C語言教材

1-1.什麼是C語言?
2-1.變數命名的原則?
3-1.自動變數(autovariable)
4-1.格式化輸出函數printf()
5-1.算術運算元(Arithmeticoperators)
6-1.控制結構(controlstructure)

1-1.什麼是C語言?

C語言是1972年左右由DennisRitchie一個人在貝爾實驗室(簡稱AT&T)設計開發出來的電腦程式語言.他當時與KenThompson兩人共同負責UNIX作業系統的發展,而 UNIX作業系統(是一個多人多工的作業系統)與大部份的公用程式及C本身的編譯器( Compiler)絕大部份是由C設計出來的,且C的可攜性(Portability)極佳,如果須跨平 台執行,只需修改部份程式碼(甚至不需修改)即可執行.挾其強大的程式能力,相信C語 言是值得學習的

1-2.在學C之前先來了解何謂編譯器(COMPILER)與直譯器(INTERPRETER)?

(1)編譯器就是一種能接受高階語言程式當作輸入,而產生等效的機械語言為輸出的軟體程式,例如TurboC,C++,BorlandC++,MicrosoftC,VisualC++etc.
(2)編譯器基本上由語言分析(LexicalAnalysis),語法分析(Syntax Analysis),編碼產生器(CodeGenerator),符號表(SymbolTable)所組成.

(4)連結器(LINKER)的用途 是將相關的程式目的碼(由編譯器所產生之OBJ檔)與庫存函數連結起來.

(5)C語言程式需經由編譯器依下列步驟才能得到最後的可執行檔 .

1-3.從程式寫作的角度來看C語言的特性.

(1)可以像組合語言一樣進行硬體之直接存取.
(2)為語法規則簡單,清楚,容 易使用之結構化語言.
(3)必要時可以與組合語言連結.
(4)可攜性( Portability)極佳,跨平台的能力強.

1-4.標準C語言格式.

備註:
(1){與}符號表示程式或敘述的開始與結束.
(2);符號表示變數宣告或指令敘述的段落.
(3)/*與*/符號表示程式內註解說明 .
(4)主程式main為C語言程式開始執行時的進入點. 

2-1.變數命名的原則?

(1)開頭必須是字母(letter)或底線(underscore).
例如：a,b, count,test_var,_date,.....etc.
(2)字元的大寫小寫所代表的意義不同 .
例如：a,B,A,TEST_VAR,test_var,.....etc.
(3)不得使用關鍵 字(keyword).
例如：asm,double,goto,static,auto,else,if,struct, sizeof, break,entry,int

2-2.變數的資料型態種類:

備註:
(1)float的十進位數精確度最大為七位數.
(2)double的十進 位數精確度最大為十五位數.

2-3.變數的宣告方法:

(1)整數部份:

{
inta;
intb,c=45;
intd=10L;/*此字母L(大小寫均可)表示將d轉換成long來處理*/
shortintname;
shorttest_var;
longintvar_name;
long_variable;
unsignedintargu1=30;
.
.
}

(2)浮點數部份:

{
floata=12.3456;/*單精準度*/
floatb=0.12345e2;
doublescore=4.987654322e-7;/*雙精準度*/
.
.
}

(3)字元部份:

{
charc='c';
charbell=7;/*7為ASCII之響聲字元*/
.
.
}

備註:
(1)C語言中變數須在程式最上端宣告,而C++不在此限 制.

