嵌入式编程:由C语言到C
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由C到C
OOP第一课
- C语言的局限
- C 的特点
- C 的程序特征
- C 程序的结构特性
- C 程序的编辑、编译和运行
- ⭐C 对C的补充
C 的特点
C 继承了C的优点,并有自己的特点,主要有:1、全面兼容C,C的许多代码不经修改就可以为Cpp所用,用C编写的库函数和实用软件可以用于Cpp。2、用C 编写的程序可读性更好,代码结构更为合理,可直接在程序中映射问题空间结构。3、生成代码的质量高,运行效率高。4、从开发时间、费用到形成软件的可重用性、可扩充性、可维护性和可靠性等方面有了很大提高,使得大中型的程序开发项目变得容易得多。5、支持面向对象的机制,可方便的构造出模拟现实问题的实体和操作。
C 的程序特征
例1.1 输出一行字符:“This is a C program.”。
程序如下:
#include //包含头文件iostream
using namespace std; //使用命名空间std
int main( )
{
cout<<″This is a C program.″;
return 0;
}
在运行时会在屏幕上输出以下一行信息:
This is a C program.
- 用main代表“主函数”的名字。每一个C 程序都必须有一个 main 函数。main前面的int的作用是声明函数的类型为整型。程序第6行的作用是向操作系统返回一个零值。如果程序不能正常执行,则会自动向操作系统返回一个非零值,一般为-1。
- 函数体是由大括号{}括起来的。本例中主函数内只有一个以cout开头的语句。注意C 所有语句最后都应当有一个分号。
- 再看程序的第1行“#include
- ”,这不是Cpp的语句,而是Cpp的一个预处理命令,它以“#”开头以与Cpp语句相区别,行的末尾没有分号。
- #include
是一个“包含命令”,它的作用是将文件iostream的内容包含到该命令所在的程序文件中,代替该命令行。文件iostream的作用是向程序提供输入或输出时所需要的一些信息。 - iostream是i-o-stream3个词的组合,从它的形式就可以知道它代表“输入输出流”的意思,由于这类文件都放在程序单元的开头,所以称为“头文件” (head file)。在程序进行编译时,先对所有的预处理命令进行处理,将头文件的具体内容代替#include命令行,然后再对该程序单元进行整体编译。
- 程序的第2行“using namespace std;”的意思是“使用命名空间std”。Cpp标准库中的类和函数是在命名空间std中声明的,因此程序中如果需要用到Cpp标准库(此时就需要用#include命令行),就需要用“using namespace std;”作声明,表示要用到命名空间std中的内容。
- 在初学C 时,对本程序中的第1,2行可以不必深究,只需知道:如果程序有输入或输出时,必须使用“#include
”命令以提供必要的信息,同时要用“using namespace std;”,使程序能够使用这些信息,否则程序编译时将出错。
例1.2 求a和b两个数之和
// 求两数之和 (本行是注释行)
#include //预处理命令
using namespace std; //使用命名空间std
int main( ) //主函数首部
{ //函数体开始
int a,b,sum; //定义变量
cin>>a>>b; //输入语句
sum=a b; //赋值语句
cout<<″a b=″<endl; //输出语句
return 0; //如程序正常结束,向操作系统返回一个零值
} //函数结束
本程序的作用是求两个整数a和b之和sum。
第1行“//求两数之和”是一个注释行,Cpp规定在一行中如果出现“//” ,则从它开始到本行末尾之间的全部内容都作为注释。
例1.3 给两个数x和y, 求两数中的大者
#include //预处理命令
using namespace std;
int max(int x,int y) //定义max函数,函数值为整型,形式参数x, y为整型
{ //max函数体开始
int z; //变量声明,定义本函数中用到的变量z为整型
if(x>y) z=x; //if语句,如果x>y, 则将x的值赋给z
else z=y; //否则,将y的值赋给z
return(z); //将z的值返回,通过max带回调用处
} //max函数结束
int main( ) //主函数
{ //主函数体开始
int a,b,m; //变量声明
cin>>a>>b; //输入变量a和b的值
m=max(a,b); //调用max函数,将得到的值赋给m
cout<<″max=″<//输出大数m的值
return 0; //如程序正常结束,向操作系统返回一个零值
} //主函数结束
本程序包括两个函数:主函数main和被调用的函数max。
程序运行情况如下:
- 18 25 ↙ (输入18和25给a和b)
- max=25 (输出m的值)
注意输入的两个数据间用一个或多个空格间隔,不能以逗号或其他符号间隔。
在上面的程序中,max函数出现在main函数之前,因此在main函数中调用max函数时,编译系统能识别max是已定义的函数名。如果把两个函数的位置对换一下,即先写main函数,后写max函数,这时在编译main函数遇到max时,编译系统无法知道max代表什么含义,因而无法编译,按出错处理。
为了解决这个问题,在主函数中需要对被调用函数作声明。上面的程序可以改写如下:
