第1章 C语言基础与顺序结
构
学习目标
1．掌握C 语言程序的结构。
2．合理选用数据类型。
3．掌握算术运算符和赋值运算符。
4．掌握控制数据的输入/ 输出方法。
5．掌握顺序结构以及顺序结构的流程。
6．掌握Visual C++ 6.0 集成环境的使用方法。
7．掌握转换大小写字母的方法。
8．掌握产生随机整数的方法。
计算机由硬件系统和软件系统组成，其中硬件是物质基础，而软件是计算机的灵
魂。没有软件的计算机是什么也干不了的“裸机”。所有软件要用计算机语言编写。
计算机语言是人和计算机交换信息的工具。随着计算机技术的发展，计算机语言
逐步得到完善。最初使用的计算机语言是用一串串0 和1 组成的数字表达的语言——
机器语言，后来使用的计算机语言是用简洁的英文字母或符号串表达的语言——汇编
语言。机器语言和汇编语言都是低级语言，用这种语言编写的程序执行效率高，但程序
代码很长，又都依赖于具体的计算机，因此编码、调试、阅读程序都很困难，通用性也差。
目前使用最广泛的计算机语言是用接近于人们自然语言表达的语言——高级语
言。用高级语言编写的程序完全不依赖于计算机硬件，编码相对短，可读性强。C 语言
属于高级语言。用高级语言编写的程序叫作源程序。
1.1 认识C 语言程序
1.1.1 了解C 语言程序的构成
任何一个C 语言程序都是由若干个函数构成的，所以编写一个程序的过程，就是根
据功能要求并按照C 语言语法规则逐个编写各函数的过程。下面给出一个较完整的程
序，以便读者尽早了解C 语言程序。程序中的各行含义将在后续章节中详细介绍，在实
例6.1 中给出其执行过程。
【实例1.1 】观察下面的程序，认识一个完整的C语言程序，了解C语言程序的结构。
// 下面3 行是预处理命令部
分
#include <stdio.h>
#include <math.h>
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C 语言程序设计（第4 版）
#define PI 3.14159
// 下面2 行是函数的原型说明部
分
double sup_area(double r)
;
double volume(double r)
;
// 下面是主函数部
分
int main(void)
{ double a=-5,b,c,d;
b=fabs(a)
;
c=sup_area(b)
;
d=volume(b)
;
printf("c=%lf,d=%lf\n",c,d)
;
return 0;
}
// 下面是sup_area( ) 函数的定义部分，该函数的功能是计算球的表面
积
double sup_area(double r)
{ double s;
s=4*PI*r*r;
return s;
}
// 下面是volume( ) 函数的定义部分，函数功能是计算球的体
积
double volume (double r)
{ double v;
v=4.0/3.0*PI*r*r*r;
return v;
}
1．运行结果
2．归纳分析
（1）任何一个C 语言程序都由若干个函数构成，而且必须有且仅有一个主函数（函
数名必须是main），其他函数的多少由实际情况而定，处理简单问题时也可以没有其他
函数。本程序包括主函数main( ) 、sup_area( ) 函数和volume( ) 函数。各个函数完成各
自的功能，分工协作完成预定任务。如同生活中，每个人完成各自的职责。
（2）程序中用“// ”引导的部分叫作注释部分。注释部分对程序的运行不起作用。
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第1章C语言基础与顺序结构
在程序中加注释是为了便于阅读，让读者明晰程序设计思路。
（3）C 语言提供了丰富的标准库函数以便直接使用，但要求在程序的开头加上包含
该函数信息的命令行（参见附录D）。本程序中使用了库函数printf( ) （功能是输出数
据，是输出函数）和fabs( ) （功能是求绝对值，是数学函数）。C 语言系统将所有输入/
输出函数的信息存放在stdio.h 文件中，而将所有数学函数的信息存放在math.h 文件中，
所以程序的开头加了两个命令行#include <stdio.h> 和#include <math.h> 。
（4）程序的开头除了上述两个命令行外，又有了命令行#define PI 3.14159 。有此
命令行后，程序中所用到的所有PI 均用3.14159 代替。
（5）程序中编写了3 个函数，除了主函数外，在使用其他自定义的函数前，应对这
些函数逐一进行函数原型说明，因此程序中加了“double sup_area(double r);”和“double
volume(double r);”。
1.1.2 熟悉主函数框架
在C 语言中可以编写程序进行算术运算，就像日常生活中人们使用计算器计算一样。
【实例1.2 】编写程序，计算两个整数的和与差，要求从键盘输入两个数。
1．编程思路
在C 语言中，数据的输入操作使用标准库函数scanf( ) 实现，而通过标准库函数