3-1.自動變數(autovariable)

自動變數的宣告如下所示：

{
autointa;
autointb=12345;
autocharc;
autofloatd=123.45;
.
.
}

自動變數只在它所定義的區塊內有效。只要在變數所屬的區塊結構內執行，該變數的資料 是有效而正確的。當程式執行離開了該區塊，所有於區塊內定義的自動變數就不存在了。自 動變數宣告時所使用的關鍵字auto在實際的運用上可省略不寫。

main()
{
intx=1;
inner();
printf("%d\n",x);
}

inner()
{
intx=2;
printf("%d\n",x);
}

result:
2
1

3-2.暫存器變數(registervariable)

要定義暫存器變數必須使用關鍵字register。此類變數的使用與自動變數相似。
我們都知道，電腦內部的暫存器在資料存取或是運算的速度都比記憶體快 很多，所以如果暫存器變數宣告成功，則有助於程式整體效率之提升。但是暫存器變數之宣告是 一種請求而非命令，所以暫存器變數若宣告失敗，Ccompiler自動將此變數當作自動變數來使 用。

main()
{
registerintx=1;
inner();
printf("%d\n",x);
}

inner()
{
registerintx=2;
printf("%d\n",x);
}

result:
2
1

3-3.靜態變數(staticvariable)

靜態變數的宣告如下所示：

{
staticinta;
staticintb=12345;
staticcharc;
staticfloatd=123.45;
.
.
}

靜態變數與自動變數一樣，是某特定函數內的區域性變數，但與自動變數不同 的是靜態變數的值不會因函數的執行結束而消失，所以如果程式再回到函數內執行時，上一 次執行結果還是存在變數內。

例一
main()
{
increment();
increment();
increment();
}

increment()
{
intx=0;
x=x+1;
printf("%d\n",x);
}

result:
1
1
1

例二
main()
{
increment();
increment();
increment();
}

increment()
{
staticintx=0;
x=x+1;
printf("%d\n",x);
}

result:
1
2
3

3-4.外部變數(externvariable)

外部變數和前面所提到的變數不同。外部變數的有效範圍不是區域性，而是整體性( global)，外部變數定義在任何函數的外面，表示可以被其他函數所共用。

intx=123;
main()
{
printf("%d\n",x);
}

result:
123

ps.在此補充一點；如果宣告自動變數、暫存器變數、靜態變數或外部變 數時未設定初始值，則Ccompiler將會設定為0。

4-1.格式化輸出函數printf()

printf()是用來將資料格式化的輸出至螢幕，其語法如下：

printf(format_string,arg1,arg2,...argn);

由下面的例子中%d這種由符號%帶頭的，我們稱之為"轉換規格"(conversion specification)，字元d稱為"轉換字元"(conversioncharacter)；請參考表一。另外一提的是C語言定義的特殊控制碼，如表二。

main()
{
intx=1,y=2;
printf("Example4-1-1:\n");
printf("x=%d\n",x);
printf("x=%dy=%d\n",x,y);
}

result:
x=1
x=1y=2

main()
{
intx=42;
floaty=12.345;
charc='A',c1[4]="ABC";
printf("%d%o%x%u\n",x,x,x,x);
printf("%15d\n%-15d\n",x,x);
printf("%f%e\n",y,y);
printf("%08.4f\n",y);
printf("%0*.*f\n",8,4,y);
printf("%c%s\n",c,c1);
printf("%-10c\n%15.2s\n",c,c1);
}

result：
42522a42
42
42
12.3450001.23450e+01
012.3450
012.3450
AABC
A
AB

4-2.格式化輸入函數scanf()

scanf()是與printf()相對應的函數，提供了許多相似但是方向相反的轉換功能， 其語法如下：

scanf(format_string,argptr1,argptr2,...argptrn);

如同printf()，scanf()的引數數目亦不固定，但二者有一很大的不同，scanf() 的引數型態為指標，這是必要的，因為scanf()從標準輸入依轉換規格取得輸入值，然 後存放到各對應的引數所指向的位址中。請參考。此處所提到的轉換規格 同printf()函數。

main()
{
intx;
floaty;
charz;
scanf("%d%f%c",&x,&y,&z);
printf("%d%f%c\n",x,y,z);
scanf("%3d%4f",&x,&y);
printf("%d%f\n",x,y);
}

result：
2412.45G------>此處為鍵盤輸入之資料
2412.450001G
1234567890------>此處為鍵盤輸入之資料
1234567.000000

