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2024年3月19日发(作者：weigh意思)
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printf、scanf、getchar、putchar、gets、puts、strcat等函数均属此类。
2) 用户定义函数：由用户按需要写的函数。对于用户自定义函数,不仅要在程序中定
义函数本身,而且在主调函数模块中还必须对该被调函数进行类型说明,然后才能
使用。
2. Ｃ语言的函数兼有其它语言中的函数和过程两种功能,从这个角度看,又可把函数分为
有返回值函数和无返回值函数两种。
1) 有返回值函数：此类函数被调用执行完后将向调用者返回一个执行结果,称为函数
返回值。如数学函数即属于此类函数。由用户定义的这种要返回函数值的函数,必
须在函数定义和函数说明中明确返回值的类型。
2) 无返回值函数：此类函数用于完成某项特定的处理任务,执行完成后不向调用者返
回函数值。这类函数类似于其它语言的过程。由于函数无须返回值,用户在定义此
类函数时可指定它的返回为"空类型", 空类型的说明符为"void"。
3. 从主调函数和被调函数之间数据传送的角度看又可分为无参函数和有参函数两种。
1) 无参函数：函数定义、函数说明及函数调用中均不带参数。主调函数和被调函数之
间不进行参数传送。此类函数通常用来完成一组指定的功能,可以返回或不返回函
数值。
2) 有参函数：也称为带参函数。在函数定义及函数说明时都有参数,称为形式参数<简
称为形参>。在函数调用时也必须给出参数,称为实际参数<简称为实参>。进行函数
调用时,主调函数将把实参的值传送给形参,供被调函数使用。
4. Ｃ语言提供了极为丰富的库函数,这些库函数又可从功能角度作以下分类。
1) 字符类型分类函数：用于对字符按ASCII码分类：字母,数字,控制字符,分隔符,大
小写字母等。
2) 转换函数：用于字符或字符串的转换；在字符量和各类数字量<整型,实型等>之间
进行转换；在大、小写之间进行转换。
3) 目录路径函数：用于文件目录和路径操作。
4) 诊断函数：用于内部错误检测。
5) 图形函数：用于屏幕管理和各种图形功能。
6) 输入输出函数：用于完成输入输出功能。
7) 接口函数：用于与DOS,BIOS和硬件的接口。
8) 字符串函数：用于字符串操作和处理。
9) 内存管理函数：用于内存管理。
10) 数学函数：用于数学函数计算。
11) 日期和时间函数：用于日期,时间转换操作。
12) 进程控制函数：用于进程管理和控制。
13) 其它函数：用于其它各种功能。
以上各类函数不仅数量多,而且有的还需要硬件知识才会使用,因此要想全部掌握则需
要一个较长的学习过程。应首先掌握一些最基本、最常用的函数,再逐步深入。由于课时关
系,我们只介绍了很少一部分库函数,其余部分读者可根据需要查阅有关手册。
还应该指出的是,在Ｃ语言中,所有的函数定义,包括主函数main在内,都是平行的。也
就是说,在一个函数的函数体内,不能再定义另一个函数,即不能嵌套定义。但是函数之间允
许相互调用,也允许嵌套调用。习惯上把调用者称为主调函数。函数还可以自己调用自己,
称为递归调用。
main 函数是主函数,它可以调用其它函数,而不允许被其它函数调用。因此,Ｃ程序的执
行总是从main函数开始,完成对其它函数的调用后再返回到main函数,最后由main函数结
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束整个程序。一个Ｃ源程序必须有,也只能有一个主函数main。
9.2 函数定义的一般形式
1. 无参函数的定义形式
类型标识符 函数名<>
{声明部分
语句
}
其中类型标识符和函数名称为函数头。类型标识符指明了本函数的类型,函数的类型实
际上是函数返回值的类型。 该类型标识符与前面介绍的各种说明符相同。函数名是由用户
定义的标识符,函数名后有一个空括号,其中无参数,但括号不可少。
{}中的内容称为函数体。在函数体中声明部分,是对函数体内部所用到的变量的类型说
明。
在很多情况下都不要求无参函数有返回值,此时函数类型符可以写为void。
我们可以改写一个函数定义：
void Hello<>
{
printf <"Hello,world n">;
}
这里,只把main改为Hello作为函数名,其余不变。Hello函数是一个无参函数,当被其
它函数调用时,输出Hello world字符串。
2. 有参函数定义的一般形式
类型标识符 函数名<形式参数表列>
{声明部分
语句
}
有参函数比无参函数多了一个内容,即形式参数表列。在形参表中给出的参数称为形式
参数,它们可以是各种类型的变量,各参数之间用逗号间隔。在进行函数调用时,主调函数将
赋予这些形式参数实际的值。形参既然是变量,必须在形参表中给出形参的类型说明。
例如,定义一个函数,用于求两个数中的大数,可写为：
int max
{
if b> return a;
else return b;
}
第一行说明max函数是一个整型函数,其返回的函数值是一个整数。形参为a,b,均为整
型量。a,b的具体值是由主调函数在调用时传送过来的。在{}中的函数体内,除形参外没有
使用其它变量,因此只有语句而没有声明部分。在max函数体中的return语句是把a<或b>
的值作为函数的值返回给主调函数。有返回值函数中至少应有一个return语句。
在Ｃ程序中,一个函数的定义可以放在任意位置,既可放在主函数main之前,也可放在
main之后。
例如：
可把max 函数置在main之后,也可以把它放在main之前。修改后的程序如下所示。
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[例8.1]
int max
{
else return b;
}
main<>
{
int max
int x,y,z;
printf<"input two numbers:n">;
scanf<"%d%d",&x,&y>;
z=max
printf<"maxmum=%d",z>;
}
现在我们可以从函数定义、函数说明及函数调用的角度来分析整个程序,从中进一步了
解函数的各种特点。
程序的第1行至第5行为max函数定义。进入主函数后,因为准备调用max函数,故先对
max函数进行说明<程序第8行>。函数定义和函数说明并不是一回事,在后面还要专门讨论。
可以看出函数说明与函数定义中的函数头部分相同,但是末尾要加分号。程序第12 行为调
用max函数,并把x, y中的值传送给max的形参a, b。max函数执行的结果
给变量z。最后由主函数输出z的值。
9.3 函数的参数和函数的值
9.3.1 形式参数和实际参数
前面已经介绍过,函数的参数分为形参和实参两种。在本小节中,进一步介绍形参、实参
的特点和两者的关系。形参出现在函数定义中,在整个函数体内都可以使用,离开该函数则不
能使用。实参出现在主调函数中,进入被调函数后,实参变量也不能使用。形参和实参的功能
是作数据传送。发生函数调用时,主调函数把实参的值传送给被调函数的形参从而实现主调
函数向被调函数的数据传送。
函数的形参和实参具有以下特点：
1. 形参变量只有在被调用时才分配内存单元,在调用结束时,即刻释放所分配的内存单元。
因此,形参只有在函数内部有效。函数调用结束返回主调函数后则不能再使用该形参变
量。
2. 实参可以是常量、变量、表达式、函数等,无论实参是何种类型的量,在进行函数调用时,
它们都必须具有确定的值,以便把这些值传送给形参。因此应预先用赋值,输入等办法使
实参获得确定值。
3. 实参和形参在数量上,类型上,顺序上应严格一致,否则会发生类型不匹配"的错误。
4. 函数调用中发生的数据传送是单向的。即只能把实参的值传送给形参,而不能把形参的
值反向地传送给实参。 因此在函数调用过程中,形参的值发生改变,而实参中的值不会
变化。
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[例8.2]可以说明这个问题。
main<>
{
int n;
printf<"input numbern">;
scanf<"%d",&n>;
s
printf<"n=%dn",n>;
}
int s
{
int i;
for
n=n+i;
printf<"n=%dn",n>;
}
本程序中定义了一个函数s,该函数的功能是求
∑n
i
的值。在主函数中输入n值,并作
为实参,在调用时传送给s 函数的形参量n< 注意,本例的形参变量和实参变量的标识符都
为n,但这是两个不同的量,各自的作用域不同>。在主函数中用printf 语句输出一次n值,
这个n值是实参n的值。在函数s中也用printf 语句输出了一次n值,这个n值是形参最
后取得的n值0。从运行情况看,输入n值为100。即实参n的值为100。把此值传给函数s
时,形参n的初值也为100,在执行函数过程中,形参n的值变为5050。返回主函数之后,输出
实参n的值仍为100。可见实参的值不随形参的变化而变化。
9.3.2 函数的返回值
函数的值是指函数被调用之后,执行函数体中的程序段所取得的并返回给主调函数的
值。如调用正弦函数取得正弦值,调用例8.1的max函数取得的最大数等。对函数的值<或称
函数返回值>有以下一些说明：
1) 函数的值只能通过return语句返回主调函数。
return 语句的一般形式为：
return 表达式；
或者为：
return <表达式>；
该语句的功能是计算表达式的值,并返回给主调函数。在函数中允许有多个return
语句,但每次调用只能有一个return 语句被执行,因此只能返回一个函数值。
2) 函数值的类型和函数定义中函数的类型应保持一致。如果两者不一致,则以函数类
型为准,自动进行类型转换。
3) 如函数值为整型,在函数定义时可以省去类型说明。
4) 不返回函数值的函数,可以明确定义为"空类型",类型说明符为"void"。如例8.2中
函数s并不向主函数返函数值,因此可定义为：
void s
{ ……
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}
一旦函数被定义为空类型后,就不能在主调函数中使用被调函数的函数值了。
例如,在定义s为空类型后,在主函数中写下述语句
sum=s
就是错误的。
为了使程序有良好的可读性并减少出错, 凡不要求返回值的函数都应定义为
空类型。
9.4 函数的调用
9.4.1 函数调用的一般形式
前面已经说过,在程序中是通过对函数的调用来执行函数体的,其过程与其它语言的子
程序调用相似。
Ｃ语言中,函数调用的一般形式为：
函数名<实际参数表>
对无参函数调用时则无实际参数表。实际参数表中的参数可以是常数,变量或其它构造
类型数据及表达式。各实参之间用逗号分隔。
9.4.2 函数调用的方式
在Ｃ语言中,可以用以下几种方式调用函数：
1. 函数表达式：函数作为表达式中的一项出现在表达式中,以函数返回值参与表达式的运
算。这种方式要求函数是有返回值的。例如：z=max
返回值赋予变量z。
2. 函数语句：函数调用的一般形式加上分号即构成函数语句。例如： printf
<"%d",a>;scanf <"%d",&b>;都是以函数语句的方式调用函数。
3. 函数实参：函数作为另一个函数调用的实际参数出现。这种情况是把该函数的返回值作
为实参进行传送,因此要求该函数必须是有返回值的。例如：
printf<"%d",max
用的。在函数调用中还应该注意的一个问题是求值顺序的问题。所谓求值顺序是指对实
参表中各量是自左至右使用呢,还是自右至左使用。对此,各系统的规定不一定相同。介
绍printf 函数时已提到过,这里从函数调用的角度再强调一下。
[例8.3]
main<>
{
int i=8;
printf<"%dn%dn%dn%dn",++i,--i,i++,i-->;
}
如按照从右至左的顺序求值。运行结果应为：
8
7
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.
7
8
如对printf语句中的++i,--i,i++,i--从左至右求值,结果应为：
9
8
8
9
应特别注意的是,无论是从左至右求值, 还是自右至左求值,其输出顺序都是不变的,
即输出顺序总是和实参表中实参的顺序相同。由于Turbo C现定是自右至左求值,所以结果
为8,7,7,8。上述问题如还不理解,上机一试就明白了。
9.4.3 被调用函数的声明和函数原型
在主调函数中调用某函数之前应对该被调函数进行说明〔声明,这与使用变量之前要先
进行变量说明是一样的。在主调函数中对被调函数作说明的目的是使编译系统知道被调函数
返回值的类型,以便在主调函数中按此种类型对返回值作相应的处理。
其一般形式为：
类型说明符 被调函数名<类型 形参,类型 形参…>；
或为：
类型说明符 被调函数名<类型,类型…>；
括号内给出了形参的类型和形参名,或只给出形参类型。这便于编译系统进行检错,以防
止可能出现的错误。
例8.1 main函数中对max函数的说明为：
int max
或写为:
int max
Ｃ语言中又规定在以下几种情况时可以省去主调函数中对被调函数的函数说明。
1) 如果被调函数的返回值是整型或字符型时,可以不对被调函数作说明,而直接调用。
这时系统将自动对被调函数返回值按整型处理。例8.2的主函数中未对函数s作说
明而直接调用即属此种情形。
2) 当被调函数的函数定义出现在主调函数之前时,在主调函数中也可以不对被调函数
再作说明而直接调用。例如例8.1中,函数max的定义放在main 函数之前,因此可
在main函数中省去对max函数的函数说明int max
3) 如在所有函数定义之前,在函数外预先说明了各个函数的类型,则在以后的各主调
函数中,可不再对被调函数作说明。例如：
char str
float f
main<>
{
……
}
char str
{
……
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.
}
float f
{
……
}
其中第一,二行对str函数和f函数预先作了说明。因此在以后各函数中无须对str
和f函数再作说明就可直接调用。
4) 对库函数的调用不需要再作说明,但必须把该函数的头文件用include命令包含在
源文件前部。
9.5 函数的嵌套调用
Ｃ语言中不允许作嵌套的函数定义。因此各函数之间是平行的,不存在上一级函数和下
一级函数的问题。但是Ｃ语言允许在一个函数的定义中出现对另一个函数的调用。这样就出
现了函数的嵌套调用。即在被调函数中又调用其它函数。这与其它语言的子程序嵌套的情形
是类似的。其关系可表示如图。
图表示了两层嵌套的情形。其执行过程是：执行main函数中调用a函数的语句时,即转
去执行a函数,在a函数中调用b 函数时,又转去执行b函数,b函数执行完毕返回a函数的
断点继续执行,a函数执行完毕返回main函数的断点继续执行。
[例8.4]计算
s=2
2
!+3!
