一个C语言程序通常由一个预处理语句开始，如#include〉stdio.h〉,它表示,在编译语言程序前,用指明的文件取代改预处理语句,通常文件名是带有后缀为.h的磁盘文件.编译时,它将从磁盘中读出并插入到原来的预处理程序语句中.即预处理语句被指明的包含文件(头文件)代替.
头文件通常是在程序中被调用函数的说明语句和该函数用到的一些符号常量的宏定义.如在程序中经常调用一些标准库函数时,系统提供了相应的头文件,他们其中的一些内容是对该函数的说明及该函数用到的符号常量的宏定义等,如对fgets()的说明放在头文件stdio.h中,再盖头文件包含了对fgets()函数的说明:
char *fgets(char *s,int n,FILE *stream)
对符号常量的定义:
#define NULL 0
当然还包含了一些其他的标准I/O函数的说明和宏定义等.用户也可以建立自己的头文件,在程序开头用include进行包含就行了:
#include"文件名"
注意此时用" "符号来包括,它与 #include〉文件名〉的区别是查找的路径不同.前者表示现在当前目录中查找该文件,如果找不到,再到系统指定的目录中查找.而后者只在系统的制定目录中查找(一般是include\目录),若找不到,便报错.所以用#include"文件名"的形式常用于用户自己写的包含文件,他们通常放在和用户程序同一个目录下.当然在这种形式中,文件名也可用文件路径代替,这时,编译器就去用户指定的目录去查找包含文件.文件包含也可以用在程序行中,如:
main()
{
...
#include "myc.c"
...
}
其中myc.c时用户的c文件,编译时,它将从磁盘中取出,插入到该位置处.
一些在程序中常用到的常量也用编译预处理命令#define来定义,如在真假判断时,常用符号常量TURE和FALSE表示真和假,这时可以用一下定义:
#define TURE 1
#define FALSE 0
将以上代码写在程序的开头,编译时在程序中出现TURE的地方都用1代替,出现FALSE的地方用0代替.
一个完整的C程序,总是由main()函数开始,它像一个大型乐曲的引子,由此引出许多乐章(执行不同的功能的函数)main()函数又像一个大型建筑的框架,它显示了要完成这个建筑的轮廓,这些轮廓就是由一个个函数调用勾画出来的.因此可以说一个C程序是由一个个的模块堆砌起来的,这些模块的最小元素是函数.当然,模块也可以是一个源程序,它又有许多的函数组成.所以c程序的设计是一种模块化的设计,是许多的函数的堆砌.因此在应用程序的设计中,应将一个个的功能用一个个的函数来实现.下面就谈谈函数的使用.
turbo C的函数的使用
Turbo C2.0提供了400多个标准的库函数,每个函数都完成一定的功能.当程序执行这些功能时,只要调用这些函数即可,用户不必再自己写这些函数了.这些库函数包括输入输出函数,数学函数,字符串处理函数,内存函数,与BIOS和Dos有关的接口函数,屏幕函数和图形函数,过程控制函数和目录函数等.这些函数在我的主页上都能查到,欢迎来查询.
当标准库函数中没有用户要用的函数时,就必须自己设计了,设计函数的原则是:
1,函数不应处理太多的功能,要保持函数的小型化,功能单一化.
2,一个函数要保持自己的独立性,如同一个黑匣子一样,有进有出.
3,在函数中多使用复合语句,使函数也具有结构化,并且可以提高执行效率和节省存储空间.
4,在主函数前,要罗列出所有使用自定义函数的原型说明,这有利于在大型程序设计中追踪要调用的函数设置是 否正确.
5,在程序适当的地方加入注释(用/*...*/包含的语句)这便于程序的阅读和调试.
6,采用层次的书写程序格式,按程序的不同功能分层次.
这样一个函数编译后,其内部定义的程序代码与数据与另一个函数的程序代码和数据不会相互影响,因此在函数中要使用局部变量,即它的生存期指维持在调用该函数并执行时,也就是说函数被激活时.要尽量少用或不用全局变量,它将破坏函数的独立性.函数的这种设计方法类似于面向对象设计方法中的封装性.