printf( ) 实现输出功能。加法操作和减法操作分别使用算术运算符+ 和－。
2．程序代码
#include <stdio.h>
int main(void)
{ int x,y,a; // 定义三个变
量
printf("Input x and y:"); // 显示提示信息
scanf("%d%d",&x,&y); // 要求从键盘输入两个整数
a=x+y; // 计算两个数的和
printf("The sum of the two numbers:%d\n",a); // 输出两个数的和
a=x-y; // 计算两个数的
差
printf("The difference:%d\n",a); // 输出两个数的
差
return 0;
}
3．运行结果
4．归纳分析
（1）本程序只包含主函数，主函数的一般框架是：
int main(void)
3
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C 语言程序设计（第4 版）
{ 定义变量部分
功能语句部分
return 0;
}
定义变量和功能语句部分均可以是多条，而且每条都以“;”结束。
说明：C99 标准提供两种主函数形式，一种是不带参数的主函数，另一种是带参数
的主函数，本书只介绍第一种主函数。
（2）在屏幕上显示内容要使用printf( ) 函数。此函数有两种形式，参见实例1.8 。
语句“printf("Input x and y:"); ”的功能是屏幕上显示字符串“Input x and y:”。而
语句“printf("The sum of the two numbers:%d\n",a); ”的功能是在显示双引号中字符的
同时，%d 的位置上用a 的值替换，其中，%d 是格式说明符，在输出整数时使用；\n 是
换行符。
（3）从键盘输入数据要使用scanf( ) 函数。参见实例1.8 。
语句“scanf("%d%d",&x,&y); ”的功能是要求用户从键盘输入两个整数，并把它们
分别存放在变量x 和y 中。在输入整数时也要使用格式说明符%d 。
（4）编写程序后应上机验证。学习者可以按照如下顺序尝试上机。更多的上机操
作方法将在后续章节中陆续介绍。
5．操作步骤
（1）安装Visual C++ 6.0 。如果已经安装，则跳过此步。
（2）启动Visual C++ 6.0 。为了编写C 语言程序，首先应启动Visual C++ 6.0 集成
环境，其方法是：在Windows 的“开始”菜单中，依次选择“程序”| Microsoft Visual
Studio 6.0 | Microsoft Visual C++6.0，此时弹出Visual C++ 6.0 的主窗口。
（3）新建C 源程序。在Visual C++ 6.0 的主窗口选择“文件”|“新建”命令，出现
“新建”对话框，在此选择“文件”选项卡下的C++ Source File，在右侧“位置”栏中
输入“D:\C 语言”或通过单击按钮选择D 盘上的“C 语言”文件夹，再在“文件名”
文本框中输入“实例1_2.c”（见图1.1），然后单击“确定”按钮，便建立了新的C 源程
序，如图1.2 所示。该界面的右侧为编辑窗口，这时的编辑窗口是空的。
图1.1 “新建”对话框
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第1章C语言基础与顺序结构
图1.2 新建C 源程序后的界面
（4）编辑源程序。在编辑窗口中输入实例1.2 的代码。可以不输入注释部分。
（5）保存文件。因为上机时经常会发生预料不到的事情，一定要养成随时存盘的
好习惯。单击工具栏中的“保存”按钮，按原名将文件存盘。
（6）编译和连接程序。C 源程序通过编译和连接之后才能运行。单击“编译”按
钮，进行程序的编译（在出现的提示信息框中单击“是”按钮）。系统在编译前会自动
将程序保存，然后进行编译。如果在编译的过程中发现错误，将在下方窗口中列出所有
错误和警告（附录F 中提供编译错误的中英文对照表）。双击显示错误或警告的第1 行，
则光标自动跳到代码的错误行。修改该错误后，对程序重新进行编译，若程序还有错误
或警告，可继续修改和编译，直到没有错误为止。编写程序往往不会第一次就很完美，
一般都需要多次修正迭代，这就要求具有勇于尝试、不怕挫折的品质。编译本实例时没
有出现任何错误和警告，所以错误和警告数都为0，如图1.3 所示。
图1.3 编译后的情况
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如果在图1.1 右侧“文件名”文本框中输入文件名时省略扩展名，则系统建立的文
件不是C 语言程序，而是C++ 语言程序（默认扩展名为.cpp）。
单击“连接”按钮后，与编译时一样，如果在连接的过程中系统发现错误，将在下
面的窗口中列出所有错误和警告。修改错误后重新编译和连接，直到编译和连接都没
有错误为止。
（7）运行程序。单击“运行”按钮，出现如图1.4 所示的界面，并要求用户输入x