#include
using namespace std;
int max(int x,int y); //对max函数作声明
int main( )
{
int a,b,c;
cin>>a>>b;
c=max(a,b); //调用max函数例1.3 给两个数x和y, 求两数中的大者。
cout<<″max=″<endl;
return 0;
}
int max(int x,int y) //定义max函数
{
int z;
if(x>y) z=x;
else z=y;
return(z);
}
只要在被调用函数的首部的末尾加一个分号,就成为对该函数的函数声明。函数声明的位置应当在函数调用之前。
C 程序的结构特性
一个面向对象的C 程序一般由类的声明和类的使用两大部分组成。类的使用部分一般由主函数及有关子函数组成。
典型的C 程序结构
#include
//类的声明部分
class A{
int x,y,z;
……
fun( ){……}
……
};
//类的使用部分
int main()
{
A a;
……
a.fun();
return 0;
}
在C 程序中,程序设计始终围绕“类”展开。通过声明类,构建了程序所要完成的功能,体现了面向对象程序设计的思想。
C++程序的编辑、编译和运行
C 源程序文件的扩展名为.CPP可以用多种编译器编辑、编译和运行
C 对C的补充
1、注释与续行
- 注释符:“/*”和“*/” 或“//” 。
Cpp新增了注释语句,它由“//”开始,到行尾结束。
例如:
X = y z; /*This is a comment */
X = y z; //This is a comment
- 续行符:“\”(反斜杠)。作用是当一个语句太长时可以用该符号把它分段写在几行中。
例:
cout << ‘\n’ << “x=” << x << “y=” << y << “z=” << z\
<< “u=” << u << “v\
=” << v << “w=” << w << endl;
2、输入输出流
C中I/O操作出现的问题:int i;
float f;
scanf(“%f”,i);
printf( “%d”,d);
Cpp中使用更安全更方便的方法:
int i;
float f;
cin >> i;
cout << f;
cout和cin分别是C 的标准输出流和输入流。Cpp支持重定向,但一般cout指的是屏幕, cin指的是键盘。
操作符“<<”和“>>”除了具有C语言中定义的左移和右移的功能外,在这里符号“<<”是把右方的参数写到标准输出流cout中;相反,符号“>>”则是将标准输入流的数据赋给右方的变量。
例1.4 一个完整的C 程序
#include
int main()
{
char name[20];
cout << "Hello, your name: ";
cin >> name;
cout << name;
return 0;
}
注意:
- 程序中必须包含头文件iostream.h
- cin和>>,cout和<<配套使用
- cin可以输入多个数据,但要用空白符隔开(tab,空格,回车)
如:cin >> a >> b >> c;
- 换行符:‘\n’或endl
如:cout << “x=” << x << endl; cout << “x=” << x << ‘\n’;
- 使用cout和cin时,也可以对输入和输出的格式进行控制,比如可用不同的进制方式显示数据,只要设置转换基数的操作符dec、hex和oct即可。
例1.5 操作符dec、 hex和oct的使用
#include
void main()
{
int x=25;
cout << hex << x << ' ' << dec << x << ' ' << oct << x << '\n';
}
输出结果为:19 25 31
3、灵活的变量说明
定义变量的位置
在程序中的不同位置采用不同的变量定义方式,决定了该变量具有不同的特点。变量的定义一般可有以下三种位置:
(1) 在函数体内部
在函数体内部定义的变量称为局部变量,这种局部变量只在进入定义它的函数体时起作用,离开该函数体后该变量就消失(被释放),即不再起作用。因此,不同函数体内部可以定义相同名称的变量,而互不干扰。
(2) 形式参数
当定义一个有参函数时,函数名后面括号内的变量,统称为形式参数。
(3) 全局变量
在所有函数体外部定义的变量,其作用范围是整个程序,并在整个程序运行期间有效。
- 在C语言中,全局变量声明必须在任何函数之前,局部变量必须集中在可执行语句之前。
- Cpp中的变量声明非常灵活,它允许变量声明与可执行语句在程序中交替出现。
例如
f( )
{
int i;
i=10;
int j;
j=25;
// …
}
float fun(int x,int y)
{
for(int i=0;i<10;i )
{
int sum=0;
sum=sum i;
cout<<“sum=”< }
int z=0;
z=x y;
}
4、结构、联合和枚举名
在C 中,结构名、联合名、枚举名都是类型名。在定义变量时,不必在结构名、联合名或枚举名前冠以struct、union或enum。例如:
enum boole{FALSE,TRUE};
struct string{
char *string;
int length;
};
union number{
int i;
float f;
};
在传统的C中,定义变量时,必须写成:
enum boole done;
struct string str;
union number x;
但是,在C 中,可以说明为:
