量，变量用标识符表示，称为,变量名,。,变量必须“先定义后使用”,系统为变量分配存储单元，存储变量的值。,编写程序时通过变量名来存、取,变量值,。,a,510,变量值,为变量分配的存储单元,变量名,例如：,有,变量a,它的值是5,10,24,2. 变量定义,变量定义的一般格式：,数据类型说明符 变量列表,；,例如：,int,i, j;,long k, m;,float x,y;,char ch1,ch2;,必须使用合法的标识符作变量名,不能使用关键字为变量命名,25,3. 变量的初始化：,允许在说明变量的时候对变量赋初值。,例如：,int,a=5,b=10+2;,double x=23.568,y ;,char ch1=a,ch2=66,ch3=142;,表示定义变量并对变量存储单元赋值。,错误的初始化：,int,a=3+b,b=5；,float m=n=23.16；,26,2.2.3 标准库函数,由,C,编译系统定义的一种函数，存放在系统函数库中，用户可以根据需要随时调用,常用函数,如：,printf,、,scanf,、,fabs,、,sqrt,、sin、,(常用数学函数参见教材,P30,表2.5,),函数调用形式,：,函数名（参数表）,例如：,putchar,(a),sqrt,(x),例,jc2_3,27,2.3 运算符和表达式,主要内容：,算术运算符和算术表达式,赋值运算符和赋值表达式,关系运算符和关系表达式,逻辑运算符和逻辑表达式,位运算符和位运算表达式,条件运算符和条件表达式,逗号运算符和逗号表达式,其他运算符及其运算,28,运算符的有关概念,作用：,对运算对象完成规定的操作运算,类型：,按运算对象分：,单目、双目、三目,按功能分：,算术、赋值、关系、逻辑,条件、逗号、位、其他,29,运算符的优先级和结合性,优先级,指各种运算符号的运算优先顺序,例如：,算术运算优先于关系运算,算术运算中先 * / 后 + -,结合性,指运算符号和运算对象的结合方向,分为：从左向右(,左结合,)和从右向左(,右结合,),例如：,算术运算符为,左结合,a-b,+,4,赋值运算符为,右结合,a= b = 5,（,C,语言规定见教材,P297,附录,B,）,30,本章涉及的运算符,+ - * / %,+ - + -,= += -= *= /= %=,&= |= = = = ,?:,&,sizeof,(,数据类型标识符),类型,种类,算术运算符,赋值运算符,关系运算符,逻辑运算符,位运算符,条件运算符,逗号运算符,其他运算符,31,表达式的有关概念,什么是表达式,由,运算符,将运算对象连接成的式子，它描述了一个具体的求值运算过程。,计算表达式的值,按照运算符的运算规则求值,求值时注意运算符的优先级和结合性,表达式值的类型,自动转换,强制转换,32,例如：,表达式：,150+b,*,2,12.456,b=(+a)-2,a /= a *= (a = 2),f=abc,-,a |+b&c+,max=ab ? a : b,a=3,a+=3,a*a,1/(,float)a+6,33,算术运算,算术运算符的优先级,( ),+,- + -,* / %,+,-,同级 同级 同级,单目 双目,高,低,没有乘方运算符,，要计算,a,3,要写作,a*a*a,的连乘，或用标准库函数,pow,(a, 3),“,/,”,的运算对象可为各种类型数据，但是当进行两个整型数据相除时，运算结果也是整型数据,“,%,”要求运算对象必须是整型数据，功能是求两数相除的余数，余数的符号与被除数的符号相同。,34,自增自减运算,+,-,是,单目运算符,有前缀和后缀,两种形式,前缀形式:,先自增(自减)再引用；,后缀形式:,先引用再自增(自减)；,功能：,前缀形式,+,a,等价,于,a = a + 1,-,a,等价,于,a = a,1,后缀形式,a +,等价于,a = a + 1,a,-,等价于,a = a,1,表达式的值会不同,35,例如：,当,a5,时,+a,表达式的值为,6，,且,a6,a+,表达式的值为,5 ，,且,a6,b=+a,等价于,a=a+1； b=a,表达式的值为,6,，且,a=6,b=6,b=a+,等价于,b=a; a=a+1,表达式的值为5，且,a=6,b=5,36,说明：,+,和,-,的运算对象只能是变量（或运算结果是变量的表达式）, 不能是常量（或运算结果是数值的表达式）。