2
本题可编写两个函数,一个是用来计算平方值的函数f1,另一个是用来计算阶乘值的函
数f2。主函数先调f1计算出平方值,再在f1中以平方值为实参,调用 f2计算其阶乘值,然
后返回f1,再返回主函数,在循环程序中计算累加和。
long f1
{
int k;
long r;
long f2
k=p*p;
r=f2
return r;
}
long f2
{
long c=1;
int i;
for
c=c*i;
return c;
}
main<>
{
int i;
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long s=0;
for
s=s+f1;
printf<"ns=%ldn",s>;
}
在程序中,函数f1和f2均为长整型,都在主函数之前定义,故不必再在主函数中对f1
和f2加以说明。在主程序中,执行循环程序依次把i值作为实参调用函数f1求
2
i
2
值。在
2
f1中又发生对函数f2的调用,这时是把
i
的值作为实参去调f2,在f2 中完成求
i
算。f2执行完毕把C值<即
i
2
!
的计
!
>返回给f1,再由f1返回主函数实现累加。至此,由函数的嵌
套调用实现了题目的要求。由于数值很大,所以函数和一些变量的类型都说明为长整型,否则
会造成计算错误。
9.6 函数的递归调用
一个函数在它的函数体内调用它自身称为递归调用。这种函数称为递归函数。Ｃ语言允
许函数的递归调用。在递归调用中,主调函数又是被调函数。执行递归函数将反复调用其自
身,每调用一次就进入新的一层。
例如有函数f如下：
int f
{
int y;
z=f
return z;
}
这个函数是一个递归函数。但是运行该函数将无休止地调用其自身,这当然是不正确的。
为了防止递归调用无终止地进行,必须在函数内有终止递归调用的手段。常用的办法是加条
件判断,满足某种条件后就不再作递归调用,然后逐层返回。下面举例说明递归调用的执行过
程。
[例8.5]用递归法计算n!
用递归法计算n!可用下述公式表示：
n!=1
n×
按公式可编程如下：
long ff
{
long f;
if
else if
else f=ff
return
}
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main<>
{
int n;
long y;
printf<"ninput a inteager number:n">;
scanf<"%d",&n>;
y=ff
printf<"%d!=%ld",n,y>;
}
程序中给出的函数ff是一个递归函数。主函数调用ff 后即进入函数ff执行,如果
n<0,n==0或n=1时都将结束函数的执行,否则就递归调用ff函数自身。由于每次递归调用的
实参为n-1,即把n-1的值赋予形参n,最后当n-1的值为1时再作递归调用,形参n的值也为1,
将使递归终止。然后可逐层退回。
下面我们再举例说明该过程。设执行本程序时输入为5,即求
5!
。在主函数中的调用语
句即为y=ff<5>,进入ff函数后,由于n=5,不等于0或1,故应执行f=ff
该语句对ff作递归调用即ff<4>。
进行四次递归调用后,ff函数形参取得的值变为1,故不再继续递归调用而开始逐层返
回主调函数。ff<1>的函数返回值为1,ff<2>的返回值为1*2=2,ff<3>的返回值为
2*3=6,ff<4>的返回值为6*4=24,最后返回值ff<5>为24*5=120。
例8.5也可以不用递归的方法来完成。如可以用递推法,即从1开始乘以2,再乘以3…
直到n。递推法比递归法更容易理解和实现。但是有些问题则只能用递归算法才能实现。典
型的问题是Hanoi塔问题。
[例8.6]Hanoi塔问题
一块板上有三根针,A,B,C。A针上套有64个大小不等的圆盘,大的在下,小的在上。如
图5.4所示。要把这64个圆盘从A针移动C针上,每次只能移动一个圆盘,移动可以借助B
针进行。但在任何时候,任何针上的圆盘都必须保持大盘在下,小盘在上。求移动的步骤。
本题算法分析如下,设A上有n个盘子。
如果n=1,则将圆盘从A直接移动到C。
如果n=2,则：
1.将A上的n-1<等于1>个圆盘移到B上；
2.再将A上的一个圆盘移到C上；
3.最后将B上的n-1<等于1>个圆盘移到C上。
如果n=3,则：
A. 将A上的n-1<等于2,令其为n`>个圆盘移到B<借助于C>,步骤如下：
<1>将A上的n`-1<等于1>个圆盘移到C上。
<2>将A上的一个圆盘移到B。
<3>将C上的n`-1<等于1>个圆盘移到B。
B. 将A上的一个圆盘移到C。
C. 将B上的n-1<等于2,令其为n`>个圆盘移到C<借助A>,步骤如下：
<1>将B上的n`-1<等于1>个圆盘移到A。
<2>将B上的一个盘子移到C。
<3>将A上的n`-1<等于1>个圆盘移到C。
到此,完成了三个圆盘的移动过程。
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从上面分析可以看出,当n大于等于2时,移动的过程可分解为三个步骤：
第一步 把A上的n-1个圆盘移到B上；
第二步 把A上的一个圆盘移到C上；
第三步 把B上的n-1个圆盘移到C上；其中第一步和第三步是类同的。
当n=3时,第一步和第三步又分解为类同的三步,即把n`-1个圆盘从一个针移到另一个
针上,这里的n`=n-1。 显然这是一个递归过程,据此算法可编程如下：
move
{
if
printf<"%c-->%cn",x,z>;
else
{
move
printf<"%c-->%cn",x,z>;
move
}
}
main<>
{
int h;
printf<"ninput number:n">;
scanf<"%d",&h>;
printf<"the step to moving %2d diskes:n",h>;
move
}
从程序中可以看出,move函数是一个递归函数,它有四个形参n,x,y,z。n表示圆盘
数,x,y,z分别表示三根针。move 函数的功能是把x上的n个圆盘移动到z上。当n==1时,
直接把x上的圆盘移至z上,输出x→z。如n!=1则分为三步：递归调用move函数,把n-1个
圆盘从x移到y；输出x→z；递归调用move函数,把n-1个圆盘从y移到z。在递归调用过
程中n=n-1,故n的值逐次递减,最后n=1时,终止递归,逐层返回。当n=4 时程序运行的结果
为：
input number:
4
the step to moving 4 diskes:
a→b
a→c
b→c
a→b
c→a
c→b
a→b
a→c
b→c
b→a
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c→a
b→c
a→b
a→c
b→c
9.7 数组作为函数参数
数组可以作为函数的参数使用,进行数据传送。数组用作函数参数有两种形式,一种是把
数组元素<下标变量>作为实参使用；另一种是把数组名作为函数的形参和实参使用。
1. 数组元素作函数实参
数组元素就是下标变量,它与普通变量并无区别。 因此它作为函数实参使用与普通变量
是完全相同的,在发生函数调用时,把作为实参的数组元素的值传送给形参,实现单向的值传
送。例5.4说明了这种情况。
[例8.7]判别一个整数数组中各元素的值,若大于0 则输出该值,若小于等于0则输出0值。
编程如下：
void nzp
{
if
printf<"%d ",v>;
else
printf<"%d ",0>;
}
main<>
{
int a[5],i;
printf<"input 5 numbersn">;
for
{scanf<"%d",&a[i]>;
nzp
}
本程序中首先定义一个无返回值函数nzp,并说明其形参v为整型变量。在函数体中根
据v值输出相应的结果。在main函数中用一个for语句输入数组各元素,每输入一个就以该
元素作实参调用一次nzp函数,即把a[i]的值传送给形参v,供nzp函数使用。
2. 数组名作为函数参数
用数组名作函数参数与用数组元素作实参有几点不同：
1) 用数组元素作实参时,只要数组类型和函数的形参变量的类型一致,那么作为下标
变量的数组元素的类型也和函数形参变量的类型是一致的。因此,并不要求函数的
形参也是下标变量。换句话说,对数组元素的处理是按普通变量对待的。用数组名
作函数参数时,则要求形参和相对应的实参都必须是类型相同的数组,都必须有明
确的数组说明。当形参和实参二者不一致时,即会发生错误。
2) 在普通变量或下标变量作函数参数时,形参变量和实参变量是由编译系统分配的两
个不同的内存单元。在函数调用时发生的值传送是把实参变量的值赋予形参变量。
在用数组名作函数参数时,不是进行值的传送,即不是把实参数组的每一个元素的
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值都赋予形参数组的各个元素。因为实际上形参数组并不存在,编译系统不为形参
数组分配内存。那么,数据的传送是如何实现的呢?在我们曾介绍过,数组名就是数
组的首地址。因此在数组名作函数参数时所进行的传送只是地址的传送,也就是说
把实参数组的首地址赋予形参数组名。形参数组名取得该首地址之后,也就等于有
了实在的数组。实际上是形参数组和实参数组为同一数组,共同拥有一段内存空间。
上图说明了这种情形。图中设a为实参数组,类型为整型。a占有以2000为首地址
的一块内存区。b为形参数组名。当发生函数调用时,进行地址传送,把实参数组a
的首地址传送给形参数组名b,于是b也取得该地址2000。于是a,b两数组共同占
有以2000为首地址的一段连续内存单元。从图中还可以看出a和b下标相同的元
素实际上也占相同的两个内存单元<整型数组每个元素占二字节>。例如a[0]和b[0]
都占用2000和2001单元,当然a[0]等于b[0]。类推则有a[i]等于b[i]。
[例8.8]数组a中存放了一个学生5门课程的成绩,求平均成绩。
float aver
{
int i;
float av,s=a[0];
for
s=s+a[i];
av=s/5;
return av;
}
void main<>
{
float sco[5],av;
int i;
printf<"ninput 5 scores:n">;
for
scanf<"%f",&sco[i]>;
av=aver
printf<"average score is %5.2f",av>;
}
本程序首先定义了一个实型函数aver,有一个形参为实型数组a,长度为5。在函数
aver中,把各元素值相加求出平均值,返回给主函数。主函数main 中首先完成数组sco
的输入,然后以sco作为实参调用aver函数,函数返回值送av,最后输出av值。 从运
行情况可以看出,程序实现了所要求的功能。
3) 前面已经讨论过,在变量作函数参数时,所进行的值传送是单向的。即只能从实参传
向形参,不能从形参传回实参。形参的初值和实参相同,而形参的值发生改变后,实
参并不变化,两者的终值是不同的。而当用数组名作函数参数时,情况则不同。由于
实际上形参和实参为同一数组,因此当形参数组发生变化时,实参数组也随之变化。
当然这种情况不能理解为发生了"双向"的值传递。但从实际情况来看,调用函数之
后实参数组的值将由于形参数组值的变化而变化。为了说明这种情况,把例5.4改
为例5.6的形式。
[例8.9]题目同8.7例。改用数组名作函数参数。
void nzp
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{
int i;
printf<"nvalues of array a are:n">;
for
{
if
printf<"%d ",a[i]>;
}
}
main<>
{
int b[5],i;
printf<"ninput 5 numbers:n">;
for
scanf<"%d",&b[i]>;
printf<"initial values of array b are:n">;
for
printf<"%d ",b[i]>;
nzp;
printf<"nlast values of array b are:n">;
for
printf<"%d ",b[i]>;
}
本程序中函数nzp的形参为整数组a,长度为5。主函数中实参数组b也为整型,长度也
为5。在主函数中首先输入数组b的值,然后输出数组b的初始值。然后以数组名b为实参
调用nzp函数。在nzp中,按要求把负值单元清0,并输出形参数组a的值。 返回主函数之
后,再次输出数组b的值。从运行结果可以看出,数组b的初值和终值是不同的,数组b的终
值和数组a是相同的。这说明实参形参为同一数组,它们的值同时得以改变。
用数组名作为函数参数时还应注意以下几点：
a. 形参数组和实参数组的类型必须一致,否则将引起错误。
b. 形参数组和实参数组的长度可以不相同,因为在调用时,只传送首地址而不检
查形参数组的长度。当形参数组的长度与实参数组不一致时,虽不至于出现语
法错误<编译能通过>,但程序执行结果将与实际不符,这是应予以注意的。
[例8.10]如把例8.9修改如下：
void nzp
{
int i;
printf<"nvalues of array aare:n">;
for
{
if
printf<"%d ",a[i]>;
}
}
112 / 181
.
main<>
{
int b[5],i;
printf<"ninput 5 numbers:n">;
for
scanf<"%d",&b[i]>;
printf<"initial values of array b are:n">;
for
printf<"%d ",b[i]>;
nzp;
printf<"nlast values of array b are:n">;
for
printf<"%d ",b[i]>;
}
本程序与例8.9程序比,nzp函数的形参数组长度改为8,函数体中,for语句的循环条件
也改为i<8。因此,形参数组a和实参数组b的长度不一致。编译能够通过,但从结果看,数
组a的元素a[5],a[6],a[7]显然是无意义的。
c. 在函数形参表中,允许不给出形参数组的长度,或用一个变量来表示数组元素
的个数。
例如,可以写为：
void nzp
或写为
void nzp
其中形参数组a没有给出长度,而由n值动态地表示数组的长度。n的值由主
调函数的实参进行传送。
由此,例8.10又可改为例8.11的形式。
[例8.11]
void nzp
{
int i;
printf<"nvalues of array a are:n">;
for
{
if
printf<"%d ",a[i]>;
}
}
main<>
{
int b[5],i;
printf<"ninput 5 numbers:n">;
for
scanf<"%d",&b[i]>;
printf<"initial values of array b are:n">;
113 / 181
.
for
printf<"%d ",b[i]>;
nzp
printf<"nlast values of array b are:n">;
for
printf<"%d ",b[i]>;
}
本程序nzp函数形参数组a没有给出长度,由n 动态确定该长度。在main函数中,函数
调用语句为nzp
d. 多维数组也可以作为函数的参数。在函数定义时对形参数组可以指定每一维的
长度,也可省去第一维的长度。因此,以下写法都是合法的。
int MA
或
int MA
9.8 局部变量和全局变量
在讨论函数的形参变量时曾经提到,形参变量只在被调用期间才分配内存单元,调用结
束立即释放。这一点表明形参变量只有在函数内才是有效的,离开该函数就不能再使用了。
这种变量有效性的范围称变量的作用域。不仅对于形参变量,Ｃ语言中所有的量都有自己的
作用域。变量说明的方式不同,其作用域也不同。Ｃ语言中的变量,按作用域范围可分为两种,
即局部变量和全局变量。
9.8.1 局部变量
局部变量也称为内部变量。局部变量是在函数内作定义说明的。其作用域仅限于函数内,
离开该函数后再使用这种变量是非法的。
例如：
int f1
{
int b,c;
……
}
a,b,c有效
int f2
{
int y,z;
……
}
x,y,z有效
main<>
{
int m,n;
114 / 181
.
