C語言中的函數、數組與指針


1、函數:當程序很小的時候,我們可以使用一個main函數就能搞定,但當程序變大的時候,就超出了人的大腦承受范圍,邏輯不清了,這時候就需要把一個大程序分成許多小的模塊來組織,於是就出現了函數概念;

      函數是C語言代碼的基本組成部分,它是一個小的模塊,整個程序由很多個功能獨立的模塊(函數)組成。這就是程序設計的基本分化方法;

  (1) 寫一個函數的關鍵:

    函數定義:函數的定義是這個函數的實現,函數定義中包含了函數體,函數體中的代碼段決定了這個函數的功能

    函數聲明:函數聲明也稱函數原型聲明,函數的原型包含三部分:函數名,返回值類型,函數參數列表,函數的聲明是告訴使用函數的人,這個函數使用時應該傳遞給他什么樣的參數,

         它會返回什么樣類型的返回值。這些東西都是寫函數的人在函數定義中規定好的,如果使用函數的人不參照這個原型來使用,就會出錯,結果就會和你想的不一樣;

    函數調用:函數調用就是使用函數名來調用函數完成功能。調用時必須參照原型給函數傳參,然后從函數得到適當的返回值作為結果;

  (2) 函數的參數:函數調用的過程,其實就是實參傳遞給形參的一個過程。這個傳遞像是一次拷貝,實參(本質是一個變量)本身並沒有進入到函數內,而是把自己的值復制了一份傳給了函數中的形參,

          在函數中參與運算,這種傳參方法,就叫做傳值調用;

    形參:形式參數,在函數定義和函數聲明中的參數列表中的參數都是形參;

    實參:實際參數,函數調用中,實際傳遞的參數才是實參。

  (3) 返回值(關鍵字return):當函數執行完之后,會給調用該函數的地方返回一個值。這個值的類型就是函數聲明中返回值類型,這個值就是函數體中最后一句return xxx;返回的那個值;

  (4) 函數名:取函數名要注意以下幾點:

    第一,起名字時候不能隨意,要符合規則,而這個規則分別有兩個層次,即第一層是合法,第二層是合理。合法就是符號C語言中變量名的命名規則,合理就是變量名起的好,

        人一看就知道什么意思,一看就知道這個函數是干嘛的;

    第二,C語言中,所有的符號都是區分大小寫的;

    第三,C語言函數名的命名習慣。這個沒有固定的結論,有多種使用都很廣泛的命名方式如下:

        linux的命名習慣:student_age  str_to_int

        駱駝命名法:studentAge  strToInt

    注:想進一步了解可以參考林銳的《高質量程序設計指南》;

 1 // 簡單計算器
 2 #include <stdio.h>
 3 
 4 int add(int a, int b);
 5 int sub(int a, int b);
 6 int mul(int a, int b);
 7 int div(int a, int b);
 8 
 9 int main(void)
10 {
11     int a, b, c;
12     
13     a = 54;
14     b = 32;
15     
16     c = add(a, b);
17     //c = sub(a, b);
18     //c = mul(a, b);
19     //c = div(a, b);
20     
21     printf("c = %d.\n", c);
22     printf("a - b = %d.\n", sub(a, b));
23     
24     return 0;
25 }
26 
27 int add(int a, int b)
28 {
29     return a + b;
30 }
31 
32 int sub(int a, int b)
33 {
34     return a - b;
35 }
36 
37 int mul(int a, int b)
38 {
39     return a * b;
40 }
41 
42 int div(int a, int b)
43 {
44     return a / b;
45 }

 

2、數組:數組就是若干個數組成的一個組,數就是一個特定數據類型的變量,組就是說好多數放在了一起;

  (1) 數組的定義:

    int a[10];   數組中元素類型 數組名[數組元素個數];

    :數組中的所有元素都是同一種數據類型,不可能在一個數組中出現兩種數據類型的數。

  (2) 數組的使用:數組定義的時候是作為一個整體來定義的,但是使用的時候不能作為一個整體來使用,使用時必須拆開使用數組中的各個元素;

    如:數組int a[10],使用其中的十個元素,分別用a[0]……a[9],其中[]是數組的標志,[]中的數字叫做數組的下標(index,索引),下標是我們訪問數組中各個元素的指引,

      下標是0代表數組中第一個元素,下標是1代表數組第二個元素,以此類推,若數組長度為n,則下標中最后一個是n-1;

    注:訪問數組時要特別注意下標,下標是從0開始的,如果下標超出了n-1,會產生越界訪問,結果是不可預期的;

  (3) 數組的初始化:初始化是為了讓對象有一個預定的初始狀態,數組的初始化分兩種:

    第一種:完全初始化。依次賦值;