boole done;
string str;
number x;
5、函数原型
C语言建议编程者为程序中的每一个函数建立原型,而Cpp要求为每一个函数建立原型,以说明函数的名称、参数类型与个数,以及函数返回值的类型。其主要目的是让C 编译程序进行类型检查,即形参与实参的类型匹配检查,以及返回值是否与原型相符,以维护程序的正确性。
例如
int sum(int a,int b); //是函数sum的原型
- 函数原型语法的一般形式为:返回类型 函数名(参数表);
- 函数原型是一条语句,它必须以分号结束。
例1.6 函数原型的说明
#include
void write(char *s);
void main()
{write("Hello,world!");}
void write(char *s)
{cout<
在程序中,要求一个函数的原型出现在该函数的调用语句之前。
说明:
- 函数原型的参数表中可不包含参数的名字,而只包含它们的类型。例如:long Area(int ,int);
- 函数定义由函数首部和函数体构成。函数首部和函数原型基本一样,但函数首部中的参数必须给出名字而且不包含结尾的分号。
- Cpp的参数说明必须放在函数说明后的括号内,不可将函数参数说明放在函数首部和函数体之间。这种方法只在C中成立。
- 主函数不必进行原型说明,因为它被看成自动说明原型的函数。
- 原型说明中没有指定返回类型的函数(包括主函数main),Cpp默认该函数的返回类型是int
- 如果一个函数没有返回值,则必须在函数原型中注明返回类型为void,主函数类似处理。
- 如果函数原型中未注明参数,Cpp假定该函数的参数表为空(void)。
6、const修饰符
- 在C中,习惯使用#define定义常量。
一般格式: #define 宏名 常数
如
#define PI 3.14
…………
s = 2 * PI * r;
…………
- C 利用const定义正规常数
一般格式:const 数据类型标识符 常数名=常量值;
采用这种方式定义的常量是类型化的,它有地址,可以用指针指向这个值,但不能修改它。说明:
1、const必须放在被修饰类型符和类型名前面2、数据类型是一个可选项,用来指定常数值的数据类型,如果省略了该数据类型,那么编译程序认为它是 int 类型。如:const int a=10; 表示定义了一个初始值为10的整型常量,它在程序中不可改变,但可用于表达式的计算中。
例2.6 #define的不安全性
#include "iostream.h"
main()
{
int a=1;
#define T1 a a
#define T2 T1-T1
cout<<"T2 is "<endl;
return 0;
}
但实际的输出是:T2 is 2const作用与#define相似,但消除了#define的不安全性。如果用const取代了两个#define,就不会引起这个错误。
#include
int main()
{
int a=1;
const T1=a a;
const T2=T1-T1;
cout <<"T2 is"<endl;
return 0;
}
const可以与指针一起使用
- (1)指向常量的指针:一个指向常量的指针变量。
例如:
const char* pc=“abcd”; //声明指向常量的指针
pc[3]=‘x’; //错误
pc=“efgh”; //允许
- (2)常指针:把指针本身,而不是它指向的对象声明为常量。
例如:
char* const pc=“abcd”; //常指针
pc[3]=‘x’; //合法
pc=“efgh”; //出错
创建一个常指针,就是创建一个不能移动的固定指针,但是它所指的数据可以改变。例如:
- (3)指向常量的常指针:这个指针本身不能改变,它所指向的值也不能改变。
要声明一个指向常量的常指针,二者都要声明为const。
例如:
const char* const pc=“abcd”; //指向常量的常指针
pc[3]=‘x’; //出错
pc=“efgh”; //出错
这个语句的含义是:声明了一个名为pc的指针变量,它是一个指向字符型常量的常指针,用“abcd”的地址初始化该指针。
说明
- (1). 如果用const定义的是一个整型常量,关键词int可以省略。所以下面的两语句是等价的const int bufsize=200;const bufsize=200;
- (2). 常量一旦被建立,在程序的任何地方都不能再更改。
- (3). 与#define定义的常量有所不同,const定义的常量可以有自己的数据类型,这样C 的编译程序可以进行更加严格的类型检查,具有良好的编译时的检测性。
- (4). 函数参数也可以用const说明,用于保证实参在该函数内部不被改动,大多数C 编译器能对具有const参数的函数进行更好的代码优化。
例如:通过函数i_Max求出整型数组a[200]中的最大值,函数原型应该是:int i_Max(const int* ptr);这样做的目的是确保原数组的数据不被破坏,即在函数中对数组元素的操作只许读,而不许写。调用时的格式可以是:i_Max(a);
7、void型指针
void 通常表示无值,但将void作为指针的类型时,它却表示不确定的类型。
这种void型指针是一种通用型指针,也就是说任何类型的指针值都可以赋给void类型的指针变量。
例如下面的程序段
void pa; //错误,不能声明void类型的指针变量
void* pc; //正确,可以声明void类型的指针
int i=456;
char c=‘a’;
pc=