……
}
m,n有效
在函数f1内定义了三个变量,a为形参,b,c为一般变量。在 f1的范围内a,b,c有效,
或者说a,b,c变量的作用域限于f1内。同理,x,y,z的作用域限于f2内。m,n的作用域限于
main函数内。关于局部变量的作用域还要说明以下几点：
1) 主函数中定义的变量也只能在主函数中使用,不能在其它函数中使用。同时,主函数
中也不能使用其它函数中定义的变量。因为主函数也是一个函数,它与其它函数是
平行关系。这一点是与其它语言不同的,应予以注意。
2) 形参变量是属于被调函数的局部变量,实参变量是属于主调函数的局部变量。
3) 允许在不同的函数中使用相同的变量名,它们代表不同的对象,分配不同的单元,互
不干扰,也不会发生混淆。如在前例中,形参和实参的变量名都为n,是完全允许的。
4) 在复合语句中也可定义变量,其作用域只在复合语句范围内。
例如：
main<>
{
int s,a;
……
{
int b;
s=a+b;
…… /*b作用域*/
}
…… /*s,a作用域*/
}
[例8.12]
main<>
{
int i=2,j=3,k;
k=i+j;
{
int k=8;
printf<"%dn",k>;
}
printf<"%dn",k>;
}
本程序在main中定义了i,j,k三个变量,其中k未赋初值。而在复合语句内又定义了一
个变量k,并赋初值为8。应该注意这两个k不是同一个变量。在复合语句外由main定义的
k起作用,而在复合语句内则由在复合语句内定义的k起作用。因此程序第4行的k为main
所定义,其值应为5。第7行输出k值,该行在复合语句内,由复合语句内定义的k起作用,其
初值为8,故输出值为8,第9行输出i,k值。i是在整个程序中有效的,第7行对i赋值为3,
故以输出也为3。而第9行已在复合语句之外,输出的k应为main所定义的k,此k值由第4
行已获得为5,故输出也为5。
115 / 181
.
9.8.2 全局变量
全局变量也称为外部变量,它是在函数外部定义的变量。它不属于哪一个函数,它属于一
个源程序文件。其作用域是整个源程序。在函数中使用全局变量,一般应作全局变量说明。 只
有在函数内经过说明的全局变量才能使用。全局变量的说明符为extern。但在一个函数之
前定义的全局变量,在该函数内使用可不再加以说明。
例如：
int a,b; /*外部变量*/
void f1<> /*函数f1*/
{
……
}
float x,y; /*外部变量*/
int fz<> /*函数fz*/
{
……
}
main<> /*主函数*/
{
……
}
从上例可以看出a、b、x、y 都是在函数外部定义的外部变量,都是全局变量。但x,y 定
义在函数f1之后,而在f1内又无对x,y的说明,所以它们在f1内无效。a,b定义在源程序
最前面,因此在f1,f2及main内不加说明也可使用。
[例8.13]输入正方体的长宽高l,w,h。求体积及三个面x*y,x*z,y*z的面积。
int s1,s2,s3;
int vs< int a,int b,int c>
{
int v;
v=a*b*c;
s1=a*b;
s2=b*c;
s3=a*c;
return v;
}
main<>
{
int v,l,w,h;
printf<"ninput length,width and heightn">;
scanf<"%d%d%d",&l,&w,&h>;
v=vs
printf<"nv=%d,s1=%d,s2=%d,s3=%dn",v,s1,s2,s3>;
}
116 / 181
.
[例8.14]外部变量与局部变量同名。
int a=3,b=5; /*a,b为外部变量*/
max
{int c;
c=a>b?a:b;
return
}
main<>
{int a=8;
printf<"%dn",max
}
如果同一个源文件中,外部变量与局部变量同名,则在局部变量的作用范围内,外部变量
被"屏蔽",即它不起作用。
9.9 变量的存储类别
9.9.1 动态存储方式与静态动态存储方式
前面已经介绍了,从变量的作用域〔即从空间角度来分,可以分为全局变量和局部变量。
从另一个角度,从变量值存在的作时间〔即生存期角度来分,可以分为静态存储方式和动
态存储方式。
静态存储方式：是指在程序运行期间分配固定的存储空间的方式。
动态存储方式：是在程序运行期间根据需要进行动态的分配存储空间的方式。
用户存储空间可以分为三个部分：
1) 程序区；
2) 静态存储区；
3) 动态存储区；
全局变量全部存放在静态存储区,在程序开始执行时给全局变量分配存储区,程序行完毕
就释放。在程序执行过程中它们占据固定的存储单元,而不动态地进行分配和释放；
动态存储区存放以下数据：
1) 函数形式参数；
2) 自动变量〔未加static声明的局部变量；
3) 函数调用实的现场保护和返回地址；
对以上这些数据,在函数开始调用时分配动态存储空间,函数结束时释放这些空间。
在c语言中,每个变量和函数有两个属性：数据类型和数据的存储类别。
9.9.2 auto变量
函数中的局部变量,如不专门声明为static存储类别,都是动态地分配存储空间的,数据存
储在动态存储区中。函数中的形参和在函数中定义的变量〔包括在复合语句中定义的变量,
都属此类,在调用该函数时系统会给它们分配存储空间,在函数调用结束时就自动释放这些存
储空间。这类局部变量称为自动变量。自动变量用关键字auto作存储类别的声明。
117 / 181
.
例如：
int f
{auto int b,c=3; /*定义b,c自动变量*/
……
}
a是形参,b,c是自动变量,对c赋初值3。执行完f函数后,自动释放a,b,c所占的存储单元。
关键字auto可以省略,auto不写则隐含定为"自动存储类别",属于动态存储方式。
9.9.3 用static声明局部变量
有时希望函数中的局部变量的值在函数调用结束后不消失而保留原值,这时就应该指定
局部变量为"静态局部变量",用关键字static进行声明。
[例8.15]考察静态局部变量的值。
f
{auto b=0;
static c=3;
b=b+1;
c=c+1;
return
}
main<>
{int a=2,i;
for
printf<"%d",f>;
}
对静态局部变量的说明：
1) 静态局部变量属于静态存储类别,在静态存储区内分配存储单元。在程序整个运行期间
都不释放。而自动变量〔即动态局部变量属于动态存储类别,占动态存储空间,函数调用
结束后即释放。
2) 静态局部变量在编译时赋初值,即只赋初值一次；而对自动变量赋初值是在函数调用时
进行,每调用一次函数重新给一次初值,相当于执行一次赋值语句。
3) 如果在定义局部变量时不赋初值的话,则对静态局部变量来说,编译时自动赋初值0〔对
数值型变量或空字符〔对字符变量。而对自动变量来说,如果不赋初值则它的值是一个
不确定的值。
[例8.16]打印1到5的阶乘值。
int fac
{static int f=1;
f=f*n;
return
}
main<>
{int i;
for
printf<"%d!=%dn",i,fac>;
118 / 181
.
}
9.9.4 register变量
为了提高效率,C语言允许将局部变量得值放在CPU中的寄存器中,这种变量叫"寄存器
变量",用关键字register作声明。
[例8.17]使用寄存器变量。
int fac
{register int i,f=1;
for
f=f*i
return
}
main<>
{int i;
for
printf<"%d!=%dn",i,fac>;
}
说明：
1) 只有局部自动变量和形式参数可以作为寄存器变量；
2) 一个计算机系统中的寄存器数目有限,不能定义任意多个寄存器变量；
3) 局部静态变量不能定义为寄存器变量。
9.9.5 用extern声明外部变量
外部变量〔即全局变量是在函数的外部定义的,它的作用域为从变量定义处开始,到本程
序文件的末尾。如果外部变量不在文件的开头定义,其有效的作用范围只限于定义处到文件
终了。如果在定义点之前的函数想引用该外部变量,则应该在引用之前用关键字extern对该
变量作"外部变量声明"。表示该变量是一个已经定义的外部变量。有了此声明,就可以从"声
明"处起,合法地使用该外部变量。
[例8.18]用extern声明外部变量,扩展程序文件中的作用域。
int max
{int z;
z=x>y?x:y;
return
}
main<>
{extern A,B;
printf<"%dn",max
}
int A=13,B=-8;
说明：在本程序文件的最后1行定义了外部变量A,B,但由于外部变量定义的位置在函数main
之后,因此本来在main函数中不能引用外部变量A,B。现在我们在main函数中用extern对A
119 / 181
.
和B进行"外部变量声明",就可以从"声明"处起,合法地使用该外部变量A和B。
9预处理命令120
9.1概述120
9.2宏定义120
无参宏定义120
带参宏定义123
9.3文件包含126
9.4条件编译127
9.5本章小结129
10 预处理命令
10.1 概述
在前面各章中,已多次使用过以"#"号开头的预处理命令。如包含命令#include,宏定义
命令#define等。在源程序中这些命令都放在函数之外,而且一般都放在源文件的前面,它们
称为预处理部分。
所谓预处理是指在进行编译的第一遍扫描<词法扫描和语法分析>之前所作的工作。预处
理是Ｃ语言的一个重要功能,它由预处理程序负责完成。当对一个源文件进行编译时,系统将
自动引用预处理程序对源程序中的预处理部分作处理,处理完毕自动进入对源程序的编译。
Ｃ语言提供了多种预处理功能,如宏定义、文件包含、条件编译等。合理地使用预处理
功能编写的程序便于阅读、修改、移植和调试,也有利于模块化程序设计。本章介绍常用的
几种预处理功能。
10.2 宏定义
在Ｃ语言源程序中允许用一个标识符来表示一个字符串,称为"宏"。被定义为"宏"的标
识符称为"宏名"。在编译预处理时,对程序中所有出现的"宏名",都用宏定义中的字符串去代
换,这称为"宏代换"或"宏展开"。
宏定义是由源程序中的宏定义命令完成的。宏代换是由预处理程序自动完成的。
在Ｃ语言中,"宏"分为有参数和无参数两种。下面分别讨论这两种"宏"的定义和调用。
10.2.1 无参宏定义
无参宏的宏名后不带参数。
其定义的一般形式为：
#define 标识符 字符串
其中的"#"表示这是一条预处理命令。凡是以"#"开头的均为预处理命令。"define"为宏
定义命令。"标识符"为所定义的宏名。"字符串"可以是常数、表达式、格式串等。
在前面介绍过的符号常量的定义就是一种无参宏定义。此外,常对程序中反复使用的表
120 / 181
.
达式进行宏定义。
例如：
#define M
它的作用是指定标识符M来代替表达式
都可由M代替,而对源程序作编译时,将先由预处理程序进行宏代换,即用
去置换所有的宏名M,然后再进行编译。
[例9.1]
#define M
main<>{
int s,y;
printf<"input a number: ">;
scanf<"%d",&y>;
s=3*M+4*M+5*M;
printf<"s=%dn",s>;
}
上例程序中首先进行宏定义,定义M来替代表达式
宏调用。在预处理时经宏展开后该语句变为：
s=3*
但要注意的是,在宏定义中表达式
下定义后：
#difine M y*y+3*y
在宏展开时将得到下述语句：
s=3*y*y+3*y+4*y*y+3*y+5*y*y+3*y；
这相当于：
3y
2
+3y+4y
2
+3y+5y
2
+3y；
显然与原题意要求不符。计算结果当然是错误的。因此在作宏定义时必须十分注意。应保证
在宏代换之后不发生错误。
对于宏定义还要说明以下几点：
1) 宏定义是用宏名来表示一个字符串,在宏展开时又以该字符串取代宏名,这只是一
种简单的代换,字符串中可以含任何字符,可以是常数,也可以是表达式,预处理程
序对它不作任何检查。如有错误,只能在编译已被宏展开后的源程序时发现。
2) 宏定义不是说明或语句,在行末不必加分号,如加上分号则连分号也一起置换。
3) 宏定义必须写在函数之外,其作用域为宏定义命令起到源程序结束。如要终止其作
用域可使用# undef命令。
例如：
#define PI 3.14159
main<>
{
……
}
#undef PI
121 / 181
.
f1<>
{
……
}
表示PI只在main函数中有效,在f1中无效。
4) 宏名在源程序中若用引号括起来,则预处理程序不对其作宏代换。
[例9.2]
#define OK 100
main<>
{
printf<"OK">;
printf<"n">;
}
上例中定义宏名OK表示100,但在printf语句中OK被引号括起来,因此不作宏代换。
程序的运行结果为：OK这表示把"OK"当字符串处理。
5) 宏定义允许嵌套,在宏定义的字符串中可以使用已经定义的宏名。在宏展开时由预
处理程序层层代换。
例如：
#define PI 3.1415926
#define S PI*y*y /* PI是已定义的宏名*/
对语句：
printf<"%f",S>;
在宏代换后变为：
printf<"%f",3.1415926*y*y>;
6) 习惯上宏名用大写字母表示,以便于与变量区别。但也允许用小写字母。
7) 可用宏定义表示数据类型,使书写方便。
例如：
#define STU struct stu
在程序中可用STU作变量说明：
STU body[5],*p;
#define INTEGER int
在程序中即可用INTEGER作整型变量说明：
INTEGER a,b;
应注意用宏定义表示数据类型和用typedef定义数据说明符的区别。
宏定义只是简单的字符串代换,是在预处理完成的,而typedef是在编译时处理的,它不
是作简单的代换,而是对类型说明符重新命名。被命名的标识符具有类型定义说明的功能。
请看下面的例子：
#define PIN1 int *
typedef
从形式上看这两者相似, 但在实际使用中却不相同。
下面用PIN1,PIN2说明变量时就可以看出它们的区别：
PIN1 a,b;在宏代换后变成:
int *a,b;
表示a是指向整型的指针变量,而b是整型变量。
122 / 181
.