    第二種:不完全初始化。初始化式中的值從a[0]開始,依次向后賦值,不足的默認用0填充賦值

  (4) 不同數據類型的數組:

    int a[3];      // 整型數組

    float b[3];     // 單精度浮點型數組

    double c[3];    // 雙精度浮點型數組

    char d[3];     // 字符型數組

  (5) 字符數組:在C語言中引用一個單個字符時,應該用單引號''括起來,譬如'a';

    字符數組的初始化:定義數組同時初始化,則可以省略數組定義時[]中的長度。C語言編譯器會自動推論其長度,推論依據是初始化式中初始化元素的個數;

    引用字符串:在C語言中引用一個字符串時,應該用""括起來,如"abcde",其中"abcde"實際上有6個字符,分別是'a' 'b' 'c' 'd' 'e' '\0';

          '\0' 是C語言中定義的字符串的結尾標志,這個字符是ASCII碼表中的第一個字符,它的編碼值是0,對應的字符是空字符(不可見字符);

 1 // 數組的演示
 2 #include <stdio.h>
 3 
 4 int main(void)
 5 {
 6     int a[4];
 7     
 8     a[0] = 23;
 9     a[1] = 54;
10     a[2] = 98;
11     a[3] = 74;
12     
13     printf("a[1] = %d, a[3]= %d.\n", a[1], a[3]);
14     
15     return 0;
16 }

 

 1 // 字符數組的演示
 2 #include <stdio.h>
 3 
 4 int main(void)
 5 {
 6 /*
 7     int i = 0;
 8     //char a[5];
 9     //char a[5] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e'};
10     //char a[5] = {97, 98, 99, 100, 101};
11     //char a[] = {97, 98, 99, 100, 101};
12     char a[] = "abcde";
13     
14     for (i=0; i<5; i++)
15     {
16         printf("a[%d] = %d    %c\n", i, a[i], a[i]);
17     }
18 */
19 
20     int i = 0;
21     char a[] = {97, 98, 99, 100, 101};
22     char b[] = "abcde";
23     
24     printf("sizeof(a) = %d, sizeof(b) = %d.\n", sizeof(a), sizeof(b));
25 
26     return 0;
27 }

 

3、指針:全稱是指針變量,其實質是C語言的一種變量。這種變量比較特殊,通常它的值會被賦值為某個變量的地址值(p = &a),然后我們可以使用*p這樣的方式去間接訪問p所指向的那個變量;

  (1) 指針存在的意義:可以間接訪問。有了指針之后,我們訪問變量a不必只通過a這個變量名來訪問。而可以通過p = &a; *p = xxx;這樣的方式來間接訪問變量a;

  (2) 兩個重要的運算符:&和*

    &:取地址符,將它加在某個變量前面,則組合后的符號代表這個變量的地址值;

    如: int a; int *p; p = &a; 則將變量a的地址值賦值給p

      a      代表變量a本身

      p      代表指針變量p本身

      &a    代表變量a的地址值

      *p    代表指針變量p所指向的那個變量,也就是變量a

      &p    代表指針變量p本身的地址值,符號雖合法,但對題目無意義

      *a    把a看作一個指針,*a表示這個指針所指向的變量,該符號不合法

    *:指針符號。指針符號在指針定義和指針操作的時候,解析方法是不同的;

      int *p; 定義指針變量p,這里的*p含義不是代表指針變量p所指向的那個變量,在定義時這里的*含義是告訴編譯器p是一個指針

      *p = 0x24; 使用指針的時候,*p則代表指針變量p所指向的那個變量

  (3) 指針的定義和初始化:

    第一種:先定義再賦值

        int *p;    // 定義指針變量p

        p = &a;    // 給p賦值

    第二種:定義的同時初始化

        int *p = &a;  // 效果等同於上面的兩句

  (4) 各種不同類型的指針:指針變量本質上是一個變量,指針變量的類型屬於指針類型。int *p;定義了一個指針類型的變量p,這個p所指向的那個變量是int型;

    int *pInt;      // pInt是指針變量,指向的變量是int類型

    char *pChar;    // pChar是指針類型,指向的變量是char類型

    float *pFloat;

    double *pDouble;

    :各種指針類型和它們所指向的變量類型必須匹配,否則結果不可預知;

  (5) 指針定義的兩種理解方法:

    int *p;

    第一種(推薦):首先看到p,這個是變量名;其次,p前面有個*,說明這個變量p是一個指針變量;最后,*p前面有一個int,說明這個指針變量p所指向的是一個int型數據;

    第二種:首先看到p,這個是變量名;其次,看到p前面的int *,把int *作為一個整體來理解,int *是一種類型(復合類型),該類型表示一種指向int型數據的指針;

  (6) 指針與數組的初步結合:

    數組名:做右值時,數組名表示數組的首元素首地址,因此可以直接賦值給指針;