C大型软件程序的设计步骤
C语言作为结构化的程序设计语言,易采用自顶向下的设计方法,即开始咱不涉及问题的实质和具体的解决步骤,而只是从问题的全局出发,给出一个概括性的抽象描述.例如编写一个信号处理程序,它要求对信号数据经过数字处理后进行图形显示并存盘.因而程序大轮廓应该是:
1,信号数据的输入
2,信号预处理
3,信号进行数字处理
4,进行显示
5,进行存盘
接着对各项功能进行细分,例如对于信号的输入,又可分为:
1.通过com1或com2由RS-232接口进行输入
2.由磁盘数据文件输入
对信号预处理又可分为:
1.对信号进行反序排列
2.用窗函数预处理
对数字处理又可分为:
1.求快速傅立叶变换
2.求功率谱
对用窗函数处理又可分为:
1.海明窗处理函数
2.汉宁窗处理
3.布拉格曼窗处理
其他功能依此类推.
在此细化的基础上再进行细化,以至于成为一个个单独的功能,便于用一个个函数来实现.
下面就是设计一个个函数的实质性阶段.要定义变量,要选区标准函数,要确定算法,这是构造程序的基本单元.当一个个函数都设计完了以后,便可将这些函数在主函数中堆砌起来,并用主函数做总控程序,完成对他们的参数传递,控制选择对这些函数的调用,形成一个完整的实用的信号处理程序.
大程序的设计风格
当一个程序较大时,可将一个程序分成几个部分,每一个部分可单独编成一个源文件,这些源文件可进行单独编译成.obj文件,然后将这些文件组合成一个较大的程序.通常可采用如下方法:
1.include方法
例如,一个程序分成两个源文件,既由a1.c和a2.c两个源程序组成,这时候可将a1.c写成:
#include〉stdio.h〉
#include"a2.c"
main()
{
...
strcpy(s1,s2)
a2()
...
}
而a2.c可写成:
#include〉string.h〉
void a2()
{
....
}
然后在制作一个project文件,内容为:a1.c a2.c
设这个工程文件名为:a1.prj,其中文件中各文件名的后缀可省略,先后顺序也无关,它只影响编译时的顺序.者可在Turbo c的编辑状态下写成,并存盘为a2.prj文件.然后用Alt+p选择Project菜单中的Project_name项,填写生成的a1.prj文件名.然后按F9,即可生成a1.exe可执行文件.
当用汇编语言与C语言混合编程时,则要将汇编语言子程序单独编译生成.obj文件,然后制作工程文件,再进行对C程序的编译和连接.关于这方面的介绍可参考Turbo c2.0的命令行编译.
若程序还需要一些其他的被编译的程序或库文件,这些文件时C语言的标准库不能提供的,则也可将它们的名字放在Project文件中.如:
mymain
myfunc
secial.obj
other.lib
当用F9进行编译连接时,对后缀为.obj的文件只进行连接,对后缀为.lib的库文件不会进行编译,只是进行连接,这样当进行外部调用时,就只会对库进行检索.
当多个源文件制作成project 文件时,一个.c的源文件依赖于其他的.c源文件,若它们之间用一个头文件来进行接口,这时应用括号将这些头文件扩起来(头文件之间可用逗号,空格或分号间隔),这样一旦头文件改变时,它们将被重新编译,例如:有一个主程序名为mymian.c,它包含头文件为:myfuncs.h,而另一个文件是myfuncs.c
这样当project文件的内容写成如下形势时:
mymain.c(myfuncs.h)
myfuncs.c(myfuncs.h)
若一旦myfuncs.h被修改,则对该project文件进行编译时,mymain.c及myfuncs.h将被重新编译
这是我写的1024点的快速傅里叶变换程序，下面有验证，你把数组double
A[2049]={0}
double
B[1100]={0}
double
powerA[1025]={0}
改成
A[256]={0}
B[130]={0}
power[129]={0}就行了，
void
FFT(double
data[],
int
nn,
int
isign)
的程序可以针对任何点数，只要是2的n次方
具体程序如下：
#include
<iostream.h>
#include
"math.h"
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include
<stdlib.h>
#include
<fstream.h>
#include
<afx.h>
void
FFT(double
data[],
int
nn,
int
isign)
{
//复数的快速傅里叶变换
int
n,j,i,m,mmax,istep
double
tempr,tempi,theta,wpr,wpi,wr,wi,wtemp
n
=
2
*
nn
j
=
1
for
(i
=
1
i<=n
i=i+2)
//这个循环进行的是码位倒置。
{
if(
j
>
i)
{
tempr
=
data[j]
tempi
=
data[j
+
1]
data[j]
=
data[i]
data[j
+
1]
=
data[i
+
1]
data[i]
=
tempr
data[i
+
1]
=
tempi
}
m
=
n
/
2
while
(m
>=
2
&&
j
>
m)
{
j
=
j
-
m
m
=
m
/
2
}
j
=
j
+
m
}
mmax
=
2
while(
n
>
mmax
)
{
istep
=
2
*
mmax