和y 的值。输入1200 和180 后按Enter 键，看到实例1.2 的运行情况，如图1.5 所示。
运行程序时可以按Shift 键切换中英文输入法。按任意键回到编辑窗口。
图1.4 实例1.2 的运行界面
图1.5 实例1.2 的运行情况
如果运行结果与预期的结果不相符，则修改程序后重复第6 步和第7 步的操作，直
到结果正确为止。
从以上操作步骤可以看到，要得到C 程序的运行结果，首先选择一种集成环境，将
源程序输入计算机内，然后把源程序翻译成机器能识别的目标程序，再把目标程序和系
统提供的库函数等链接起来产生可执行文件，这时才可以运行程序。C 程序的编辑、编
译、连接、运行过程如图1.6 所示。
图1.6 C 程序的编辑、编译、连接、运行过程
C 程序的编辑、编译、连接、运行过程可以在不同的环境中进行，本书选用的是
Visual C++ 6.0 集成环境。附录E 中补充介绍了Visual C++ 2010 环境。
如果退出Visual C++ 6.0 环境后需要重新打开已建立的C 程序实例1_2.c，则在资
源管理器中双击“实例1_2.c”，或先启动Visual C++ 6.0 环境后通过“文件”|“打开”
菜单项打开文件。
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第1章C语言基础与顺序结构
1.2 合理选用数据类型
在编写C 语言程序时，都需要处理大量的数据，其中最常用的数据类型为整型、实
型、字符型，而常用的整型又有基本整型和长整型，常用的实型有单精度实型和双精度
实型。不同类型的数据有不同的特性和处理方法，因此编写程序时合理选用相应的数
据类型是至关重要的。
1.2.1 合理选用整型数据
在日常生活中我们经常需要处理整数，即不带小数点的数。例如，计算某人的年龄、
统计学生人数等。在C 语言中，常用基本整型（int）或长整型（long）变量存放整型数据。
由于在Visual C++ 6.0 环境中，基本整型和长整型所占字节数相同（4 字节），因此本书
只介绍基本整型。定义变量时必须根据需要给出其类型。
【实例1.3 】编写程序，计算正方形铁板的面积，铁板边长为
150，如图1.7 所示。
1．编程思路
利用公式“面积= 边长×边长”计算正方形的面积，而且定义图1.7 正方形铁板
变量area 存放正方形的面积。由于需要处理的数据是整数，所以选
用int 型。
2．程序代码
#include <stdio.h>
int main(void)
{ int area; // 定义基本整型变量area
area=150; // 把150 赋给变量area
area=area*area; // 计算正方形的面
积
printf("area=%d\n",area); // 输出正方形的面
积
return 0;
}
3．运行结果
4．归纳分析
（1）程序中使用了变量area，所谓变量就是在程序执行过程中其值可以变化的量。
C 语言将数据分为常量和变量，常量是在程序执行过程中其值永远不变的量。变量的
实质是内存中的一个存储单元，因此在使用变量前应向系统申请存储单元，这一过程就
是定义变量的过程。本程序用“int area; ”定义了变量area 。
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C 语言程序设计（第4 版）
定义变量的一般形式如下：
类型名变量名1, 变量名2, ..., 变量名n;
变量名由编程者自己给出，但必须遵循如下变量名的命名规则。
①
变量名中只能出现数字、大小写英文字母和下画线。
②
变量名必须以字母或下画线开头。
③
变量名与关键字不能相同。
④
不提倡使用预定义字符。
C 语言区分大小写，所以变量area 和Area 是两个不同的变量。所谓关键字是C 语
言中已有特定用途的标识符（参见附录A），如int 、float 等。预定义符有：库函数名（如
printf）、预编译处理命令（如include 、define ）等。如果把预定义符作为变量名，则该
预定义符将失去原有的含义。
注意：变量必须先定义后使用，定义变量后其中的值是不确定的。
变量如同容器，其中可以存放数据，也可以从中取出数据使用。例如，用“int area;
”
定义变量area 后，变量area 中的值是不确定的，但执行“area=150; ”后，area 中的值变
为150，再执行“area=area*area; ”后，area 中的值又变为22500，如图1.8 所示。
图1.8 变量area 值的变化情况
编写程序时经常使用形如“area=area*area; ”的语句，其特点是运算符“=”两侧
均出现相同的变量名，但两侧的变量名所代表的含义是不同的。例如，该语句中，运算
符“=”右侧的area 代表变量area 中的值（即150），而左侧的area 代表存储单元。该
语句的执行过程是先计算area*area 的值（即150×150），再把计算结果（即22500）
存放在运算符“=”左侧的area 中。在C 语言中“=”是赋值运算符，参见1.3.2 小节。
