《C语言程序设计》可作为普通高等学校“C语言程序设计”课程的教材，也可作为计算机等级考试培训及C语言自学者的参考用书。《C语言程序设计》电子教案、扩展练习及其他参考资料请参见网站http://jsjjc.hut.edu.cn。目 录
*章 C语言程序设计概述 1
1.1 问题提出 1
1.2 程序设计语言 2
1.3 程序和算法 4
1.4 C语言的发展及特点 7
1.5 C语言程序的开发环境 12
1.6 科学计算器与学生成绩管理系统 14
1.7 本章小结 17
习题 17
第二章 数据类型、常量、变量与表达式 19
2.1 问题提出 19
2.2 C语言的基本数据类型及其内部表示 20
2.3 常量与变量 25
2.4 运算符与表达式 31
2.5 数据类型转换 40
2.6 本章小结 42
习题 44
第三章 顺序结构程序设计 47
3.1 问题提出 47
3.2 C语言的基本语句 48
3.3 数据输入与输出 49
3.4 算法与程序实现 58
3.5 本章小结 60
习题 62
第四章 选择（分支）结构程序设计 64
4.1 问题提出 64
4.2 关系运算符和关系表达式 65
4.3 条件运算符和条件表达式 66
4.4 逻辑运算符和逻辑表达式 67
4.5 if语句 69
4.6 switch语句 75
4.7 选择结构程序综合应用 78
4.8 本章小结 82
习题 84
第五章 循环结构程序设计 87
5.1 问题提出 87
5.2 循环控制语句 89
5.3 程序应用综合举例 100
5.4 本章小结 103
习题 105
第六章 函数 108
6.1 问题提出 108
6.2 函数的定义 110
6.3 函数的声明与调用 111
6.4 函数的参数与值 113
6.5 函数的嵌套调用与递归调用 115
6.6 变量的作用域与存储类别 119
6.7 编译预处理命令 125
6.8 函数应用举例 133
6.9 本章小结 136
习题 141
第七章 数组 144
7.1 问题提出 144
7.2 一维数组 145
7.3 二维数组 149
7.4 字符数组 152
7.5 字符串常用函数 154
7.6 向函数传递数组 157
7.7 应用程序举例 159
7.8 本章小结 166
习题 166
第八章 指针 170
8.1 问题提出 170
8.2 指针变量的定义、赋值和运算 172
8.3 指针与函数 176
8.4 指针、数组、地址间的关系 181
8.5 指针与内存的动态分配 191
8.6 应用程序举例 192
8.7 本章小结 198
习题 201
第九章 结构体、共用体与枚举 204
9.1 问题提出 204
9.2 结构体 205
9.3 共用体 218
9.4 枚举类型 221
9.5 应用程序举例 224
9.6 本章小结 228
习题 229
第十章 文件 232
10.1 问题提出 232
10.2 文件概述 233
10.3 文件的打开与关闭 235
10.4 文件的读写 237
10.5 文件的随机读写 241
10.6 文件的错误检测 243
10.7 应用程序举例 244
10.8 本章小结 248
习题 249
第十一章 C语言的综合应用 252
11.1 科学计算器 252
11.2 学生成绩管理系统 267
习题 287
附录 288
附录A ASCII码表 288
附录B C语言运算符的优先级与结合性 290
附录C C语言中的关键字及其用途 292
附录D C语言常用语法摘要 293
附录E C语言中*常用标准库函数 297
参考文献 306*章 C语言程序设计概述
“为什么要学习C语言？”这个问题被很多同学问起。也许我们会得到各种各样的答案，但C语言对锻炼我们的思维能力确是毋庸置疑的。本章从自然语言出发，由浅入深为读者介绍程序设计语言、程序和算法、C语言的发展历史和特点，在学习过程中要求了解C语言程序的基本组成、算法的概念以及结构化程序设计的方法，使读者对C语言程序设计有一个初步认识和了解。