然而：
PIN2 a,b;
表示a,b都是指向整型的指针变量。因为PIN2是一个类型说明符。由这个例子可见,宏定义
虽然也可表示数据类型, 但毕竟是作字符代换。在使用时要分外小心,以避出错。
8) 对"输出格式"作宏定义,可以减少书写麻烦。
[例9.3]中就采用了这种方法。
#define P printf
#define D "%dn"
#define F "%fn"
main<>{
int a=5, c=8, e=11;
float b=3.8, d=9.7, f=21.08;
P
P
P
}
10.2.2 带参宏定义
Ｃ语言允许宏带有参数。在宏定义中的参数称为形式参数,在宏调用中的参数称为实际
参数。
对带参数的宏,在调用中,不仅要宏展开,而且要用实参去代换形参。
带参宏定义的一般形式为：
#define 宏名<形参表> 字符串
在字符串中含有各个形参。
带参宏调用的一般形式为：
宏名<实参表>；
例如：
#define M
……
k=M<5>; /*宏调用*/
……
在宏调用时,用实参5去代替形参y,经预处理宏展开后的语句为：
k=5*5+3*5
[例9.4]
#define MAX
main<>{
int x,y,max;
printf<"input two numbers: ">;
scanf<"%d%d",&x,&y>;
max=MAX
printf<"max=%dn",max>;
}
上例程序的第一行进行带参宏定义,用宏名MAX表示条件表达式b>?a:b,形参a,b均
123 / 181
.
出现在条件表达式中。程序第七行max=MAX
开后该语句为：
max=
用于计算x,y中的大数。
对于带参的宏定义有以下问题需要说明：
1. 带参宏定义中,宏名和形参表之间不能有空格出现。
例如把：
#define MAX
写为：
#define MAX
将被认为是无参宏定义,宏名MAX代表字符串
max=MAX
将变为：
max=
这显然是错误的。
2. 在带参宏定义中,形式参数不分配内存单元,因此不必作类型定义。而宏调用中的实参有
具体的值。要用它们去代换形参,因此必须作类型说明。这是与函数中的情况不同的。在函
数中,形参和实参是两个不同的量,各有自己的作用域,调用时要把实参值赋予形参,进行"值
传递"。而在带参宏中,只是符号代换,不存在值传递的问题。
3. 在宏定义中的形参是标识符,而宏调用中的实参可以是表达式。
[例9.5]
#define SQ
main<>{
int a,sq;
printf<"input a number: ">;
scanf<"%d",&a>;
sq=SQ
printf<"sq=%dn",sq>;
}
上例中第一行为宏定义,形参为y。程序第七行宏调用中实参为a+1,是一个表达式,在宏
展开时,用a+1代换y,再用
sq=
这与函数的调用是不同的,函数调用时要把实参表达式的值求出来再赋予形参。而宏代
换中对实参表达式不作计算直接地照原样代换。
4. 在宏定义中,字符串内的形参通常要用括号括起来以避免出错。在上例中的宏定义中
式：
[例9.6]
#define SQ
main<>{
int a,sq;
printf<"input a number: ">;
scanf<"%d",&a>;
sq=SQ
124 / 181
.
printf<"sq=%dn",sq>;
}
运行结果为：
input a number:3
sq=7
同样输入3,但结果却是不一样的。问题在哪里呢? 这是由于代换只作符号代换而不作
其它处理而造成的。宏代换后将得到以下语句：
sq=a+1*a+1;
由于a为3故sq的值为7。这显然与题意相违,因此参数两边的括号是不能少的。即使
在参数两边加括号还是不够的,请看下面程序：
[例9.7]
#define SQ
main<>{
int a,sq;
printf<"input a number: ">;
scanf<"%d",&a>;
sq=160/SQ
printf<"sq=%dn",sq>;
}
本程序与前例相比,只把宏调用语句改为：
sq=160/SQ
运行本程序如输入值仍为3时,希望结果为10。但实际运行的结果如下：
input a number:3
sq=160
为什么会得这样的结果呢?分析宏调用语句,在宏代换之后变为：
sq=160/
a为3时,由于"/"和"*"运算符优先级和结合性相同,则先作160/<3+1>得40,再作40*<3+1>
最后得160。为了得到正确答案应在宏定义中的整个字符串外加括号,程序修改如下：
[例9.8]
#define SQ
main<>{
int a,sq;
printf<"input a number: ">;
scanf<"%d",&a>;
sq=160/SQ
printf<"sq=%dn",sq>;
}
以上讨论说明,对于宏定义不仅应在参数两侧加括号,也应在整个字符串外加括号。
5. 带参的宏和带参函数很相似,但有本质上的不同,除上面已谈到的各点外,把同一表
达式用函数处理与用宏处理两者的结果有可能是不同的。
[例9.9]
main<>{
int i=1;
while
125 / 181
.
printf<"%dn",SQ
}
SQ
{
return<
}
[例9.10]
#define SQ
main<>{
int i=1;
while
printf<"%dn",SQ
}
在例9.9中函数名为SQ,形参为Y,函数体表达式为<
形参也为y,字符串表达式为
SQ
分析如下：在例9.9中,函数调用是把实参i值传给形参y后自增1。 然后输出函数值。
因而要循环5次。输出1～5的平方值。而在例9.10中宏调用时,只作代换。SQ
为<
为1,然后i自增1变为2,因此表达式中第2个i初值为2,两相乘的结果也为2,然后i值再
自增1,得3。在第二次循环时,i值已有初值为3,因此表达式中前一个i为3,后一个i为4,
乘积为12,然后i再自增1变为5。进入第三次循环,由于i 值已为5,所以这将是最后一次
循环。计算表达式的值为5*6等于30。i值再自增1变为6,不再满足循环条件,停止循环。
从以上分析可以看出函数调用和宏调用二者在形式上相似,在本质上是完全不同的。
6. 宏定义也可用来定义多个语句,在宏调用时,把这些语句又代换到源程序内。看下面
的例子。
[例9.11]
#define SSSV
main<>{
int l=3,w=4,h=5,sa,sb,sc,vv;
SSSV
printf<"sa=%dnsb=%dnsc=%dnvv=%dn",sa,sb,sc,vv>;
}
程序第一行为宏定义,用宏名SSSV表示4个赋值语句,4 个形参分别为4个赋值符左部
的变量。在宏调用时,把4个语句展开并用实参代替形参。使计算结果送入实参之中。
10.3 文件包含
文件包含是C预处理程序的另一个重要功能。
文件包含命令行的一般形式为：
#include"文件名"
在前面我们已多次用此命令包含过库函数的头文件。例如：
#include"stdio.h"
#include"math.h"
126 / 181
.
文件包含命令的功能是把指定的文件插入该命令行位置取代该命令行,从而把指定的文件和
当前的源程序文件连成一个源文件。
在程序设计中,文件包含是很有用的。一个大的程序可以分为多个模块,由多个程序员分
别编程。有些公用的符号常量或宏定义等可单独组成一个文件,在其它文件的开头用包含命
令包含该文件即可使用。这样,可避免在每个文件开头都去书写那些公用量,从而节省时间,
并减少出错。
对文件包含命令还要说明以下几点：
1. 包含命令中的文件名可以用双引号括起来,也可以用尖括号括起来。例如以下写法
都是允许的：
#include"stdio.h"
#include
但是这两种形式是有区别的：使用尖括号表示在包含文件目录中去查找<包含目录
是由用户在设置环境时设置的>,而不在源文件目录去查找；
使用双引号则表示首先在当前的源文件目录中查找,若未找到才到包含目录中去查
找。用户编程时可根据自己文件所在的目录来选择某一种命令形式。
2. 一个include命令只能指定一个被包含文件,若有多个文件要包含,则需用多个
include命令。
3. 文件包含允许嵌套,即在一个被包含的文件中又可以包含另一个文件。
10.4 条件编译
预处理程序提供了条件编译的功能。可以按不同的条件去编译不同的程序部分,因而产
生不同的目标代码文件。这对于程序的移植和调试是很有用的。
条件编译有三种形式,下面分别介绍：
1. 第一种形式：
#ifdef 标识符
程序段1
#else
程序段2
#endif
它的功能是,如果标识符已被 #define命令定义过则对程序段1进行编译；否则对
程序段2进行编译。如果没有程序段2<它为空>,本格式中的#else可以没有,即可以写
为：
#ifdef 标识符
程序段
#endif
[例9.12]
#define NUM ok
main<>{
struct stu
{
int num;
char *name;
char sex;
127 / 181
.
float score;
} *ps;
ps=
ps->num=102;
ps->name="Zhang ping";
ps->sex='M';
ps->score=62.5;
#ifdef NUM
printf<"Number=%dnScore=%fn",ps->num,ps->score>;
#else
printf<"Name=%snSex=%cn",ps->name,ps->sex>;
#endif
free
}
由于在程序的第16行插入了条件编译预处理命令,因此要根据NUM是否被定义过来决定
编译那一个printf语句。而在程序的第一行已对NUM作过宏定义,因此应对第一个printf
语句作编译故运行结果是输出了学号和成绩。
在程序的第一行宏定义中,定义NUM表示字符串OK,其实也可以为任何字符串,甚至不给
出任何字符串,写为：
#define NUM
也具有同样的意义。只有取消程序的第一行才会去编译第二个printf语句。读者可上机试
作。
2. 第二种形式：
#ifndef 标识符
程序段1
#else
程序段2
#endif
与第一种形式的区别是将"ifdef"改为"ifndef"。它的功能是,如果标识符未被
#define命令定义过则对程序段1进行编译,否则对程序段2进行编译。这与第一种形式的
功能正相反。
3. 第三种形式：
#if 常量表达式
程序段1
#else
程序段2
#endif
它的功能是,如常量表达式的值为真<非0>,则对程序段1 进行编译,否则对程序段2进
行编译。因此可以使程序在不同条件下,完成不同的功能。
[例9.13]
#define R 1
main<>{
float c,r,s;
printf <"input a number: ">;
128 / 181
.
scanf<"%f",&c>;
#if R
r=3.14159*c*c;
printf<"area of round is: %fn",r>;
#else
s=c*c;
printf<"area of square is: %fn",s>;
#endif
}
本例中采用了第三种形式的条件编译。在程序第一行宏定义中,定义R为1,因此在条件
编译时,常量表达式的值为真,故计算并输出圆面积。
上面介绍的条件编译当然也可以用条件语句来实现。 但是用条件语句将会对整个源程
序进行编译,生成的目标代码程序很长,而采用条件编译,则根据条件只编译其中的程序段1
或程序段2,生成的目标程序较短。如果条件选择的程序段很长,采用条件编译的方法是十分
必要的。
10.5 本章小结
1. 预处理功能是Ｃ语言特有的功能,它是在对源程序正式编译前由预处理程序完成的。程
序员在程序中用预处理命令来调用这些功能。
2. 宏定义是用一个标识符来表示一个字符串,这个字符串可以是常量、变量或表达式。在
宏调用中将用该字符串代换宏名。
3. 宏定义可以带有参数,宏调用时是以实参代换形参。而不是"值传送"。
4. 为了避免宏代换时发生错误,宏定义中的字符串应加括号,字符串中出现的形式参数两
边也应加括号。
5. 文件包含是预处理的一个重要功能,它可用来把多个源文件连接成一个源文件进行编译,
结果将生成一个目标文件。
6. 条件编译允许只编译源程序中满足条件的程序段,使生成的目标程序较短,从而减少了
内存的开销并提高了程序的效率。
7. 使用预处理功能便于程序的修改、阅读、移植和调试,也便于实现模块化程序设计。
10指针130
10.1地址指针的基本概念130
10.2变量的指针和指向变量的指针变量131
定义一个指针变量131
指针变量的引用132
指针变量作为函数参数134
指针变量几个问题的进一步说明136
10.3数组指针和指向数组的指针变量138
指向数组元素的指针138
通过指针引用数组元素139
数组名作函数参数141
指向多维数组的指针和指针变量147
10.4字符串的指针指向字符串的针指变量148
字符串的表示形式148
129 / 181
.
使用字符串指针变量与字符数组的区别151
10.5函数指针变量152
10.6指针型函数153
10.7指针数组和指向指针的指针154
指针数组的概念154
指向指针的指针157
main函数的参数158
10.8有关指针的数据类型和指针运算的小结159
有关指针的数据类型的小结159
指针运算的小结159
void指针类型160
11 指针
指针是Ｃ语言中广泛使用的一种数据类型。运用指针编程是Ｃ语言最主要的风格之一。
利用指针变量可以表示各种数据结构；能很方便地使用数组和字符串；并能象汇编语言一样
处理内存地址,从而编出精练而高效的程序。指针极大地丰富了Ｃ语言的功能。学习指针是
学习Ｃ语言中最重要的一环,能否正确理解和使用指针是我们是否掌握Ｃ语言的一个标志。
同时,指针也是Ｃ语言中最为困难的一部分,在学习中除了要正确理解基本概念,还必须要多
编程,上机调试。只要作到这些,指针也是不难掌握的。
11.1 地址指针的基本概念
在计算机中,所有的数据都是存放在存储器中的。一般把存储器中的一个字节称为一个
内存单元,不同的数据类型所占用的内存单元数不等,如整型量占2个单元,字符量占1个单
元等,在前面已有详细的介绍。为了正确地访问这些内存单元,必须为每个内存单元编上号。
根据一个内存单元的编号即可准确地找到该内存单元。内存单元的编号也叫做地址。 既然
根据内存单元的编号或地址就可以找到所需的内存单元,所以通常也把这个地址称为指针。
内存单元的指针和内存单元的内容是两个不同的概念。 可以用一个通俗的例子来说明它们
之间的关系。我们到银行去存取款时, 银行工作人员将根据我们的帐号去找我们的存款单,
找到之后在存单上写入存款、取款的金额。在这里,帐号就是存单的指针, 存款数是存单的
内容。对于一个内存单元来说,单元的地址即为指针,其中存放的数据才是该单元的内容。在
Ｃ语言中,允许用一个变量来存放指针,这种变量称为指针变量。因此,一个指针变量的值就
是某个内存单元的地址或称为某内存单元的指针。
图中,设有字符变量C,其内容为"K"
址用十六进数表示>。设有指针变量P,内容为011A,这种情况我们称为P指向变量C,或说P
是指向变量C的指针。
严格地说,一个指针是一个地址,是一个常量。而一个指针变量却可以被赋予不同的指针
值,是变量。但常把指针变量简称为指针。为了避免混淆,我们中约定："指针"是指地址,是
常量,"指针变量"是指取值为地址的变量。定义指针的目的是为了通过指针去访问内存单元。
既然指针变量的值是一个地址,那么这个地址不仅可以是变量的地址,也可以是其它数
130 / 181
.