4-3.getchar()與putchar()函數

getchar()是一個基本函數，它不需要引數，但是會傳回給程式一個int型態的值。 這個返回值就是一個ASCII字元(由鍵盤輸入的)。所以我們知道getchar()的作用是 至標準輸入(keyboard)取得一字元資料。相反的putchar( )是將括號內所指定的變數或字元送至標準輸出(monitor)。

main()
{
intx;
x=getchar();
printf("%d%c\n",x,x);
}

result:
A------>此處為鍵盤輸入之資料
65A


main()
{
intx;
x=getchar();
putchar(x);
putchar('\n');
putchar('A');
}

result：
A------>此處為鍵盤輸入之資料
A
A

4-4.gets()與puts()函數

基本上gets()，puts()與getchar()，putchar()的功能類似，差異僅在於前者以 字串當作輸入/輸出，而後者是以字元當作輸入/輪出。

main()
{
charstring[10];
puts("Pleaseinputastring:");
gets(string);
puts(string);
}

result:
Pleaseinputastring:
mybook------>此處為鍵盤輸入之資料
mybook

5-1.算術運算元(Arithmeticoperators)
(1)指定運算(assignmentoperator)
將整數、浮點數或字元指定給某一不特定的變數之動作稱之。
main()
{
intx,x1,x2,x3;
floaty,y1;
charz;
x=1;
x1=x2=x3=2;/*多重指定運算*/
y=59.5;
y1=2.5e12;
z='c';
printf("%d\n",x);
printf("%d%d%d\n",x1,x2,x3);
printf("%f%e%c\n",y,y1,z);
}

result：
1
222
59.5000002.50000e+12c

(2)加、減、乘、除、負數及模數運算
加(+)、減(-)、乘(*)、除(/)為一般的四則運算，在此不多述。而模數運算(% )是經由兩常數相除所得的餘數稱之。負數是在某個常數前面加個減號所成的組合稱之 。
main()
{
intc1,c2,c3,c4,c5,c6;
c1=c2=c3=c4=c5=20;
c1=c1+5;
c2=c2-10;
c3=c3*5;
c4=c4/10;
c5=c5%6;
c6=-5;
printf("%d%d%d%d\n",c1,c2,c3,c4);
printf("%d\n",c5);
printf("%d\n",c6);
}

result：
25101002
2
-5

(3)運算的優先權
*、/、%、+、-以上所標示的運算元，其運算的優先順序由左至右。
(4)遞增與遞減
遞增與遞減又分為前置模式(prefix)與後置模式(postfix)；前置模式是將++或 --置於變數之前。而後置模式是將++或--置於變數之後。
main()
{
inta=1,b=1,c=1,d=1;
intaplus,bplus;
intcminus,dminus;
aplus=++a;
bplus=b++;
cminus=--c;
dminus=d--;
printf("%d%d\n",aplus,bplus);
printf("%d%d\n",a,b);
printf("%d%d\n",cminus,dminus);
printf("%d%d\n",c,d);
}

result：
21
22
01
00

5-2.邏輯運算元(Logicaloperators)
(1)邏輯運算的種類：

main()
{
intland=0x0003,lor=0x0003;
intlxor=0x000c,lcomp=0x00f0;
intlleft=0x0003,lright=0x0080;
land=land&0x000c;
lor=lor|0x000c;
lxor=lxor^0x000c;
lcomp=~lcomp;
lleft=lleft<<5;
lright=lright>>2;
printf("%x%x\n",land,lor);
printf("%x%x\n",lxor,lcomp);
printf("%x%x\n",lleft,lright);
}

result：
0f
0ff0f
6020

!(NOT)、~(1'complement)、<<(Leftshift)、>>(Righshift )、&(AND)、^(ExclusiveOR)、|(OR)，以上所列之邏輯運算元其運算的優 先順序依排列順序由左至右為之。另外一提的是算術運算元其運算的優先權高於邏輯運 算元。