【学习目标】
1．了解程序设计语言的基本知识。
2．了解C语言的发展和特点。
3．了解C语言程序的基本构成。
4．理解算法的概念和程序设计的思想和方法。
5．掌握Visual C++6.0集成开发环境的使用方法。
1.1 问 题 提 出
1.1.1 What
“究竟什么是程序设计语言”，在我们即将开始学习的时候，我们还是很疑惑。程序设计语言简称编程语言，是人们用计算机解决问题的方法的具体体现，是人与计算机交流与通讯的语言。人们使用程序设计语言进行程序设计，为计算机编写规则，让计算机按自己的意愿自动处理数据，因此程序设计语言提供了一种表达数据与处理数据的功能。
我们即将开始学习的C语言是程序设计语言中非常受欢迎的一种高级语言，应用广泛。它既有诸如Pascal、Fortran等高级语言的特点，又具有汇编语言中，位、地址、寄存器等概念，拥有其它许多语言所没有的底层操作能力，它既可以应用在操作系统层面、应用程序设计层面，又可以用在需要对硬件进行操作的环境。因此有人把C语言看成*的介于高级语言和低级语言之间的语言。
1.1.2 Why
“为什么要学习C语言？”这个问题每个同学都在问，而且不同学校、不同专业、不同的人都可能给出不通的答案。C语言作为非常重要的一种高级程序设计语言，具有类型丰富，运算灵活方便等特点。相比较其他的编程语言（如C++、JAVA、C#等），C语言算是个“低级语言”。从总体上来说，低级的编程语言可以让你更好地了解计算机工作的一般过程，掌握用计算机解决实际问题的思维和能力。C的程序比其他用别的语言写的程序，实现相同的功能，它用的代码行数更少，而它带来的运行效率却更快。有时候，你的程序所需要的速度，只有C语言能做到。如果你学习过C语言，你就能学习现在任何的高级编程语言。因为大多数的“高级编程语言”都是以C语言为基础的（如JAVA、C++、C#、Objective-C等）。C语言可以说是现在正在流行的所有语言的鼻祖，基本上在世界排名靠前的编程语言都是C语言演变而来的，所以说C语言是目前全世界范围内运用*广泛的语言之一。
1.1.3 When & Where
“C语言能用在什么时候、什么地方？”C语言目前主要用在四个方面：①编写操作系统不二之选，它为操作系统而生，似乎所有的操作系统底层基本上都是由C或者C++语言编写而成，如Windows、Unix、Linux、Android凡涉及系统底层的功能实现都离不开C和C++语言；②对程序运行效率有苛求的地方，比如现在流行的“云计算”领域、物联网、智能终端的底层实现仍然是C语言的天下；③应用在网络安全领域，C语言、脚本语言、Unix至今仍被认为是黑客必须苦练的三大技艺，C语言被广泛应用于网络安全的方方面面；④程序设计的入门级语言，C语言肩负着传播计算思维的责任，通过学习C语言程序设计，可以了解抽象、递归、复用、折中等计算思维，能在各行各业中更有效地利用计算机工具解决复杂问题。
1.1.4 How
“如何学习C语言？”C语言的学习主要在于对数据表达和流程控制方面的理解及掌握。语法是次要的，更重要的是学习程序设计的基本思想和方法。C语言学习可以按照“阅读参考书、阅读代码、编写调试实际程序、上网参与讨论、研究综合性应用”的顺序进行。初学者刚开始用C语言进行程序设计时可能会感到无所适从，可以先模仿教材中的程序，理解并修改程序，多读多写多实践，循序渐进，直到掌握利用C语言解决复杂的实际问题的能力。
下面本章将分别介绍计算机语言、程序和算法、C语言的产生、发展与应用，带领你步入程序设计的大门。
1.2 程序设计语言
1.2.1 自然语言与计算机语言
自然语言是人类在自身发展的过程中形成的语言，是一种自然地随文化演化的语言。例如，通常英语、汉语、日语等均为自然语言。人类有别于一般动物，一个重要特征就在于人类创造并使用语言及作为其载体的文字。
