2.1　C語言的運行特征

在計算機中，程序是被逐句執行的，在C語言程序中，即使再簡單的一段C語言程序，也會包含最基本的組成部分，如函數首部、函數體、輸出函數等，本節就來介紹C語言的運行特征。

2.1.1　簡單的C語言程序

C語言程序主要包括預處理器指令、函數、變量、語句&表達式、注釋等內容，下面通過幾個使用C語言編寫的實例，來了解一下C語言程序的主要組成部分。

【例2.1】編寫程序，實現在屏幕中輸出Hello World！（源代碼\ch02\2.1.txt）。

圖2-1　例2.1的程序運行結果

程序運行結果如圖2-1所示。

程序說明如下：

（1）#include：稱為“文件包含命令”，其作用是把系統目錄下的頭文件<stdio.h>包含到本程序中，成為程序的一部分，并告訴C語言編譯器在實際編譯之前要包含stdio.h文件。

C語言提供的頭文件中包含各種標準庫函數的函數原型，在程序中調用某個庫函數時，就必須將該函數原型所在的頭文件包含進來。本程序包含的頭文件是stdio.h（stdio是standard input&output（標準輸入／輸出）的縮寫），該文件中的函數主要用于處理數據流的標準輸入／輸出。

（2）main()：主函數的名字，每一個C語言程序只允許有一個主函數；主函數之前的void表示此主函數是空類型，即執行此函數后不產生一個函數值。

（3）/*…*/：表示注釋語句，即程序中的說明文字，是不被C語言系統執行的語句。位于/*和*/之間的所有內容都屬于注釋語句，可以寫在一行之內，也可以寫在多行之內。

（4）printf()：C語言系統庫函數，其函數原型在頭文件stdio.h中，該函數的功能是將其小括號中的內容輸出到顯示器上，其小括號中雙引號里的內容會被按原樣輸出，其中的“\n”是換行符。

（5）主函數中的內容必須放在函數體中，即主函數下方的一對花括號中。

（6）return()：終止主函數，并返回值0。

☆大牛提醒☆

包含頭文件的命令盡量不要忽略，雖然有的時候不影響程序的運行，但希望學習者在開始學習的時候就能養成良好的編程書寫習慣。另外，主函數之前的void可以忽略不寫。

【例2.2】編寫程序，求10以內的偶數的和（源代碼\ch02\2.2.txt）。

圖2-2　例2.2的程序運行結果

程序運行結果如圖2-2所示。

程序說明如下：

（1）在主函數里定義了一個整型變量sum。

（2）語句“sum=2+4+6+8+10；”是將表達式“2+4+6+8+10”的計算結果賦給變量sum。

（3）語句“printf("sum=%d\n", sum)；”是將變量sum的結構輸出到計算機屏幕上，其中，雙引號中的格式字符%d對應的是雙引號之后的變量sum的值。

☆大牛提醒☆

本程序中printf()的雙引號里出現了格式字符%d，其作用是輸出一個整數類型的值，輸出的對象是位于雙引號之后的整型變量sum。

【例2.3】編寫程序，求兩個整數中的最大值（源代碼\ch02\2.3.txt）。

圖2-3　例2.3的程序運行結果

程序運行結果如圖2-3所示。

程序說明如下：

（1）本程序中包含兩個函數，主調函數main()和被調函數max()。函數max()的作用是判斷x和y中的較大值。函數max()中的return語句將z的值返回給主調函數main()，返回值通過函數名max帶回到函數main()中調用max函數的位置。

（2）程序的第2行是對函數max()的聲明。

（3）程序的第8行調用函數max()，在調用時將實際參數a和b的值分別傳給函數max()中的形式參數x和y，經過執行函數max()，其返回值返回給函數main()中的變量c。

（4）程序的第9行輸出變量c的值。

（5）程序的第11行至第17行是函數max()的具體定義。

2.1.2　C語言程序的結構

在前面給出了一些C語言程序實例，雖然結構和功能簡單，但是都包含了C語言程序的基本組成部分，從中我們可以得出以下結論。

（1）C語言程序由函數構成。一個C語言程序必須包含一個主函數，或者一個主函數和若干個其他函數。因此，函數是C語言的基本單位，被調函數可以是系統函數，如函數printf()，也可以是用戶自定義編寫的函數，如函數max()。

（2）C語言程序的函數由兩部分組成，即函數首部和函數體。

①函數首部，即函數的第一行，包括函數類型、函數名稱、參數類型和參數名稱。函數名稱后面必須跟一對小括號，括號內寫明函數的參數類型和參數名稱，函數也可以沒有參數，如main()。例2.3中的函數max()的首部為：

②函數體，即函數首部下方花括號內的部分，若函數體有多個花括號，則以最外層的一對花括號包含的內容為函數體的范圍。

函數體一般包括兩個部分。

·　聲明部分。這部分要定義所要用到的變量和對所要調用的函數進行聲明，例2.3中的主函數對變量的定義語句“int a, b, c；”。

·　執行部分。這部分由若干條語句組成。

在某些情況下也可以沒有聲明部分，例2.1中，我們也可以既無聲明部分也無執行部分，語句如下：

     void main( )
     { }

這是一個空函數，什么也不執行。

（3）C語言程序總是從主函數開始執行，直至主函數中最后一條執行語句為止，與主函數的位置無關。

（4）C語言程序書寫格式自由，一行內可以寫若干條語句，一條語句也可以分寫在多行上。

（5）每條語句和數據聲明的最后都必須帶一個分號，即使是程序中的最后一條語句也要帶上分號。

通過以上內容的學習，我們可以了解到C語言程序的語法規則、基本表達式、控制結構語句的作用，并通過了解模塊化程序設計的思想和方法，逐步掌握C語言程序的設計方法。

2.1.3　C語言程序的執行

用C語言編寫的程序稱為源程序，由于計算機只能識別和執行由0和1組成的二進制指令，為了使計算機能夠執行編程語言的源程序，首先要將源程序翻譯成二進制的“目標程序”，這個過程被稱為“編譯”。然后還要將目標程序和系統提供的函數與其他目標程序連接起來，得到計算機可以執行的程序，這個過程被稱為“鏈接”。

1．編譯源程序

C語言源程序的擴展名為.c，必須將其編譯成目標程序，再將目標程序鏈接成可以執行程序，才能在計算機運行。C語言源程序的編譯過程如圖2-4所示，由詞法分析、語法分析和代碼生成三部分組成。

圖2-4　C語言源程序的編譯過程

2．鏈接目標程序

C語言源程序經過編譯后所生成的目標程序盡管是機器語言的形式，但卻不是計算機可以執行的方法，此時的目標程序還只是一些松散的機器語言，要想得到可執行的程序，就需要將它們鏈接起來。

編程語言的鏈接工作由鏈接器來完成，鏈接器的任務就是將目標程序鏈接成可執行的程序，這種可以執行的程序是一種可存儲在磁盤存儲器上的文件。

☆大牛提醒☆

（1）并不是每一個目標程序都可以鏈接成可執行程序。

（2）在應用系統中，只允許一個源程序中包含一個主函數。

C語言源程序一旦生成了可執行程序，就可以反復被加載執行，而不再需要重新編譯、鏈接；如果修改了源程序，也不會影響已生成的可執行程序，需要對修改后的源程序重新編譯和鏈接，生成一個新的可執行程序。