5-3.關係運算元(Relationaloperators)
關係運算元一般用於控制流程或有條件的敘述當中，並非本章的討論重點，所以僅列於 表二，待以後相關的章節中再詳細討論之。至於其運算的優先權則是依表列由上而下、 由左至右行之。

5-4.複合型指定運算
在例一中為C語言的一般運算式，而例二為C語言的複合型指定 運算；此處的exp1為變數，而exp2為變數或運算式，op為運算元。我們在第五章所 提到的算術運算元與邏輯運算元均適用於複合型指定運算。

例一
exp1=exp1opexp2;
x=x+1;
x=x-y;
x1=x1*y1;
abc=abc&xyz;
r=r>>n;
x=x/(y+1);
.
.
.

例二
exp1op=exp2;
x+=1;
x-=y;
x1*=y1;
abc&=xyz;
r>>=n;
x/=y+1;
.
.
.
5-5.條件運算子
其語法如下所述，exp1(變數)=exp2(關係運算)?exp3(值或運算):exp4(同exp3)

main()
{
intx=0,y=1;
x=(y>=1)?x+1:x;
printf("%d\n",x);
}

result:
1

6-1.控制結構(controlstructure)
結構化程式設計的基礎建立在下列三個結構：
(1)循序(sequential):以一個接著一個方式進行作業。
(2)條件執行(conditional):如果....則....否則(if_then_else)。如果條 件符合，就進行"則"(then)之後的敘述。反之，若條件不符合，就進行"否則"( else)之後的敘述。
(3)迴路(looping):重覆執行某一工作，直到滿足某預定條件為止。

6-2.條件執行if的運用
以下是if_else流程控制可能出現的四種語法並請參考example6-2-1、2。

syntax1：

if(關係運算元)

statement;

syntax2：

if(關係運算元)
{
statement1;
statement2;
.
.
statementn;
}

ps.如果statement超過一個以上，則須以{}將其區塊分隔開來。

syntax3：

if(關係運算元)
statement;
else
statement;

syntax4：

if(關係運算元)
{
statement1;
statement2;
.
statementn;
}
else
{
statement1;
statement2;
.
statementn;
}

example6-2-1：

main()
{
intx;
scanf("%d",&x);
if(x>=10)
printf("%d>=10\n",x);
else
printf("%d<10\n",x);
}

result：
10----->此處為鍵盤輸入值
10>=10


example6-2-2：

main()
{
charc;
scanf("%c",&c);
if(c=='A')
{
printf("c=%c\n",c);
printf("Thisisture.\n");
}
else
{
printf("c!=A\n");
printf("Thatisn'tture.\n");
}

result：
A----->此處為鍵盤輸入值
c=A
Thisisture.

6-2-1.邏輯運算元&&與||
在此補充兩個邏輯運算元&&與||。此兩者是用於連接多個關係運算元，其用 法我們以實際的範例加以說明，請參考example6-2-3。

example6-2-3：

main()
{
intx=1,y=2;
if(x==1&&y==3)
printf("1thstep.\n");
else
if(x==1||y==3)
printf("2thstep.\n");
}

result：
2thstep.

6-3.迴路while的運用
在while的敘述中，當關係運算元之條件為真時，會不斷地重覆執行位於while後所列 的敘述，直到條件變為否定才停止。while所控制的敘述，不止限於一行，也可以是數 行，但要用大括號將欲執行的敘述括起來。請參考example6-3-1，2，3。

example6-3-1：

syntax1：

while(關係運算元)
statement;

syntax2：

while(關係運算元)
{
statement1;
.
.
statementn;
}


example6-3-2：

main()
{
inti=0;
while(i<5)
printf("%d\n",i++);
printf("We'reoutoftheloop.\n");
}

result：
0
1
2
3
4
We'reoutoftheloop.


example6-3-3：

main()
{
inti=0,c=0;
while(i<5)
{
printf("%d",i++);
printf("%d\n",++c);
}
printf("We'reoutoftheloop.\n");
}

result：
01
12
23
34
45
We'reoutoftheloop.