动物和人类都有生命周期、个体人和个体动物的生命周期相对物种的延续历史都非常短。动物和人类在实践中获得的知识都无法遗传给后代，而言传身教的知识受个体生物生命周期、活动范围、传播方式的局限，所以人类创造了语言及文字，是与动物*重要的区别！因为语言及文字不仅可以让人类高效、精确、广泛的交流思维成果，更能让人类的智慧得以积累，让后人能够在继承前人积累的智慧（知识）基础上，不断发展。
自然语言是人类交流和思维的主要工具，是人与人之间传递信息的媒介。但是，计算机目前不能识别、理解与执行人类的自然语言，要使计算机执行人们的意志，必须有一种既使人能够掌握和书写，又让计算机能够识别、执行的人工语言。人工语言指的是人们为了某种目的而自行设计的语言。用于人与计算机之间通讯的人工语言就是计算机语言（Computer Laguage）。
与自然语言相比，计算机语言具有如下特点：
（1）严格定义，有严格的语法。
（2）语义上无二义性。
（3）比自然语言要精简。
（4）是人能掌握和书写，计算机可识别和理解的。
总之，计算机语言是人与计算机之间传递信息的媒介，是人用来表达需求并控制计算机执行这种需求的专门语言。
根据分工的不同，计算机语言大致可以分为以下几种类型：
（1）形式化需求规格语言。用于严格地、无二义地表达计算机用户需求的计算机语言，如Z语言、VDM语言。
（2）软件设计语言。用于表达软件设计策略、设计结构和算法的计算机语言，如统一建模语言UML、软件体系结构设计语言ACME。
（3）程序设计语言。通常简称为编程语言，让程序员能够准确地定义计算机所需要使用的数据，并精确地定义在不同情况下计算机所应当采取的行动。典型的如C语言、JAVA语言等。程序设计语言是*为重要的计算机语言。
（4）其他计算机语言。如用于表达Internet网页内容的HTML、用于计算机数据交换的XML、用于数据库操作的SQL语言等。
计算机语言的发展也是一个不断演化的过程，其根本的推动力就是抽象机制更高的要求，以及对程序设计思想的更好的支持。具体的说，就是把机器能够理解的语言提升到也能够很好地模仿人类思考问题的形式。例如程序设计语言的演化从*开始的机器语言到汇编语言到各种结构化高级语言，*后到支持面向对象技术的面向对象语言。
1.2.2 程序设计语言介绍
程序设计语言（Programming Language）是*为重要的计算机语言，是用于书写计算机程序的语言，通常简称为编程语言。语言的基础是一组记号和一组规则。根据规则由记号构成的记号串的总体就是语言。在程序设计语言中，这些记号串就是程序。程序设计语言有3个方面的因素，即语法、语义和语用。语法表示程序的结构或形式，亦即表示构成语言的各个记号之间的组合规律，但不涉及这些记号的特定含义，也不涉及使用者。语义表示程序的含义，亦即表示按照各种方法所表示的各个记号的特定含义，但不涉及使用者。语用表示程序与使用者的关系。
一般说来，程序设计语言的基本成分不外乎4种：①数据成分，用以描述程序中所涉及的数据；②运算成分，用以描述程序中所包含的运算；③控制成分，用以表达程序中的控制构造；④传输成分，用以表达程序中数据的传输。
经过50多年的发展，目前已开发出上千种程序设计语言，著名的有FOTRAN、COBOL、ALGOL、C、PASCAL、JAVA等。按语言级别，程序设计语言有低级语言和高级语言之分。低级语言包括字位码、机器语言和汇编语言。它的特点是与特定的机器有关，功效高，但使用复杂、烦琐、费时、易出差错。其中，字位码是计算机*可直接理解的语言，但由于它是一连串的字位，复杂、烦琐、冗长，几乎无人直接使用。机器语言是表示成数码形式的机器基本指令集，或者是操作码经过符号化的基本指令集。汇编语言是机器语言中地址部分符号化的结果，或进一步包括宏构造。
高级语言的表示方法要比低级语言更接近于待解问题的表示方法，其特点是在一定程度上与具体机器无关，易学、易用、易维护。当高级语言程序翻译成相应的低级语言程序时，一般说来，一个高级语言程序单位要对应多条机器指令，相应的编译程序所产生的目标程序往往功效较低。