（2）输出基本整型数据时在printf ( ) 函数中要使用格式说明符。
【讨论题1.1 】在实例1.3 的程序中，如果需要计算任意一个边长的正方形铁板面
积，应该如何修改程序？
1.2.2 合理选用实型数据
在日常生活中经常需要处理实型数据。例如，计算学生的平均成绩、统计一年的销
售额等。在C 语言中，常用float 型或double 型变量存放实型数据。
【实例1.4 】编写程序，计算半径为15.67 的圆面积。要求分别使用单精度型和双
精度型数据计算。
1．编程思路
通过求圆面积公式πr2 计算。单精度实型变量用float 定义，双精度实型变量用
double 定义。
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2．程序代码
#include <stdio.h>
#define PI 3.14159 // 程序中的所有PI 均用3.14159 代
替
int main(void)
{ float s1;
double s2;
s1=PI*15.67*15.67;
s2=PI*15.67*15.67;
printf("s1=%f,s2=%lf\n",s1,s2)
;
return 0;
}
3．运行结果
4．归纳分析
（1）在存储整型数据时没有误差，但存储实型数据时就有误差。例如，通过“a=5;
”
将5 赋给整型变量a 后，a 中存放的值就是5，但通过“b=345.6789; ”将345.6789 赋给
单精度实型变量b 后，b 中存放的值不是345.6789，而是带误差的值（如345.678894）。
单精度实型数据的有效位是6
～
7 位，它只保证前6
～
7 位是正确的；而双精度实型
数据的有效位是15
～
16 位，它能够保证前15
～
16 位是正确的。从本程序的运行结
果中也可以观察。
（2）在单精度实型和双精度实型中，通常按如下原则选择使用具体数据类型。
①
当要处理－3.4×10－38
～
3.4×1038 的实数时，选用单精度实型（float）（也可以选用
双精度实型，但会浪费存储单元，因为双精度实型占8 字节，单精度实型只占4 字节）。
②
当要处理－1.7×10 －308
～
1.7×10308 的实数时，选用双精度实型，不能选用单精
度实型。
③
当要处理的实型数据精度要求高时，选用双精度实型。
注意：在整型变量中不能存放实型数。若有“int a; a=3.6;”，则执行该程序
段后，a 中存放的值是3，而不是3.6 。
（3）输出单精度实型数据时在printf( ) 函数中要使用格式说明符%f，而输出双精
度实型数据时使用%1f 。用%f 或%1f 输出数据时，小数点后总是输出六位，若改用%.3f
或%.31f 形式，则小数点后只输出三位，若用%.0f 或%.01f 形式，则不输出小数点后的
数据。
【讨论题1.2 】假设一个学生的总评成绩由平时成绩和期末成绩构成（平时、期末
和总评成绩均为整数），其中平时成绩占总评成绩的40%，期末成绩占总评成绩的60% 。
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计算总评成绩时可按如下步骤进行。
①
输入平时成绩和期末成
绩
计算成绩1
：
成绩1= 平时成绩×0.4
计算成绩2
：
成绩2= 期末成绩×0.6
②
计算总评成
绩
总评成绩= 成绩1+ 成绩
2
③
输出总评成
绩
应需要定义哪些变量？如何选择各变量类型
？
1.2.3 合理选用字符型数据
在日常生活中经常遇到一串串字符，如姓名、性别、通信地址等，在C 语言中也同样
需要处理大量的字符数据，例如，打字练习时计算正确率、连接两篇文章等。单个字符
（即字符常量）要用char 型变量存放。在程序中将字符常量用单引号括起来，如'a'、'B' 等。
字符常量可以是ASCII 码（参见附录B）中的任意一个字符，它在内存中占一个字节。
【实例1.5 】假设变量ch 中已存放字母'H'，编写程序，将ch 中的字母转换成小写
字母后重新存放在该变量中。
1．编程思路
要处理字符，必须使用字符型类型，用char 定义字符型变量。通过'H'+32 可以得
到字母'H' 所对应的小写字母。
2．程序代码
#include <stdio.h>
int main(void)
{ char ch;
ch='H'
;
ch=ch+32;
printf("ch=%d,ch=%c\n",ch,ch)
;
return 0;
}
3．运行结果
4．归纳分析
（1）字符常量在内存中存放的是其ASCII 码值，所以像整型数据一样可以直接
参与算术运算。如大写字母'H' 在内存中存的是其ASCII 码值72，因此'H'+32 的值是
104，即为小写字母'h' 的ASCII 码值。实际上，所有大写字母和对应小写字母的ASCII
码值都相差32 。
（2）按字符形式输出字符型数据时，在printf( ) 函数中要使用格式说明符%c，在屏
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