2.1　C语言的运行特征

在计算机中，程序是被逐句执行的，在C语言程序中，即使再简单的一段C语言程序，也会包含最基本的组成部分，如函数首部、函数体、输出函数等，本节就来介绍C语言的运行特征。

2.1.1　简单的C语言程序

C语言程序主要包括预处理器指令、函数、变量、语句&表达式、注释等内容，下面通过几个使用C语言编写的实例，来了解一下C语言程序的主要组成部分。

【例2.1】编写程序，实现在屏幕中输出Hello World！（源代码\ch02\2.1.txt）。

图2-1　例2.1的程序运行结果

程序运行结果如图2-1所示。

程序说明如下：

（1）#include：称为“文件包含命令”，其作用是把系统目录下的头文件<stdio.h>包含到本程序中，成为程序的一部分，并告诉C语言编译器在实际编译之前要包含stdio.h文件。

C语言提供的头文件中包含各种标准库函数的函数原型，在程序中调用某个库函数时，就必须将该函数原型所在的头文件包含进来。本程序包含的头文件是stdio.h（stdio是standard input&output（标准输入／输出）的缩写），该文件中的函数主要用于处理数据流的标准输入／输出。

（2）main()：主函数的名字，每一个C语言程序只允许有一个主函数；主函数之前的void表示此主函数是空类型，即执行此函数后不产生一个函数值。

（3）/*…*/：表示注释语句，即程序中的说明文字，是不被C语言系统执行的语句。位于/*和*/之间的所有内容都属于注释语句，可以写在一行之内，也可以写在多行之内。

（4）printf()：C语言系统库函数，其函数原型在头文件stdio.h中，该函数的功能是将其小括号中的内容输出到显示器上，其小括号中双引号里的内容会被按原样输出，其中的“\n”是换行符。

（5）主函数中的内容必须放在函数体中，即主函数下方的一对花括号中。

（6）return()：终止主函数，并返回值0。

☆大牛提醒☆

包含头文件的命令尽量不要忽略，虽然有的时候不影响程序的运行，但希望学习者在开始学习的时候就能养成良好的编程书写习惯。另外，主函数之前的void可以忽略不写。

【例2.2】编写程序，求10以内的偶数的和（源代码\ch02\2.2.txt）。

图2-2　例2.2的程序运行结果

程序运行结果如图2-2所示。

程序说明如下：

（1）在主函数里定义了一个整型变量sum。

（2）语句“sum=2+4+6+8+10；”是将表达式“2+4+6+8+10”的计算结果赋给变量sum。

（3）语句“printf("sum=%d\n", sum)；”是将变量sum的结构输出到计算机屏幕上，其中，双引号中的格式字符%d对应的是双引号之后的变量sum的值。

☆大牛提醒☆

本程序中printf()的双引号里出现了格式字符%d，其作用是输出一个整数类型的值，输出的对象是位于双引号之后的整型变量sum。

【例2.3】编写程序，求两个整数中的最大值（源代码\ch02\2.3.txt）。

图2-3　例2.3的程序运行结果

程序运行结果如图2-3所示。

程序说明如下：

（1）本程序中包含两个函数，主调函数main()和被调函数max()。函数max()的作用是判断x和y中的较大值。函数max()中的return语句将z的值返回给主调函数main()，返回值通过函数名max带回到函数main()中调用max函数的位置。

（2）程序的第2行是对函数max()的声明。

（3）程序的第8行调用函数max()，在调用时将实际参数a和b的值分别传给函数max()中的形式参数x和y，经过执行函数max()，其返回值返回给函数main()中的变量c。

（4）程序的第9行输出变量c的值。

（5）程序的第11行至第17行是函数max()的具体定义。

2.1.2　C语言程序的结构

在前面给出了一些C语言程序实例，虽然结构和功能简单，但是都包含了C语言程序的基本组成部分，从中我们可以得出以下结论。

（1）C语言程序由函数构成。一个C语言程序必须包含一个主函数，或者一个主函数和若干个其他函数。因此，函数是C语言的基本单位，被调函数可以是系统函数，如函数printf()，也可以是用户自定义编写的函数，如函数max()。

（2）C语言程序的函数由两部分组成，即函数首部和函数体。

①函数首部，即函数的第一行，包括函数类型、函数名称、参数类型和参数名称。函数名称后面必须跟一对小括号，括号内写明函数的参数类型和参数名称，函数也可以没有参数，如main()。例2.3中的函数max()的首部为：

②函数体，即函数首部下方花括号内的部分，若函数体有多个花括号，则以最外层的一对花括号包含的内容为函数体的范围。

函数体一般包括两个部分。

·　声明部分。这部分要定义所要用到的变量和对所要调用的函数进行声明，例2.3中的主函数对变量的定义语句“int a, b, c；”。

·　执行部分。这部分由若干条语句组成。

在某些情况下也可以没有声明部分，例2.1中，我们也可以既无声明部分也无执行部分，语句如下：

     void main( )
     { }

这是一个空函数，什么也不执行。

（3）C语言程序总是从主函数开始执行，直至主函数中最后一条执行语句为止，与主函数的位置无关。

（4）C语言程序书写格式自由，一行内可以写若干条语句，一条语句也可以分写在多行上。

（5）每条语句和数据声明的最后都必须带一个分号，即使是程序中的最后一条语句也要带上分号。

通过以上内容的学习，我们可以了解到C语言程序的语法规则、基本表达式、控制结构语句的作用，并通过了解模块化程序设计的思想和方法，逐步掌握C语言程序的设计方法。

2.1.3　C语言程序的执行

用C语言编写的程序称为源程序，由于计算机只能识别和执行由0和1组成的二进制指令，为了使计算机能够执行编程语言的源程序，首先要将源程序翻译成二进制的“目标程序”，这个过程被称为“编译”。然后还要将目标程序和系统提供的函数与其他目标程序连接起来，得到计算机可以执行的程序，这个过程被称为“链接”。

1．编译源程序

C语言源程序的扩展名为.c，必须将其编译成目标程序，再将目标程序链接成可以执行程序，才能在计算机运行。C语言源程序的编译过程如图2-4所示，由词法分析、语法分析和代码生成三部分组成。

图2-4　C语言源程序的编译过程

2．链接目标程序

C语言源程序经过编译后所生成的目标程序尽管是机器语言的形式，但却不是计算机可以执行的方法，此时的目标程序还只是一些松散的机器语言，要想得到可执行的程序，就需要将它们链接起来。

编程语言的链接工作由链接器来完成，链接器的任务就是将目标程序链接成可执行的程序，这种可以执行的程序是一种可存储在磁盘存储器上的文件。

☆大牛提醒☆

（1）并不是每一个目标程序都可以链接成可执行程序。

（2）在应用系统中，只允许一个源程序中包含一个主函数。

C语言源程序一旦生成了可执行程序，就可以反复被加载执行，而不再需要重新编译、链接；如果修改了源程序，也不会影响已生成的可执行程序，需要对修改后的源程序重新编译和链接，生成一个新的可执行程序。