据结构的地址。在一个指针变量中存放一个数组或一个函数的首地址有何意义呢？ 因为数
组或函数都是连续存放的。通过访问指针变量取得了数组或函数的首地址,也就找到了该数
组或函数。这样一来,凡是出现数组,函数的地方都可以用一个指针变量来表示,只要该指针
变量中赋予数组或函数的首地址即可。这样做,将会使程序的概念十分清楚,程序本身也精练,
高效。在Ｃ语言中,一种数据类型或数据结构往往都占有一组连续的内存单元。 用"地址"
这个概念并不能很好地描述一种数据类型或数据结构,而"指针"虽然实际上也是一个地址,
但它却是一个数据结构的首地址,它是"指向"一个数据结构的,因而概念更为清楚,表示更为
明确。 这也是引入"指针"概念的一个重要原因。
11.2 变量的指针和指向变量的指针变量
变量的指针就是变量的地址。存放变量地址的变量是指针变量。即在Ｃ语言中,允许用
一个变量来存放指针,这种变量称为指针变量。因此,一个指针变量的值就是某个变量的地址
或称为某变量的指针。
为了表示指针变量和它所指向的变量之间的关系,在程序中用"*"符号表示"指向",例
如,i_pointer代表指针变量,而*i_pointer是i_pointer所指向的变量。
因此,下面两个语句作用相同：
i=3;
*i_pointer=3;
第二个语句的含义是将3赋给指针变量i_pointer所指向的变量。
11.2.1 定义一个指针变量
对指针变量的定义包括三个内容：
(1) 指针类型说明,即定义变量为一个指针变量；
(2) 指针变量名；
(3) 变量值<指针>所指向的变量的数据类型。
其一般形式为：
类型说明符 *变量名；
其中,*表示这是一个指针变量,变量名即为定义的指针变量名,类型说明符表示本指针
变量所指向的变量的数据类型。
例如： int *p1;
表示p1是一个指针变量,它的值是某个整型变量的地址。或者说p1指向一个整型变量。
至于p1究竟指向哪一个整型变量,应由向p1赋予的地址来决定。
再如：
int *p2; /*p2是指向整型变量的指针变量*/
float *p3; /*p3是指向浮点变量的指针变量*/
char *p4; /*p4是指向字符变量的指针变量*/
应该注意的是,一个指针变量只能指向同类型的变量,如P3 只能指向浮点变量,不能时
而指向一个浮点变量,时而又指向一个字符变量。
131 / 181
.
11.2.2 指针变量的引用
指针变量同普通变量一样,使用之前不仅要定义说明,而且必须赋予具体的值。未经赋值
的指针变量不能使用,否则将造成系统混乱,甚至死机。指针变量的赋值只能赋予地址, 决不
能赋予任何其它数据,否则将引起错误。在Ｃ语言中,变量的地址是由编译系统分配的,对用
户完全透明,用户不知道变量的具体地址。
两个有关的运算符：
1) &:取地址运算符。
2) *：指针运算符〔或称"间接访问" 运算符。
Ｃ语言中提供了地址运算符&来表示变量的地址。
其一般形式为：
&变量名；
如&a表示变量a的地址,&b表示变量b的地址。变量本身必须预先说明。
设有指向整型变量的指针变量p,如要把整型变量a 的地址赋予p可以有以下两种方式：
(1) 指针变量初始化的方法
int a;
int *p=&a;
(2) 赋值语句的方法
int a;
int *p;
p=&a;
不允许把一个数赋予指针变量,故下面的赋值是错误的：
int *p;
p=1000;
被赋值的指针变量前不能再加"*"说明符,如写为*p=&a 也是错误的。
假设:
int i=200, x;
int *ip;
我们定义了两个整型变量i,x,还定义了一个指向整型数的指针变量ip。i,x中可存放
整数,而ip中只能存放整型变量的地址。我们可以把i的地址赋给ip:
ip=&i;
此时指针变量ip指向整型变量i,假设变量i的地址为1800,这个赋值可形象理解为下
图所示的联系。
以后我们便可以通过指针变量ip间接访问变量i,例如:
x=*ip;
运算符*访问以ip为地址的存贮区域,而ip中存放的是变量i的地址,因此,*ip访问的
是地址为1800的存贮区域<因为是整数,实际上是从1800开始的两个字节>,它就是i所占用
的存贮区域, 所以上面的赋值表达式等价于
x=i;
另外,指针变量和一般变量一样,存放在它们之中的值是可以改变的,也就是说可以改变
它们的指向,假设
int i,j,*p1,*p2;
i='a';
132 / 181
.
j='b';
p1=&i;
p2=&j;
则建立如下图所示的联系:
这时赋值表达式:
p2=p1
就使p2与p1指向同一对象i,此时*p2就等价于i,而不是j,图所示:
如果执行如下表达式:
*p2=*p1;
则表示把p1指向的内容赋给p2所指的区域, 此时就变成图所示
通过指针访问它所指向的一个变量是以间接访问的形式进行的,所以比直接访问一个变
量要费时间,而且不直观,因为通过指针要访问哪一个变量,取决于指针的值<即指向>,例如
"*p2=*p1;"实际上就是"j=i;",前者不仅速度慢而且目的不明。但由于指针是变量,我们可以
通过改变它们的指向,以间接访问不同的变量,这给程序员带来灵活性,也使程序代码编写得
更为简洁和有效。
指针变量可出现在表达式中, 设
int x,y,*px=&x;
指针变量px指向整数x,则*px可出现在x能出现的任何地方。例如:
y=*px+5; /*表示把x的内容加5并赋给y*/
y=++*px; /*px的内容加上1之后赋给y,++*px相当于++<*px>*/
y=*px++; /*相当于y=*px; px++*/
[例10.1]
main<>
{ int a,b;
int *pointer_1, *pointer_2;
a=100;b=10;
pointer_1=&a;
pointer_2=&b;
printf<"%d,%dn",a,b>;
printf<"%d,%dn",*pointer_1, *pointer_2>;
}
对程序的说明：
1) 在开头处虽然定义了两个指针变量pointer_1和pointer_2,担它们并未指向任何一个
整型变量。只是提供两个指针变量,规定它们可以指向整型变量。程序第5、6行的作用
就是使pointer_1指向a,pointer_2指向b。
2) 最后一行的*pointer_1和*pointer_2就是变量a和b。最后两个printf函数作用是相
同的。
3) 程序中有两处出现*pointer_1和*pointer_2,请区分它们的不同含义。
4) 程序第5、6行的"pointer_1=&a"和 "pointer_2=&b"不能写成"*pointer_1=&a"和
"*pointer_2=&b"。
请对下面再的关于"&"和"*"的问题进行考虑：
1) 如果已经执行了"pointer_1=&a；"语句,则&*pointer_1是什么含义？
2) *&a含义是什么？
3)
133 / 181
.
[例10.2]输入a和b两个整数,按先大后小的顺序输出a和b。
main<>
{ int *p1,*p2,*p,a,b;
scanf<"%d,%d",&a,&b>;
p1=&a;p2=&b;
if
{p=p1;p1=p2;p2=p;}
printf<"na=%d,b=%dn",a,b>;
printf<"max=%d,min=%dn",*p1, *p2>;
}
11.2.3 指针变量作为函数参数
函数的参数不仅可以是整型、实型、字符型等数据,还可以是指针类型。它的作用是将
一个变量的地址传送到另一个函数中。
[例10.3]题目同例10.2,即输入的两个整数按大小顺序输出。今用函数处理,而且用指针类
型的数据作函数参数。
swap
{int temp;
temp=*p1;
*p1=*p2;
*p2=temp;
}
main<>
{
int a,b;
int *pointer_1,*pointer_2;
scanf<"%d,%d",&a,&b>;
pointer_1=&a;pointer_2=&b;
if
printf<"n%d,%dn",a,b>;
}
对程序的说明：
swap是用户定义的函数,它的作用是交换两个变量〔a和b的值。swap函数的形参p1、
p2是指针变量。程序运行时,先执行main函数,输入a和b的值。然后将a和b的地址分别
赋给指针变量pointer_1和pointer_2,使pointer_1指向a,pointer_2指向b。
接着执行if语句,由于a〈b,因此执行swap函数。注意实参pointer_1和pointer_2是指
针变量,在函数调用时,将实参变量的值传递给形参变量。采取的依然是"值传递"方式。因此
虚实结合后形参p1的值为&a,p2的值为&b。这时p1和pointer_1指向变量a,p2和pointer_2
指向变量b。
接着执行执行swap函数的函数体使*p1和*p2的值互换,也就是使a和b的值互换。
函数调用结束后,p1和p2不复存在〔已释放如图。
最后在main函数中输出的a和b的值是已经过交换的值。
请注意交换*p1和*p2的值是如何实现的。请找出下列程序段的错误：
134 / 181
.
swap
{int *temp;
*temp=*p1; /*此语句有问题*/
*p1=*p2;
*p2=temp;
}
请考虑下面的函数能否实现实现a和b互换。
swap
{int temp;
temp=x；
x=y;
y=temp;
}
如果在main函数中用"swap
[例10.4]请注意,不能企图通过改变指针形参的值而使指针实参的值改变。
swap
{int *p;
p=p1;
p1=p2;
p2=p;
}
main<>
{
int a,b;
int *pointer_1,*pointer_2;
scanf<"%d,%d",&a,&b>;
pointer_1=&a;pointer_2=&b;
if
printf<"n%d,%dn",*pointer_1,*pointer_2>;
}
其中的问题在于不能实现如图所示的第四步〔d。
[例10.5]输入a、b、c3个整数,按大小顺序输出。
swap
{int temp;
temp=*pt1;
*pt1=*pt2;
*pt2=temp;
}
exchange
{ if<*q1<*q2>swap
if<*q1<*q3>swap
if<*q2<*q3>swap
}
main<>
135 / 181
.
{
int a,b,c,*p1,*p2,*p3;
scanf<"%d,%d,%d",&a,&b,&c>;
p1=&a;p2=&b; p3=&c;
exchange
printf<"n%d,%d,%d n",a,b,c>;
}
11.2.4 指针变量几个问题的进一步说明
指针变量可以进行某些运算,但其运算的种类是有限的。它只能进行赋值运算和部分算
术运算及关系运算。
1. 指针运算符
1) 取地址运算符&:取地址运算符&是单目运算符,其结合性为自右至左,其功能是取变量的
地址。在scanf函数及前面介绍指针变量赋值中,我们已经了解并使用了&运算符。
2) 取内容运算符*:取内容运算符*是单目运算符,其结合性为自右至左,用来表示指针变量
所指的变量。在*运算符之后跟的变量必须是指针变量。
需要注意的是指针运算符*和指针变量说明中的指针说明符*不是一回事。在指针变量说
明中,"*"是类型说明符,表示其后的变量是指针类型。而表达式中出现的"*"则是一个运算符
用以表示指针变量所指的变量。
[例10.6]
main<>{
int a=5,*p=&a;
printf <"%d",*p>;
}
表示指针变量p取得了整型变量a的地址。printf<"%d",*p>语句表示输出变量a的值。
2. 指针变量的运算
1) 赋值运算：指针变量的赋值运算有以下几种形式。
① 指针变量初始化赋值,前面已作介绍。
② 把一个变量的地址赋予指向相同数据类型的指针变量。
例如：
int a,*pa;
pa=&a; /*把整型变量a的地址赋予整型指针变量pa*/
③ 把一个指针变量的值赋予指向相同类型变量的另一个指针变量。
如：
int a,*pa=&a,*pb;
pb=pa; /*把a的地址赋予指针变量pb*/
由于pa,pb均为指向整型变量的指针变量,因此可以相互赋值。
④ 把数组的首地址赋予指向数组的指针变量。
例如：
int a[5],*pa;
pa=a;
<数组名表示数组的首地址,故可赋予指向数组的指针变量pa>
也可写为：
136 / 181
.