    如:int a[10];其中a和&a[0]都表示數組首元素a[0]的首地址,而&a則表示數組的首地址;

    注:數組首元素的首地址和數組的首地址是不同的,前者是數組元素的地址,而后者是數組整體的地址。兩個東西的含義不同,但是數值上是相同的;

    根據以上,我們知道可以用一個指針指向數組的第一個元素,這樣就可以用間接訪問的方式去逐個訪問數組中的元素,這樣訪問數組就有了兩種方式:

    有 int a[5];  int *p; p = a;

    數組的方式依次訪問:a[0]  a[1]  a[2]  a[3]  a[4]

    指針的方式依次訪問:*p  *(p+1)  *(p+2)  *(p+3)  *(p+4)

  (7) 指針與++ --符號進行運算:指針本身也是一種變量,因此也可以進行運算,但是因為指針變量本身存的是某個其他變量的地址值,因此該值進行* / %等運算是無意義的,

                 故兩個指針變量相加本身也無意義,但相減有意義。指針變量+1,-1是有意義的,+1就代表指針所指向的格子向后挪一格,-1代表指針所指向的格子向前挪一格。

    *p++的解析:++先跟p結合,但是因為++后置的時候,本身含義就是先運算后增加1(運算指的是p++整體與前面的*進行運算;增加1指的是p+1),所以實際上*p++符號整體對外表現的

            值是*p的值,運算完成后p再加1;

    *p++等同於:*p;   p += 1;

    *++p等同於:p += 1; *p;

    (*p)++,使用()強制將*與p結合,只能先計算*p,然后對*p整體的值++

    ++(*p),先*p取值,再前置++,該值+1后作為整個表達式的值

 1 // 指針的定義、賦值及初始化
 2 #include <stdio.h>
 3 
 4 int main(void)
 5 {
 6     int a = 23;
 7     int *p = &a;
 8     
 9     *p = 111;
10     
11     printf("a = %d\n", a);
12     
13     return 0;
14 }
 1 // 用指針去訪問數組
 2 #include <stdio.h>
 3 
 4 int main(void)
 5 {
 6     int a[5] = {555, 444, 333, 222, 111};
 7     int *p;
 8     
 9     //p = &a;
10     //p = &a[0];
11     p = a;
12     
13     //p += 1;
14     
15     //printf("*p = %d.\n", *p);
16     
17     //printf("*p++ = %d.\n", *p++);
18     //printf("*++p = %d.\n", *++p);
19     //printf("(*p)++ = %d.\n", (*p)++);
20     printf("++(*p) = %d.\n", ++(*p));
21     
22     return 0;
23 }

 

4、補充:變量與數據類型的實質

  (1) 程序在環境中運行時,需要一定的資源支持,而這些資源包括:CPU(運算能力)、內存等,這些資源一般由運行時環境(一般是操作系統)來提供,比如我們在linux系統上./a.out運行程序時,

    linux系統為我們提供了運算能力和內存;

  (2) 程序越龐大,運行時消耗的資源越多,比如說內存額定占用,如果越大的程序,占用的內存肯定越多,而占用內存的其中之一,就是我們在程序中定義的變量;

  (3) C語言程序中,變量的實質就是內存中的一個格子。當我們定義了一個變量后,就相當於在內存中得到了一個格子,而這個格子的名字就是變量名,

    以后訪問這個內存格子就只用使用該變量名就行了,這就是變量的本質;

  (4) 數據類型的實質是內存中格子的不同種類。比如在32位的機器上:

    短整形格子(short)          占用2字節,即16位空間

    整形格子(int)             占用4字節,即32位的空間

    單精度浮點型格子(float)         占用4字節,即32位的空間

    雙精度浮點型格子(double)        占用8字節,即64位空間

    字符型格子(char)           占用1字節,即8位空間

  (5) sizeof運算符:返回一個變量或者一個數據類型的內存占用長度,以字節為單位;

 1 // sizeof運算符的演示
 2 #include <stdio.h>
 3 
 4 int main(void)
 5 {
 6     int len;
 7     
 8     //len = sizeof(int);
 9     //len = sizeof(float);
10     //len = sizeof(double);
11     //len = sizeof(char);
12     
13     //double d;
14     //len = sizeof(d);
15     
16     int a[5];
17     //len = sizeof(a);
18     len = sizeof(a) / sizeof(a[0]);
19     
20     printf("len = %d.\n", len);
21     
22     return 0;
23 }

(以上所述內容為學習朱老師的嵌入式課程后復習筆記所得,目的是自己復習鞏固知識,同時把自己學到的知識分享出來。能力有限,水平一般,如有錯誤,歡迎指正,謝謝!)

2017-02-26 22:43:15

 


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