6-3-1.迴路do-while的運用
我們已經知道while迴路是先檢查關係運算元條件是否成立，再決定要不要執行後面的 敘述；而do-while迴路，由於測試條件在迴路的後面，所以迴路中的敘述至少會被執行 一次，如果條件成立，則敘述會再被執行。反之，則會跳離迴路。請參考example6-3-4，5 。

example6-3-4：

syntax1：

do
statement;
while(關係運算元);

syntax2：

do
{
statement1;
statement2;
.
.
statementn;
}while(關係運算元);


example6-3-5：

main()
{
inti=0,c=0;
do
{
printf("%d",i++);
printf("%d\n",++c);
}while(i<5);
printf("We'reoutoftheloop.\n");
}

result：
01
12
23
45
We'reoutoftheloop.

6-4.迴路for的運用
for允許使用者在同一行敘述中就設定了迴路的三個部份。(1)計數器的初值，(2 )關係運算元，(3)增減迴路計數器的值。其語法如下所示，並請參考example6-4-1，2 。
syntax1

for(計數器初值，關係運算元，計數器值更新)
statement;

syntax2

for(計數器初值，關係運算元，計數器值更新)
{
statement1;
.
.
statementn;
}

example6-4-1：

main()
{
inti;
for(i=0;i<=5;++i)
printf("%d\n",i);
}

result：
0
1
2
3
4
5

example6-4-2：

main()
{
inti,c;
for(i=0,c=1;i<5;++i,++c)
{
printf("%d",i);
printf("%d\n",c);
}
printf("We'reoutoftheloop.\n");
}

result：
01
12
23
34
45
We'reoutoftheloop.

6-5.條件執行switch的運用
我們在實際的程式寫作時常會遇到多種選擇情況，而使用一連串if-else來表示是常 發生的，所以C提供了一項特殊的控制結構，讓我們能夠有效且精簡處理程式。請參考 example6-5-1，2，3。

example6-5-1：

switch(變數)
{
case常數1:
statement1;
case常數2:
statement2;
.
.
case常數n:
statementn;
default:
statement;
}

ps.此處常數的資料型態為整數與字元兩種。


example6-5-3：

main()
{
charvar='D';
switch(var)
{
case'A':
printf("var=A\n");
break;
case'B':
printf("var=B\n");
break;
case'C':
printf("var=C\n");
break;
default:
printf("I'mindefault.");
}
}

result：
I'mindefault.


example6-5-2：

main()
{
intvar=3;
switch(var)
{
case1:
printf("var=1\n");
break;
case2:
printf("var=2\n");
break;
case3:
printf("var=3\n");
break;
default:
printf("I'mindefault");
}
}

result：
var=3
6-6.goto的運用
在一個程式中，使用goto敘述可以強制改變程式執行的步驟，但也會因此使程式的結構 混亂，所以此敘述應儘量不用。其語法如下所述。請參考example6-6-1。

syntax:
gotolabel;
.
.
.
label:
.
.
.


example6-6-1：

main()
{
inti=1111;
repeat:
printf("%d\n",i);
gotorepeat;
}

result：
1111
1111
1111
.
.
.
6-7.break與continue的運用

example6-7-1：

main()
{
inti=0;
while(i<=5)
{
++i;
if(i==3)
break;
printf("%d\n",i);
}
}

result：
i=1
i=2


example6-7-2：

main()
{
inti=0;
while(i<=5)
{
++i;
if(i==3)
continue;
printf("i=%d\n",i);
}
}

result：
i=1
i=2
i=4
i=5
i=6

ps1.break與continue均適用於while、do-while、for迴路中，用法一致。
ps2.break的敘述只會跳出包含break部份的迴圈，並不會一次就跳到最外層。