pa=&a[0]; /*数组第一个元素的地址也是整个数组的首地址,
也可赋予pa*/
当然也可采取初始化赋值的方法：
int a[5],*pa=a;
⑤ 把字符串的首地址赋予指向字符类型的指针变量。
例如：
char *pc;
pc="C Language";
或用初始化赋值的方法写为：
char *pc="C Language";
这里应说明的是并不是把整个字符串装入指针变量,而是把存放该字符串的字符数
组的首地址装入指针变量。在后面还将详细介绍。
⑥ 把函数的入口地址赋予指向函数的指针变量。
例如：
int <*pf><>;
pf=f; /*f为函数名*/
2) 加减算术运算
对于指向数组的指针变量,可以加上或减去一个整数n。设pa是指向数组a的指针变量,
则pa+n,pa-n,pa++,++pa,pa--,--pa运算都是合法的。指针变量加或减一个整数n的意义是
把指针指向的当前位置<指向某数组元素>向前或向后移动n个位置。应该注意,数组指针变
量向前或向后移动一个位置和地址加1或减1在概念上是不同的。因为数组可以有不同的类
型,各种类型的数组元素所占的字节长度是不同的。如指针变量加1,即向后移动1 个位置表
示指针变量指向下一个数据元素的首地址。而不是在原地址基础上加1。例如：
int a[5],*pa;
pa=a; /*pa指向数组a,也是指向a[0]*/
pa=pa+2; /*pa指向a[2],即pa的值为&pa[2]*/
指针变量的加减运算只能对数组指针变量进行,对指向其它类型变量的指针变量作加减
运算是毫无意义的。
3) 两个指针变量之间的运算：只有指向同一数组的两个指针变量之间才能进行运算,否则
运算毫无意义。
① 两指针变量相减：两指针变量相减所得之差是两个指针所指数组元素之间相差的元
素个数。实际上是两个指针值<地址>相减之差再除以该数组元素的长度<字节数>。
例如pf1和pf2是指向同一浮点数组的两个指针变量,设pf1的值为2010H,pf2的
值为2000H,而浮点数组每个元素占4个字节,所以pf1-pf2的结果为
<2000H-2010H>/4=4,表示pf1和 pf2之间相差4个元素。两个指针变量不能进行加
法运算。 例如,pf1+pf2是什么意思呢?毫无实际意义。
② 两指针变量进行关系运算：指向同一数组的两指针变量进行关系运算可表示它们所
指数组元素之间的关系。
例如：
pf1==pf2表示pf1和pf2指向同一数组元素；
pf1>pf2表示pf1处于高地址位置；
pf1 指针变量还可以与0比较。 设p为指针变量,则p==0表明p是空指针,它不指向任何变量； 137 / 181 . p!=0表示p不是空指针。 空指针是由对指针变量赋予0值而得到的。 例如： #define NULL 0 int *p=NULL; 对指针变量赋0值和不赋值是不同的。指针变量未赋值时,可以是任意值,是不 能使用的。否则将造成意外错误。而指针变量赋0值后,则可以使用,只是它不指向 具体的变量而已。 [例10.7] main<>{ int a=10,b=20,s,t,*pa,*pb; /*说明pa,pb为整型指针变量*/ pa=&a; /*给指针变量pa赋值,pa指向变量a*/ pb=&b; /*给指针变量pb赋值,pb指向变量b*/ s=*pa+*pb; /*求a+b之和,<*pa就是a,*pb就是b>*/ t=*pa**pb; /*本行是求a*b之积*/ printf<"a=%dnb=%dna+b=%dna*b=%dn",a,b,a+b,a*b>; printf<"s=%dnt=%dn",s,t>; } [例10.8] main<>{ int a,b,c,*pmax,*pmin; /*pmax,pmin为整型指针变量*/ printf<"input three numbers:n">; /*输入提示*/ scanf<"%d%d%d",&a,&b,&c>; /*输入三个数字*/ pmax=&a; /*指针变量赋值*/ pmin=&b;} /*指针变量赋值*/ else{ pmax=&b; /*指针变量赋值*/ pmin=&a;} /*指针变量赋值*/ if if printf<"max=%dnmin=%dn",*pmax,*pmin>; /*输出结果*/ } 11.3 数组指针和指向数组的指针变量 一个变量有一个地址,一个数组包含若干元素,每个数组元素都在内存中占用存储单元, 它们都有相应的地址。所谓数组的指针是指数组的起始地址,数组元素的指针是数组元素的 地址。 11.3.1 指向数组元素的指针 一个数组是由连续的一块内存单元组成的。数组名就是这块连续内存单元的首地址。一 138 / 181 . 个数组也是由各个数组元素<下标变量>组成的。每个数组元素按其类型不同占有几个连续的 内存单元。一个数组元素的首地址也是指它所占有的几个内存单元的首地址。 定义一个指向数组元素的指针变量的方法,与以前介绍的指针变量相同。 例如： int a[10]； /*定义a为包含10个整型数据的数组*/ int *p； /*定义p为指向整型变量的指针*/ 应当注意,因为数组为int型,所以指针变量也应为指向int型的指针变量。下面是对指 针变量赋值： p=&a[0]; 把a[0]元素的地址赋给指针变量p。也就是说,p指向a数组的第0号元素。 C语言规定,数组名代表数组的首地址,也就是第0号元素的地址。因此,下面两个语句 等价： p=&a[0]; p=a; 在定义指针变量时可以赋给初值： int *p=&a[0]; 它等效于： int *p; p=&a[0]; 当然定义时也可以写成： int *p=a; 从图中我们可以看出有以下关系： p,a,&a[0]均指向同一单元,它们是数组a的首地址,也是0 号元素a[0]的首地址。应该 说明的是p是变量,而a,&a[0]都是常量。在编程时应予以注意。 数组指针变量说明的一般形式为： 类型说明符 *指针变量名； 其中类型说明符表示所指数组的类型。从一般形式可以看出指向数组的指针变量和指向普通 变量的指针变量的说明是相同的。 11.3.2 通过指针引用数组元素 C语言规定：如果指针变量p已指向数组中的一个元素,则p+1指向同一数组中的下一 个元素。 引入指针变量后,就可以用两种方法来访问数组元素了。 如果p的初值为&a[0],则： 1) p+i和a+i就是a[i]的地址,或者说它们指向a数组的第i个元素。 2) * 就是a[5]。 3) 指向数组的指针变量也可以带下标,如p[i]与* 根据以上叙述,引用一个数组元素可以用： 1) 下标法,即用a[i]形式访问数组元素。在前面介绍数组时都是采用这种方法。 2) 指针法,即采用* 数组名,p是指向数组的指针变量,其处值p=a。 [例10.9]输出数组中的全部元素。〔下标法 139 / 181 . main<>{ int a[10],i; for a[i]=i; for printf<"a[%d]=%dn",i,a[i]>; } [例10.10]输出数组中的全部元素。〔通过数组名计算元素的地址,找出元素的值 main<>{ int a[10],i; for * for printf<"a[%d]=%dn",i,* } [例10.11]输出数组中的全部元素。〔用指针变量指向元素 main<>{ int a[10],I,*p; p=a; for * for printf<"a[%d]=%dn",i,* } [例10.12] main<>{ int a[10],i,*p=a; for *p=i; printf<"a[%d]=%dn",i++,*p++>; } } 几个注意的问题： 1) 指针变量可以实现本身的值的改变。如p++是合法的；而a++是错误的。因为a是数组 名,它是数组的首地址,是常量。 2) 要注意指针变量的当前值。请看下面的程序。 [例10.13]找出错误。 main<>{ int *p,i,a[10]; p=a; for *p++=i; for printf<"a[%d]=%dn",i,*p++>; 140 / 181 . } [例10.14]改正。 main<>{ int *p,i,a[10]; p=a; for *p++=i; p=a; for printf<"a[%d]=%dn",i,*p++>; } 3) 从上例可以看出,虽然定义数组时指定它包含10个元素,但指针变量可以指到数组以后 的内存单元,系统并不认为非法。 4) *p++,由于++和*同优先级,结合方向自右而左,等价于* 5) * 6) <*p>++表示p所指向的元素值加1。 7) 如果p当前指向a数组中的第i个元素,则 * *<++p>相当于a[++i]； *<--p>相当于a[--i]。 11.3.3 数组名作函数参数 数组名可以作函数的实参和形参。如： main<> {int array[10]; …… …… f …… …… } f { …… …… } array为实参数组名,arr为形参数组名。在学习指针变量之后就更容易理解这个问题 了。数组名就是数组的首地址,实参向形参传送数组名实际上就是传送数组的地址,形参得到 该地址后也指向同一数组。这就好象同一件物品有两个彼此不同的名称一样。 同样,指针变量的值也是地址,数组指针变量的值即为数组的首地址,当然也可作为函数 的参数使用。 [例10.15] float aver 141 / 181 . main<>{ float sco[5],av,*sp; int i; sp=sco; printf<"ninput 5 scores:n">; for av=aver printf<"average score is %5.2f",av>; } float aver { int i; float av,s=0; for av=s/5; return av; } [例10.16]将数组a中的n个整数按相反顺序存放。 算法为：将a[0]与a[n-1]对换,再a[1]与a[n-2] 对换……,直到将a[ a[n-int< 的初值为n-1。将a[i]与a[j]交换,然后使i的值加1,j的值减1,再将a[i]与a[j]交换, 直到i= 程序如下： void inv { int temp,i,j,m= for {j=n-1-i; temp=x[i];x[i]=x[j];x[j]=temp;} return; } main<> {int i,a[10]={3,7,9,11,0,6,7,5,4,2}; printf<"The original array:n">; for printf<"%d,",a[i]>; printf<"n">; inv printf<"The array has benn inverted:n">; for printf<"%d,",a[i]>; printf<"n">; } 对此程序可以作一些改动。将函数inv中的形参x改成指针变量。 142 / 181 . [例10.17]对例10.16可以作一些改动。将函数inv中的形参x改成指针变量。 程序如下： void inv { int *p,temp,*i,*j,m= i=x;j=x+n-1;p=x+m; for<;i<=p;i++,j--> {temp=*i;*i=*j;*j=temp;} return; } main<> {int i,a[10]={3,7,9,11,0,6,7,5,4,2}; printf<"The original array:n">; for printf<"%d,",a[i]>; printf<"n">; inv printf<"The array has benn inverted:n">; for printf<"%d,",a[i]>; printf<"n">; } 运行情况与前一程序相同。 [例10.18]从0个数中找出其中最大值和最小值。 调用一个函数只能得到一个返回值,今用全局变量在函数之间"传递"数据。程序如下： int max,min; /*全局变量*/ void max_min_value {int *p,*array_end; array_end=array+n; max=min=*array; for if<*p>max>max=*p; else if <*p return; } main<> {int i,number[10]; printf<"enter 10 integer umbers:n">; for scanf<"%d",&number[i]>; max_min_value printf<"nmax=%d,min=%dn",max,min>; } 说明： 143 / 181 . 1) 在函数max_min_value中求出的最大值和最小值放在max和min中。由于它们是全局, 因此在主函数中可以直接使用。 2) 函数max_min_value中的语句： max=min=*array; array是数组名,它接收从实参传来的数组numuber的首地址。 *array相当于*〔&array[0]。上述语句与 max=min=array[0];等价。 3) 在执行for循环时,p的初值为array+1,也就是使p指向array[1]。以后每次执行p++, 使p指向下一个元素。每次将*p和max与min比较。将大者放入max,小者放min。 4) 函数max_min_value的形参array可以改为指针变量类型。实参也可以不用数组名,而 用指针变量传递地址。 [例10.19]程序可改为： int max,min; /*全局变量*/ void max_min_value {int *p,*array_end; array_end=array+n; max=min=*array; for if<*p>max>max=*p; else if <*p return; } main<> {int i,number[10],*p; p=number; /*使p指向number数组*/ printf<"enter 10 integer umbers:n">; for scanf<"%d",p>; p=number; max_min_value printf<"nmax=%d,min=%dn",max,min>; } 归纳起来,如果有一个实参数组,想在函数中改变此数组的元素的值,实参与形参的对应关系 有以下４种： 1) 形参和实参都是数组名。 main<> f {int a[10]; { …… …… f …… } ａ和ｘ指的是同一组数组。 2) 实用数组,形参用指针变量。 main<> } {int a[10]; 144 / 181 . …… f …… { …… } f } 3) 实参、型参都用指针变量。 4) 实参为指针变量,型参为数组名。 [例10.20]用实参指针变量改写将n个整数按相反顺序存放。 void inv {int *p,m,temp,*i,*j; m= i=x;j=x+n-1;p=x+m; for<;i<=p;i++,j--> {temp=*i;*i=*j;*j=temp;} return; } main<> {int i,arr[10]={3,7,9,11,0,6,7,5,4,2},*p; p=arr; printf<"The original array:n">; for printf<"%d,",*p>; printf<"n">; p=arr; inv printf<"The array has benn inverted:n">; for printf<"%d,",*p>; printf<"n">; } 注意：main函数中的指针变量p是有确定值的。即如果用指针变作实参,必须现使指针变量 有确定值,指向一个已定义的数组。 [例10.21]用选择法对10个整数排序。 main<> {int *p,i,a[10]={3,7,9,11,0,6,7,5,4,2}; printf<"The original array:n">; for printf<"%d,",a[i]>; printf<"n">; p=a; sort for {printf<"%d ",*p>;p++;} printf<"n">; 145 / 181 . } sort {int i,j,k,t; for {k=i; for if if {t=x[i];x[i]=x[k];x[k]=t;} } } 说明：函数sort用数组名作为形参,也可改为用指针变量,这时函数的首部可以改为： sort 146 / 181 . 11.3.4 指向多维数组的指针和指针变量 本小节以二维数组为例介绍多维数组的指针变量。 1. 多维数组的地址 设有整型二维数组a[3][4]如下： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 它的定义为： int a[3][4]={{0,1,2,3},{4,5,6,7},{8,9,10,11}} 设数组a的首地址为1000,各下标变量的首地址及其值如图所示。 