//这里表示一次的数字的变化。也体现了级数，若第一级时，也就是书是的第0级，其为两个虚数，所以对应数组应该增加4，这样就可以进入下一组运算
theta
=
-6.28318530717959
/
(isign
*
mmax)
wpr
=
-2.0
*
sin(0.5
*
theta)*sin(0.5
*
theta)
wpi
=
sin(theta)
wr
=
1.0
wi
=
0.0
for(
m
=
1
m<=mmax
m=m+2)
{
for
(i
=
m
i<=n
i=i+istep)
{
j
=
i
+
mmax
tempr=double(wr)*data[j]-double(wi)*data[j+1]//这两句表示蝶形因子的下一个数乘以W因子所得的实部和虚部。
tempi=double(wr)*data[j+1]+double(wi)*data[j]
data[j]
=
data[i]
-
tempr
//蝶形单元计算后下面单元的实部，下面为虚部，注意其变换之后的数组序号与书上蝶形单元是一致的
data[j
+
1]
=
data[i
+
1]
-
tempi
data[i]
=
data[i]
+
tempr
data[i
+
1]
=
data[i
+
1]
+
tempi
}
wtemp
=
wr
wr
=
wr
*
wpr
-
wi
*
wpi
+
wr
wi
=
wi
*
wpr
+
wtemp
*
wpi
+
wi
}
mmax
=
istep
}
}
void
main()
{
//本程序已经和MATLAB运算结果对比，准确无误，需要注意的的是，计算中数组都是从1开始取得，丢弃了A[0]等数据
double
A[2049]={0}
double
B[1100]={0}
double
powerA[1025]={0}
char
line[50]
char
dataA[20],
dataB[20]
int
ij
char
ch1[3]="\t"
char
ch2[3]="\n"
int
strl1,strl2
CString
str1,str2
ij=1
//********************************读入文件data1024.txt中的数据,
其中的数据格式见该文件
FILE
*fp
=
fopen("data1024.txt","r")
if(!fp)
{
cout<<"Open
file
is
failing!"<<endl
return
}
while(!feof(fp))
//feof(fp)有两个返回值:如果遇到文件结束，函数feof（fp）的值为1，否则为0。
{
memset(line,0,50)
//清空为0
memset(dataA,0,20)
memset(dataB,0,20)
fgets(line,50,fp)
//函数的功能是从fp所指文件中读入n-1个字符放入line为起始地址的空间内
sscanf(line,
"%s%s",
dataA,
dataB)
//我同时读入了两列值，但你要求1024个，那么我就只用了第一列的1024个值
//dataA读入第一列，dataB读入第二列
B[ij]=atof(dataA)
//将字符型的dataA值转化为float型
ij++
}
for
(int
mm=1mm<1025mm++)//A[2*mm-1]是实部，A[2*mm]是虚部，当只要输入实数时，那么保证虚部A[mm*2]为零即可
{
A[2*mm-1]=B[mm]
A[2*mm]=0
}
//*******************************************正式计算FFT
FFT(A,1024,1)
//********************************************写入数据到workout.txt文件中
for
(int
k=1k<2049k=k+2)
{
powerA[(k+1)/2]=sqrt(pow(A[k],2.0)+pow(A[k+1],2.0))//求功率谱
FILE
*pFile=fopen("workout.txt","a+")
//?a+只能在文件最后补充，光标在结尾。没有则创建
memset(ch1,0,15)
str1.Format("%.4f",powerA[(k+1)/2])
if
(A[k+1]>=0)
str2.Format("%d\t%6.4f%s%6.4f
%s",(k+1)/2,A[k],"+",A[k+1],"i")//保存fft计算的频谱，是复数频谱
else
str2.Format("%d\t%6.4f%6.4f
%s",(k+1)/2,A[k],A[k+1],"i")
strl1=strlen(str1)
strl2=strlen(str2)
//
用
法:fwrite(buffer,size,count,fp)
//
buffer：是一个指针，对fwrite来说，是要输出数据的地址。
//
size：要写入的字节数；
//
count:要进行写入size字节的数据项的个数；
//
fp:目标文件指针。
fwrite(str2,1,strl2,pFile)
fwrite(ch1,1,3,pFile)
fwrite(ch1,1,3,pFile)
fwrite(str1,1,strl1,pFile)
fwrite(ch2,1,3,pFile)
fclose(pFile)
}
cout<<"计算完毕，到fft_test\workout.txt查看结果"<<endl
}