按照用户要求，有过程式语言和非过程式语言之分。过程式语言的主要特征是，用户可以指明一列可顺序执行的运算，以表示相应的计算过程。例如，FORTRAN，COBOL，ALGOL60、C等都是过程式语言。非过程式语言的含义是相对的，凡是用户无法指明表示计算过程的一列可顺序执行的运算的语言，都是非过程式语言。著名的例子是表格的生成程序（RPG），使用者只须指明输入和预期的输出，无须指明为了得到输出所需的过程。
按照应用范围，有通用语言和专用语言之分。目标非单一的语言称为通用语言，例如FORTRAN、C等都是通用语言。目标单一的语言称为专用语言，如APT等。
按照使用方式，有交互式语言和非交互式语言之分。具有反映人-机交互作用的语言成分的称为交互式语言，如BASIC语言就是交互式语言。语言成分不反映人-机交互作用的称非交互式语言，如FORTRAN、COBOL、C、PASCAL等都是非交互式语言。
按照成分性质，有顺序语言、并发语言和分布式语言之分。只含顺序成分的语言称为顺序语言，如FORTRAN、C等都属顺序语言。含有并发成分的语言称为并发语言，如并发PASCAL、MODULA和ADA等都属并发语言。考虑到分布计算要求的语言称为分布式语言，如MODULA便属于分布式语言。
传统的程序设计语言大都以冯?诺依曼式的计算机为设计背景，因而又称为冯?诺依曼式语言，FORTRAN、COBOL、C、PASCAL、JAVA等都属于冯?诺依曼式语言。J.巴克斯于1977年提出的函数式语言，则以非冯?诺依曼式的计算机为设计背景，因而又称为非冯?诺依曼式语言，著名的如LISP、PROLOG语言。
1.3 程序和算法
1.3.1 程序及程序设计
计算机程序或者软件程序（通常简称程序）是指使用某种程序设计语言编写的一组指示计算机每一步动作的指令。在《计算机软件保护条例》中的定义为：为了得到某种结果而可以由计算机等具有信息处理能力的装置执行的代码化指令序列，或者可被自动转换成代码化指令序列的符号化指令序列或者符号化语句序列。
程序设计是给出解决特定问题程序的过程，是软件构造活动中的重要组成部分。由于程序是软件的本体，软件的质量主要通过程序的质量来体现，在软件研究中，程序设计的工作非常重要，内容涉及有关的基本概念、工具、方法以及方法学等。程序设计往往以某种程序设计语言为工具，给出这种语言下的程序。程序设计过程应当包括分析、设计、编码、测试、排错等不同阶段。专业的程序设计人员常被称为程序员。
按照结构性质，有结构化程序设计与非结构化程序设计之分。前者是指具有结构性的程序设计方法与过程。它具有由基本结构构成复杂结构的层次性，后者反之。按照用户的要求，有过程式程序设计与非过程式程序设计之分。前者是指使用过程式程序设计语言的程序设计，后者指非过程式程序设计语言的程序设计。按照程序设计的成分性质，有顺序程序设计、并发程序设计、并行程序设计、分布式程序设计之分。按照程序设计风格，有逻辑式程序设计、函数式程序设计、对象式程序设计之分。
程序设计的基本概念有程序、数据、子程序、函数、模块以及顺序性、并发性、并行性和分布性等。程序是程序设计中*为基本的概念，子程序和函数都是为了便于进行程序设计而建立的程序设计基本单位，顺序性、并发性、并行性和分布性反映程序的内在特性。
1.3.2 算法概念及其特性
著名的计算机科学家尼克劳斯-沃思认为：程序=数据结构+算法。算法（Algorithm）是一系列解决问题的清晰指令，算法代表着用系统《C语言程序设计》既充分考虑C语言重要语法的全面性，又突出学生程序开发的实践能力和工程能力的训练。《C语言程序设计》采用启发式的写作风格，即每个章节按照提出问题、分析问题、解决问题的思路写作，提出4W+1H的教学组织方式。《C语言程序设计》在内容上以一明一暗两条线索来组织材料。明线是C语言语法知识点，从简单数据结构、简单控制结构到复杂数据结构、复杂控制结构，循序渐进地展示C语言特性。暗线是两个实际应用贯穿《C语言程序设计》，这两个应用涵盖排序、查找、删除等常见程序算法。针对这两个应用，采用螺旋式的讨论方法，由浅入深，相互呼应。......