前面介绍过,Ｃ语言允许把一个二维数组分解为多个一维数组来处理。因此数组a可分 解为三个一维数组,即a[0],a[1],a[2]。每一个一维数组又含有四个元素。 例如a[0]数组,含有a[0][0],a[0][1],a[0][2],a[0][3]四个元素。 数组及数组元素的地址表示如下： 从二维数组的角度来看,a是二维数组名,a代表整个二维数组的首地址,也是二维数组0 行的首地址,等于1000。a+1代表第一行的首地址,等于1008。如图： a[0]是第一个一维数组的数组名和首地址,因此也为1000。* 的, 它表示一维数组a[0]0 号元素的首地址,也为1000。&a[0][0]是二维数组a的0行0 列元素首地址,同样是1000。因此,a,a[0],* 同理,a+1是二维数组1行的首地址,等于1008。a[1]是第二个一维数组的数组名和首地 址,因此也为1008。&a[1][0]是二维数组a的1行0列元素地址,也是1008。因此 a+1,a[1],* 由此可得出：a+i,a[i],* 此外,&a[i]和a[i]也是等同的。因为在二维数组中不能把&a[i]理解为元素a[i]的地址, 不存在元素a[i]。Ｃ语言规定,它是一种地址计算方法,表示数组a第i行首地址。由此,我 们得出：a[i],&a[i],* 另外,a[0]也可以看成是a[0]+0,是一维数组a[0]的0号元素的首地址,而a[0]+1则是 a[0]的1号元素首地址,由此可得出a[i]+j则是一维数组a[i]的j号元素首地址,它等于 &a[i][j]。 由a[i]=* 地址,所以,该元素的值等于*<* [例10.22] main<>{ int a[3][4]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11}; printf<"%d,",a>; printf<"%d,",*a>; printf<"%d,",a[0]>; printf<"%d,",&a[0]>; printf<"%dn",&a[0][0]>; printf<"%d,",a+1>; printf<"%d,",* printf<"%d,",a[1]>; 147 / 181 . printf<"%d,",&a[1]>; printf<"%dn",&a[1][0]>; printf<"%d,",a+2>; printf<"%d,",* printf<"%d,",a[2]>; printf<"%d,",&a[2]>; printf<"%dn",&a[2][0]>; printf<"%d,",a[1]+1>; printf<"%dn",* printf<"%d,%dn",* } 2. 指向多维数组的指针变量 把二维数组a分解为一维数组a[0],a[1],a[2]之后,设p为指向二维数组的指针变量。 可定义为： int <*p>[4] 它表示p是一个指针变量,它指向包含4个元素的一维数组。若指向第一个一维数组 a[0],其值等于a,a[0],或&a[0][0]等。而p+i则指向一维数组a[i]。从前面的分析可得出 * 二维数组指针变量说明的一般形式为： 类型说明符 <*指针变量名>[长度] 其中"类型说明符"为所指数组的数据类型。"*"表示其后的变量是指针类型。"长度"表示二 维数组分解为多个一维数组时,一维数组的长度,也就是二维数组的列数。应注意"<*指针变 量名>"两边的括号不可少,如缺少括号则表示是指针数组<本章后面介绍>,意义就完全不同 了。 [例10.23] main<>{ int a[3][4]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11}; int<*p>[4]; int i,j; p=a; for } {for printf<"n">;} 11.4 字符串的指针指向字符串的针指变量 11.4.1 字符串的表示形式 在C语言中,可以用两种方法访问一个字符串。 1) 用字符数组存放一个字符串,然后输出该字符串。 [例10.24] main<>{ 148 / 181 . char string[]="I love China!"; printf<"%sn",string>; } 说明：和前面介绍的数组属性一样,string是数组名,它代表字符数组的首地址。 2) 用字符串指针指向一个字符串。 [例10.25] main<>{ char *string="I love China!"; printf<"%sn",string>; } 字符串指针变量的定义说明与指向字符变量的指针变量说明是相同的。只能按对指针 变量的赋值不同来区别。对指向字符变量的指针变量应赋予该字符变量的地址。 如： char c,*p=&c; 表示p是一个指向字符变量c的指针变量。 而： char *s="C Language"; 则表示s是一个指向字符串的指针变量。把字符串的首地址赋予s。 上例中,首先定义string是一个字符指针变量,然后把字符串的首地址赋予string<应 写出整个字符串,以便编译系统把该串装入连续的一块内存单元>,并把首地址送入string。 程序中的： char *ps="C Language"; 等效于： char *ps; ps="C Language"; [例10.26]输出字符串中n个字符后的所有字符。 main<>{ char *ps="this is a book"; int n=10; ps=ps+n; printf<"%sn",ps>; } 运行结果为： book 在程序中对ps初始化时,即把字符串首地址赋予ps,当ps= ps+10之后,ps指向字符"b", 因此输出为"book"。 [例10.27]在输入的字符串中查找有无‘k’字符。 main<>{ char st[20],*ps; int i; printf<"input a string:n">; ps=st; scanf<"%s",ps>; for 149 / 181 . if printf<"there is a 'k' in the stringn">; break; } if } [例10.28]本例是将指针变量指向一个格式字符串,用在printf函数中,用于输出二维数组 的各种地址表示的值。但在printf语句中用指针变量PF代替了格式串。 这也是程序中常 用的方法。 main<>{ static int a[3][4]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11}; char *PF; PF="%d,%d,%d,%d,%dn"; printf printf printf printf<"%d,%dn",a[1]+1,* printf<"%d,%dn",* } [例10.29]本例是把字符串指针作为函数参数的使用。要求把一个字符串的内容复制到另一 个字符串中,并且不能使用strcpy函数。函数cprstr的形参为两个字符指针变量。pss指 向源字符串,pds指向目标字符串。注意表达式：<*pds=*pss>!=`0'的用法。 cpystr while<<*pds=*pss>!='0'>{ pds++; pss++; } } main<>{ char *pa="CHINA",b[10],*pb; pb=b; cpystr printf<"string a=%snstring b=%sn",pa,pb>; } 在本例中,程序完成了两项工作：一是把pss指向的源字符串复制到pds所指向的目标 字符串中,二是判断所复制的字符是否为`0',若是则表明源字符串结束,不再循环。否 则,pds和pss都加1,指向下一字符。在主函数中,以指针变量pa,pb为实参,分别取得确定 值后调用cprstr函数。由于采用的指针变量pa和pss,pb和pds均指向同一字符串,因此在 主函数和cprstr函数中均可使用这些字符串。也可以把cprstr函数简化为以下形式： cprstr {while <<*pds++=*pss++>!=`0'>;} 即把指针的移动和赋值合并在一个语句中。 进一步分析还可发现`0'的ASCⅡ码为0, 对于while语句只看表达式的值为非0就循环,为0则结束循环,因此也可省去"!=`0'"这一 判断部分,而写为以下形式： cprstr 150 / 181 . {while <*pdss++=*pss++>;} 表达式的意义可解释为,源字符向目标字符赋值,移动指针,若所赋值为非0则循环,否 则结束循环。这样使程序更加简洁。 [例10.30]简化后的程序如下所示。 cpystr while<*pds++=*pss++>; } main<>{ char *pa="CHINA",b[10],*pb; pb=b; cpystr printf<"string a=%snstring b=%sn",pa,pb>; } 11.4.2 使用字符串指针变量与字符数组的区别 用字符数组和字符指针变量都可实现字符串的存储和运算。但是两者是有区别的。在使 用时应注意以下几个问题： 1. 字符串指针变量本身是一个变量,用于存放字符串的首地址。而字符串本身是存放 在以该首地址为首的一块连续的内存空间中并以‘0’作为串的结束。字符数组是 由于若干个数组元素组成的,它可用来存放整个字符串。 2. 对字符串指针方式 char *ps="C Language"; 可以写为： char *ps; ps="C Language"; 而对数组方式： static char st[]={"C Language"}; 不能写为： char st[20]; st={"C Language"}; 而只能对字符数组的各元素逐个赋值。 从以上几点可以看出字符串指针变量与字符数组在使用时的区别,同时也可看出使用 指针变量更加方便。 前面说过,当一个指针变量在未取得确定地址前使用是危险的,容易引起错误。但是对指 针变量直接赋值是可以的。因为C系统对指针变量赋值时要给以确定的地址。 因此, char *ps="C Langage"; 或者 char *ps; ps="C Language"; 都是合法的。 151 / 181 . 11.5 函数指针变量 在Ｃ语言中,一个函数总是占用一段连续的内存区,而函数名就是该函数所占内存区的 首地址。我们可以把函数的这个首地址<或称入口地址>赋予一个指针变量,使该指针变量指 向该函数。然后通过指针变量就可以找到并调用这个函数。我们把这种指向函数的指针变量 称为"函数指针变量"。 函数指针变量定义的一般形式为： 类型说明符 <*指针变量名><>; 其中"类型说明符"表示被指函数的返回值的类型。"<* 指针变量名>"表示"*"后面的变量是 定义的指针变量。最后的空括号表示指针变量所指的是一个函数。 例如： int <*pf><>; 表示pf是一个指向函数入口的指针变量,该函数的返回值<函数值>是整型。 [例10.31]本例用来说明用指针形式实现对函数调用的方法。 int max else return b; } main<>{ int max int<*pmax><>; int x,y,z; pmax=max; printf<"input two numbers:n">; scanf<"%d%d",&x,&y>; z=<*pmax> printf<"maxmum=%d",z>; } 从上述程序可以看出用,函数指针变量形式调用函数的步骤如下： 1) 先定义函数指针变量,如后一程序中第9行 int <*pmax><>;定义 pmax为函数指针变 量。 2) 把被调函数的入口地址<函数名>赋予该函数指针变量,如程序中第11行 pmax=max; 3) 用函数指针变量形式调用函数,如程序第14行 z=<*pmax> 4) 调用函数的一般形式为： <*指针变量名> <实参表> 使用函数指针变量还应注意以下两点： a) 函数指针变量不能进行算术运算,这是与数组指针变量不同的。数组指针变量加减一个 整数可使指针移动指向后面或前面的数组元素,而函数指针的移动是毫无意义的。 b) 函数调用中"<*指针变量名>"的两边的括号不可少,其中的*不应该理解为求值运算,在 此处它只是一种表示符号。 152 / 181 . 11.6 指针型函数 前面我们介绍过,所谓函数类型是指函数返回值的类型。在Ｃ语言中允许一个函数的返 回值是一个指针<即地址>,这种返回指针值的函数称为指针型函数。 定义指针型函数的一般形式为： 类型说明符 *函数名<形参表> { …… /*函数体*/ } 其中函数名之前加了"*"号表明这是一个指针型函数,即返回值是一个指针。类型说明符表示 了返回的指针值所指向的数据类型。 如： int *ap { ...... /*函数体*/ } 表示ap是一个返回指针值的指针型函数,它返回的指针指向一个整型变量。 [例10.32]本程序是通过指针函数,输入一个1～7之间的整数,输出对应的星期名。 main<>{ int i; char *day_name printf<"input Day No:n">; scanf<"%d",&i>; if printf<"Day No:%2d-->%sn",i,day_name>; } char *day_name static char *name[]={ "Illegal day", "Monday", "Tuesday", "Wednesday", "Thursday", "Friday", "Saturday", "Sunday"}; return< } 本例中定义了一个指针型函数day_name,它的返回值指向一个字符串。该函数中定义了 一个静态指针数组name。name数组初始化赋值为八个字符串,分别表示各个星期名及出错提 示。形参n表示与星期名所对应的整数。在主函数中,把输入的整数i作为实参,在printf 语句中调用day_name函数并把i值传送给形参n。day_name函数中的return语句包含一个 条件表达式,n值若大于7或小于1则把name[0]指针返回主函数输出出错提示字符串 "Illegal day"。否则返回主函数输出对应的星期名。主函数中的第7行是个条件语句,其语 153 / 181 . 义是,如输入为负数 错误后退出程序,exit<0>表示正常退出。 应该特别注意的是函数指针变量和指针型函数这两者在写法和意义上的区别。如 int<*p><>和int *p<>是两个完全不同的量。 int <*p><>是一个变量说明,说明p是一个指向函数入口的指针变量,该函数的返回值 是整型量,<*p>的两边的括号不能少。 int *p<>则不是变量说明而是函数说明,说明p是一个指针型函数,其返回值是一个指 向整型量的指针,*p两边没有括号。作为函数说明,在括号内最好写入形式参数,这样便于与 变量说明区别。 对于指针型函数定义,int *p<>只是函数头部分,一般还应该有函数体部分。 11.7 指针数组和指向指针的指针 11.7.1 指针数组的概念 一个数组的元素值为指针则是指针数组。 指针数组是一组有序的指针的集合。 指针数 组的所有元素都必须是具有相同存储类型和指向相同数据类型的指针变量。 指针数组说明的一般形式为： 类型说明符 *数组名[数组长度] 其中类型说明符为指针值所指向的变量的类型。 例如： int *pa[3] 表示pa是一个指针数组,它有三个数组元素,每个元素值都是一个指针,指向整型变量。 [例10.33]通常可用一个指针数组来指向一个二维数组。指针数组中的每个元素被赋予二 维数组每一行的首地址,因此也可理解为指向一个一维数组。 main<>{ int a[3][3]={1,2,3,4,5,6,7,8,9}; int *pa[3]={a[0],a[1],a[2]}; int *p=a[0]; int i; for printf<"%d,%d,%dn",a[i][2-i],*a[i],*<* for printf<"%d,%d,%dn",*pa[i],p[i],* } 本例程序中,pa是一个指针数组,三个元素分别指向二维数组a的各行。然后用循环语 句输出指定的数组元素。其中*a[i]表示i行0列元素值；*<* 值；*pa[i]表示i行0列元素值；由于p与a[0]相同,故p[i]表示0行i列的值；* 表示0行i列的值。读者可仔细领会元素值的各种不同的表示方法。 应该注意指针数组和二维数组指针变量的区别。这两者虽然都可用来表示二维数组,但 是其表示方法和意义是不同的。 二维数组指针变量是单个的变量,其一般形式中"<*指针变量名>"两边的括号不可少。而 指针数组类型表示的是多个指针<一组有序指针>在一般形式中"*指针数组名"两边不能有括 154 / 181 . 号。 例如： int <*p>[3]; 表示一个指向二维数组的指针变量。该二维数组的列数为3或分解为一维数组的长度为 3。 int *p[3] 表示p是一个指针数组,有三个下标变量p[0],p[1],p[2]均为指针变量。 