,例如：,5+,、,(,a+2)+,不合法。,具有右结合性，结合方向为从右到左。,例如：,a+,等价于,-(,a+),如果有多个运算符连续出现时，,C,系统尽可能多的从左到右将字符组合成一个运算符,例如：,i + j,等价于,(,i+)+j,-i+-j,等价于,-(,i+)+(-j),37,main( ),int,a=5;,printf,(%d %dn,a,a+ );,说明（续）：,对函数参数的求值顺序：,Turbo C,系统先计算最右边的参数值，再依次计算左面的参数值。,【例,2.5,】有多个函数参数且为同一变量自增的运算处理。,输出结果：,6 5,运行例2.5,38,说明（续）：,【例,2.6,】有多个函数参数且为同一变量多次自增的运算处理。,main( ),int,a=5;,printf,(%d%dn,a,(a+)+( a+);,输出结果：,7 11,运行例2.6,39,赋值运算,赋值运算符,(右结合）,= +=,-,= *= /= %=,&= |= = = =,赋值表达式,将,表达式的值,存入,变量,对应的内存单元中,m=12,b=(+a)-2,m%=3+n,等价于,m=m%(3+n),x *= (x = 5),40,说明：,赋值号左边必须是变量，右边可以是,C,语言任意合法的表达式,例如：,n= t +210,等价于：,a=,(,b=,(,(,b*c,),10,),),赋值号与数学中的等号含义不同,例如：,数学中,a=b,等价于,b=a,C,语言中,a=b,不等价于,b=a,41,关系运算,关系运算符,(左结合）, = =,= !=,较高 较低,关系表达式,用关系运算符将运算对象连接成的式子,例如：,12,=,c,等价于,a = ( b=c ),与 (,a=b)=c,不等价,关系运算符优先于赋值，低于算术,42,说明：,关系运算的结果应该是,逻辑值,。,C,语言用数值用,1,表示,逻辑真,，,0,表示,逻辑假,例如：,75,的值是 1，,57,的值是 0,ab,的值是 0，,a= z,逻辑运算符的优先级 和结合性：,!,是单目运算符，,右结合,，高于算术,&,和,|,是双目运算符，,左结合,，高于赋值运算符，低于关系运算符,45,逻辑运算规则,从左到右依次进行逻辑计算,运算对象为,非0,表示,逻辑真,运算对象为,0,表示,逻辑假,逻辑运算的结果为,0,或,1,例如设：,a=15，b=0，c=-2,a & b & c,结果为0,a | b | c,结果为1,(a+c) | b & c,结果为1,46,逻辑运算规则（续）,运算按照,从左至右,的顺序进行，一旦能够确定逻辑表达式的值，就立即结束运算,逻辑运算的短路性质,例如,设：,a=1，b=0，c=-2,a & b & c,(a+) | + b& -c,为 0，运算终止，表达式,值,为 0,为非0，运算终止，表达式值为 1,且,a,为,2,，,b,为,0,，,c,为,-2,(,b,c,保持原值,),47,关系与逻辑运算符的应用,表示数学公式,abc,判断,a, b, c,三条线段能否组成一个三角形,a, b,不同时为负,a+bc & a+cb & b+ca,a=0 | b=0,!(,a0 & b=0&b=0&b=0),ab & bc,48,位运算符,& | ,位逻辑运算符,移位运算符,单目,位运算符的运算对象只能是,整型数据,或,字符型数据,，不能是实型数据,运算对象一律按二进制补码参加运算，并,按位进行运算,位运算的结果是一个整型数据,低于单目、算术运算符，高于其他运算符,低于单目、算术和关系运算符，高于其他运算符,49,位逻辑运算符的运算规则,假设,a,i,和,b,i,均是一个二进制位（,bit,）,运算对象,逻辑运算结果,a,i,b,i,a,i,&b,i,a,i,|b,i,a,i,b,i,a,i,0,0,0,0,0,1,0,1,0,1,1,1,1,0,0,1,1,0,1,1,1,1,0,0,例如：,假设,a=10，b=010,求,a&b、 a | b、 ab、a,50,程序如下：,main( ),int,a=10, b=010;,printf,(%d %dn,a&b, a|b);,printf,(%d %dn, ab,a,);,输出结果：,8 10,2 -11,0000 0000 0000 1010,& 0000 0000 0000 1000,0000 0000 0000 1000,即：,a&b,的值是,8,0000 0000 0000 1010,1111 1111 1111 0101,即：,a,的值是,-,11,运行,jc2_b,51,移位运算,例如：,ab-1,等价于 (,a+8)(b-1),例如：,假设,a=10，b=2，,求,ab-1,main( ),int,a=10, b=2;,printf,(%d %dn,ab-1,);,输出结果：,40 9,运行,jc2_c,请自行分析,运行结果,52,条件表达式运算,条件运算符：,？ ：,条件表达式的一般形式,表达式,1 ?,表达式,2 :,表达式,3,例如：,m=10 & b-20,?,a,:,b,x=3+a5,?,100,:,200,C,语言中唯一的,三目运算符,，要正确区分用,？,和,：,分隔的表达式,涉及条件运算符的优先级与结合性,53,条件运算符优先级,条件运算符优先级高于赋值、逗号运算符，低于其他运算符,例如：, m=10 & b-20,?,a,:,b, x=3+a5 ? 100 : 200,等价于：(,m=10 & b-20),?,a,:,b,等价于：,x=,(,(,3+a5,),?,100,:,200,),54,条件运算符的结合性,条件运算符具有,右结合性,当一个表达式中出现多个条件运算符时，应该将位于最右边的问号与离它最近的冒号,配对,，并按这一原则正确区分各条件运算符的运算对象。,例如：,wx,?,x+w,:,xy,?,x,:,y,与,wx,?,x+w,:,( xy,?,x,:,y),等价,与 (,wx ? x+w : xy) ? x : y,不等价,55,逗号表达式运算,逗号表达式的一般形式,表达式1，表达式2，,，表达式,n,逗号表达式的值,从左向右，依次对表达式求值，最后得到,表达式,n,的值就是逗号表达式的值,例如：,a=5,a+,a* 3,表达式,值为 18，且,a=6, t=1, t+5, t+,表达式,值为 1，且,t=2, x=(,a=3*5,a*4,),赋值表达式,的值为60，且,x=60, a=15,56,取地址运算符,&,为单目运算符,运算对象只能是变量,运算结果是变量的存储地址,例如有定义,：,int,a , student;,char,ch,;,可以对变量,a、,ch,、student,进行,&,运算：,&,a,&,ch,&,student,57,长度运算符,sizeof,为单目运算符,运算对象只能是,变量名,或,数据类型标识符,运算结果为该变量或该数据类型的长度,main( ),int,a=5; double x;,printf,(%d %d ,sizeof,(,int,),sizeof,(,a,);,printf,(%d %d ,sizeof,(,double,),sizeof,(,x,);,printf,(%d %dn,sizeof,(,float,),sizeof,(,char,);,输出结果：,2 2,8 8,4,1,运行,jc2_d,58,2.4 运算中数据类型的转换,2.4.1,数据类型的自动转换,转换原则：,自动将精度低、表示范围小的运算对象类型向精度高、表示范围大的运算对象类型转换,char, short,double,long,float,unsigned,int,高精度,低精度,例如有定义：,int,a,；,char,ch,；,表达式：,a-,ch,*2+35L,a-,ch,*2+,35.,59,2. 赋值运算中的类型转换, = ,小数部分自动补,0, = ,自动舍去实型表达式的小数部分（,注意不进行四舍五入,）, = , = ,自动截取表达式值的低字节赋值，舍去高字节, = , = ,自动给高字节补,0,或,补,1,60,2.4.2 数据类型的强制转换,强制转换的一般形式,(,类型名,),表达式,例如：,(,int,)( b+3*x)%3,1/(,float)a+6,注意：,(,float),22,/5,与,(float),(,22/5,),不同,错误的类型转换：,(,int,),b=a+5,b=,int,(3*a),61,