指针数组也常用来表示一组字符串,这时指针数组的每个元素被赋予一个字符串的首地 址。指向字符串的指针数组的初始化更为简单。例如在例10.32中即采用指针数组来表示一 组字符串。其初始化赋值为： char *name[]={"Illagal day", "Monday", "Tuesday", "Wednesday", "Thursday", "Friday", "Saturday", "Sunday"}; 完成这个初始化赋值之后,name[0]即指向字符串"Illegal day",name[1]指向 "Monday"......。 指针数组也可以用作函数参数。 [例10.34]指针数组作指针型函数的参数。在本例主函数中,定义了一个指针数组name,并对 name 作了初始化赋值。其每个元素都指向一个字符串。然后又以name作为实参调用指针型 函数day_name,在调用时把数组名name赋予形参变量name,输入的整数i作为第二个实参赋 予形参n。在day_ name函数中定义了两个指针变量pp1和pp2,pp1被赋予name[0]的值< 即*name>,pp2被赋予name[n]的值即* 主函数中的指针变量ps。最后输出i和ps的值。 main<>{ static char *name[]={ "Illegal day", "Monday", "Tuesday", "Wednesday", "Thursday", "Friday", "Saturday", "Sunday"}; char *ps; int i; char *day_name printf<"input Day No:n">; scanf<"%d",&i>; if ps=day_name printf<"Day No:%2d-->%sn",i,ps>; 155 / 181 . } char *day_name { char *pp1,*pp2; pp1=*name; pp2=* return< } [例10.35]输入5个国名并按字母顺序排列后输出。现编程如下： #include"string.h" main<>{ void sort void print static char *name[]={ "CHINA","AMERICA","AUSTRALIA", "FRANCE","GERMAN"}; int n=5; sort print } void sort char *pt; int i,j,k; for k=i; for if if pt=name[i]; name[i]=name[k]; name[k]=pt; } } } void print int i; for } 说明： 在以前的例子中采用了普通的排序方法,逐个比较之后交换字符串的位置。交换字符串 的物理位置是通过字符串复制函数完成的。反复的交换将使程序执行的速度很慢,同时由于 各字符串<国名>的长度不同,又增加了存储管理的负担。用指针数组能很好地解决这些问题。 把所有的字符串存放在一个数组中,把这些字符数组的首地址放在一个指针数组中,当需要 交换两个字符串时,只须交换指针数组相应两元素的内容<地址>即可,而不必交换字符串本 身。 156 / 181 . 本程序定义了两个函数,一个名为sort完成排序,其形参为指针数组name,即为待排序 的各字符串数组的指针。形参n为字符串的个数。另一个函数名为print,用于排序后字符 串的输出,其形参与sort的形参相同。主函数main中,定义了指针数组name 并作了初始化 赋值。然后分别调用sort函数和print函数完成排序和输出。值得说明的是在sort函数中, 对两个字符串比较,采用了strcmp函数,strcmp函数允许参与比较的字符串以指针方式出 现。name[k]和name[j]均为指针,因此是合法的。字符串比较后需要交换时,只交换指针数 组元素的值,而不交换具体的字符串,这样将大大减少时间的开销,提高了运行效率。 11.7.2 指向指针的指针 如果一个指针变量存放的又是另一个指针变量的地址,则称这个指针变量为指向指针的 指针变量。 在前面已经介绍过,通过指针访问变量称为间接访问。由于指针变量直接指向变量,所以 称为"单级间址"。而如果通过指向指针的指针变量来访问变量则构成"二级间址"。 从下图可以看到,name是一个指针数组,它的每一个元素是一个指针型数据,其值为地 址。Name是一个数据,它的每一个元素都有相应的地址。数组名name代表该指针数组的首 地址。name+1是mane[i]的地址。name+1就是指向指针型数据的指针〔地址。还可以设置 一个指针变量p,使它指向指针数组元素。P就是指向指针型数据的指针变量。 怎样定义一个指向指针型数据的指针变量呢？如下： char **p; p前面有两个*号,相当于*<*p>。显然*p是指针变量的定义形式,如果没有最前面的*,那就是 定义了一个指向字符数据的指针变量。现在它前面又有一个*号,表示指针变量p是指向一个 字符指针型变量的。*p就是p所指向的另一个指针变量。 从下图可以看到,name是一个指针数组,它的每一个元素是一个指针型数据,其值为地 址。name是一个数组,它的每一个元素都有相应的地址。数组名name代表该指针数组的首 地址。name+1是mane[i]的地址。name+1就是指向指针型数据的指针〔地址。还可以设置 一个指针变量p,使它指向指针数组元素。P就是指向指针型数据的指针变量。如果有： p=name+2; printf<"%on",*p>; printf<"%sn",*p>; 则,第一个printf函数语句输出name[2]的值〔它是一个地址,第二个printf函数语句以字 符串形式〔%s输出字符串"Great Wall"。 [例10.36]使用指向指针的指针。 main<> {char *name[]={"Follow me","BASIC","Great Wall","FORTRAN","Computer desighn"}; char **p; int i; for {p=name+i; printf<"%sn",*p>; } } 说明： p是指向指针的指针变量。 157 / 181 . [例10.37]一个指针数组的元素指向数据的简单例子。 main<> {static int a[5]={1,3,5,7,9}; int *num[5]={&a[0],&a[1],&a[2],&a[3],&a[4]}; int **p,i; p=num; for {printf<"%dt",**p>;p++;} } 说明： 指针数组的元素只能存放地址。 11.7.3 main函数的参数 前面介绍的main函数都是不带参数的。因此main 后的括号都是空括号。实际上,main 函数可以带参数,这个参数可以认为是 main函数的形式参数。Ｃ语言规定main函数的参数 只能有两个,习惯上这两个参数写为argc和argv。因此,main函数的函数头可写为： main Ｃ语言还规定argc<第一个形参>必须是整型变量,argv< 第二个形参>必须是指向字符串的 指针数组。加上形参说明后,main函数的函数头应写为： main 由于main函数不能被其它函数调用,因此不可能在程序内部取得实际值。那么,在何处 把实参值赋予main函数的形参呢? 实际上,main函数的参数值是从操作系统命令行上获得 的。当我们要运行一个可执行文件时,在DOS提示符下键入文件名,再输入实际参数即可把这 些实参传送到main的形参中去。 DOS提示符下命令行的一般形式为： C:>可执行文件名 参数 参数……; 但是应该特别注意的是,main 的两个形参和命令行中的参数在位置上不是一一对应的。 因为,main的形参只有二个,而命令行中的参数个数原则上未加限制。argc参数表示了命令 行中参数的个数<注意：文件名本身也算一个参数>,argc的值是在输入命令行时由系统按实 际参数的个数自动赋予的。 例如有命令行为： C:>E24 BASIC foxpro FORTRAN 由于文件名E24本身也算一个参数,所以共有4个参数,因此argc取得的值为4。argv参数 是字符串指针数组,其各元素值为命令行中各字符串<参数均按字符串处理>的首地址。 指针 数组的长度即为参数个数。数组元素初值由系统自动赋予。其表示如图所示： [例10.38] main while printf<"%sn",*++argv>; } 本例是显示命令行中输入的参数。如果上例的可执行文件名为,存放在A驱动 器的盘内。因此输入的命令行为： C:>a:e24 BASIC foxpro FORTRAN 158 / 181 . 则运行结果为： BASIC foxpro FORTRAN 该行共有4个参数,执行main时,argc的初值即为4。argv的4个元素分为4个字符串 的首地址。执行while语句,每循环一次argv值减1,当argv等于1时停止循环,共循环三 次,因此共可输出三个参数。在printf函数中,由于打印项*++argv是先加1再打印, 故第 一次打印的是argv[1]所指的字符串BASIC。第二、三次循环分别打印后二个字符串。而参 数e24是文件名,不必输出。 11.8 有关指针的数据类型和指针运算的小结 11.8.1 有关指针的数据类型的小结 定义 int i; int *p int a[n]; int *p[n]; int <*p>[n]; int f<>; int *p<>; int <*p><>; int **p; 含义 定义整型变量i p为指向整型数据的指针变量 定义整型数组a,它有n个元素 定义指针数组p,它由n个指向整型数据的指针元素组成 p为指向含n个元素的一维数组的指针变量 f为带回整型函数值的函数 p为带回一个指针的函数,该指针指向整型数据 p为指向函数的指针,该函数返回一个整型值 P是一个指针变量,它指向一个指向整型数据的指针变量 11.8.2 指针运算的小结 现把全部指针运算列出如下： 1) 指针变量加〔减一个整数： 例如：p++、p--、p+i、p-i、p+=i、p-=i 一个指针变量加〔减一个整数并不是简单地将原值加〔减一个整数,而是将该指针变量 的原值〔是一个地址和它指向的变量所占用的内存单元字节数加〔减。 2) 指针变量赋值：将一个变量的地址赋给一个指针变量。 p=&a; <将变量a的地址赋给p> p=array; <将数组array的首地址赋给p> p=&array[i]; <将数组array第i个元素的地址赋给p> p=max; p1=p2; 注意：不能如下： p=1000; 3) 指针变量可以有空值,即该指针变量不指向任何变量： p=NULL; 159 / 181 . 4) 两个指针变量可以相减：如果两个指针变量指向同一个数组的元素,则两个指针变量值 之差是两个指针之间的元素个数。 5) 两个指针变量比较：如果两个指针变量指向同一个数组的元素,则两个指针变量可以进 行比较。指向前面的元素的指针变量"小于"指向后面的元素的指针变量。 11.8.3 void指针类型 ANSI新标准增加了一种"void"指针类型,即可以定义一个指针变量,但不指定它是指向哪一 种类型数据。 11结构体与共用体160 11.1定义一个结构的一般形式160 11.2结构类型变量的说明161 11.3结构变量成员的表示方法163 11.4结构变量的赋值163 11.5结构变量的初始化164 11.6结构数组的定义164 11.7结构指针变量的说明和使用166 指向结构变量的指针166 指向结构数组的指针168 结构指针变量作函数参数168 11.8动态存储分配170 11.9链表的概念171 11.10枚举类型173 枚举类型的定义和枚举变量的说明173 枚举类型变量的赋值和使用173 11.11类型定义符typedef175 12 结构体与共用体 12.1 定义一个结构的一般形式 在实际问题中,一组数据往往具有不同的数据类型。例如,在学生登记表中,姓名应为字 符型；学号可为整型或字符型；年龄应为整型；性别应为字符型；成绩可为整型或实型。 显 然不能用一个数组来存放这一组数据。因为数组中各元素的类型和长度都必须一致,以便于 编译系统处理。为了解决这个问题,Ｃ语言中给出了另一种构造数据类型——"结构 〔structure"或叫"结构体"。 它相当于其它高级语言中的记录。"结构"是一种构造类型, 它是由若干"成员"组成的。每一个成员可以是一个基本数据类型或者又是一个构造类型。结 构既是一种"构造"而成的数据类型,那么在说明和使用之前必须先定义它,也就是构造它。如 同在说明和调用函数之前要先定义函数一样。 定义一个结构的一般形式为： struct 结构名 160 / 181 . {成员表列}; 成员表列由若干个成员组成,每个成员都是该结构的一个组成部分。对每个成员也必须 作类型说明,其形式为： 类型说明符 成员名; 成员名的命名应符合标识符的书写规定。例如： struct stu { int num; char name[20]; char sex; float score; }; 在这个结构定义中,结构名为stu,该结构由4个成员组成。第一个成员为num,整型变量； 第二个成员为name,字符数组；第三个成员为sex,字符变量；第四个成员为score,实型变 量。应注意在括号后的分号是不可少的。结构定义之后,即可进行变量说明。凡说明为结构 stu的变量都由上述4个成员组成。由此可见, 结构是一种复杂的数据类型,是数目固定,类 型不同的若干有序变量的集合。 12.2 结构类型变量的说明 说明结构变量有以下三种方法。以上面定义的stu为例来加以说明。 1. 先定义结构,再说明结构变量。 如： struct stu { int num; char name[20]; char sex; float score; }; struct stu boy1,boy2; 说明了两个变量boy1和boy2为stu结构类型。也可以用宏定义使一个符号常量来表示 一个结构类型。 例如： #define STU struct stu STU { int num; char name[20]; char sex; float score; }; STU boy1,boy2; 2. 在定义结构类型的同时说明结构变量。 161 / 181 . 例如： struct stu { int num; char name[20]; char sex; float score; }boy1,boy2; 这种形式的说明的一般形式为： struct 结构名 { 成员表列 }变量名表列; 3. 直接说明结构变量。 例如： struct { int num; char name[20]; char sex; float score; }boy1,boy2; 这种形式的说明的一般形式为： struct { 成员表列 }变量名表列; 第三种方法与第二种方法的区别在于第三种方法中省去了结构名,而直接给出结构变 量。三种方法中说明的boy1,boy2变量都具有下图所示的结构。 说明了boy1,boy2变量为stu类型后,即可向这两个变量中的各个成员赋值。在上述stu 结构定义中,所有的成员都是基本数据类型或数组类型。 成员也可以又是一个结构,即构成了嵌套的结构。例如,下图给出了另一个数据结构。 按图可给出以下结构定义： struct date { int month; int day; int year; }; struct{ int num; char name[20]; char sex; struct date birthday; 162 / 181 . float score; }boy1,boy2; 首先定义一个结构date,由month<月>、day<日>、year<年> 三个成员组成。 在定义并 说明变量 boy1 和 boy2 时,其中的成员birthday被说明为data结构类型。成员名可与程 序中其它变量同名,互不干扰。 12.3 结构变量成员的表示方法 在程序中使用结构变量时,往往不把它作为一个整体来使用。在ANSI C中除了允许具有 相同类型的结构变量相互赋值以外,一般对结构变量的使用,包括赋值、输入、输出、运算等 都是通过结构变量的成员来实现的。 表示结构变量成员的一般形式是： 结构变量名.成员名 例如： 即第一个人的学号 即第二个人的性别 如果成员本身又是一个结构则必须逐级找到最低级的成员才能使用。 例如： 即第一个人出生的月份成员可以在程序中单独使用,与普通变量完全相同。 12.4 结构变量的赋值 结构变量的赋值就是给各成员赋值。可用输入语句或赋值语句来完成。 [例11.1]给结构变量赋值并输出其值。 main<> { struct stu { int num; char *name; char sex; float score; } boy1,boy2; =102; ="Zhang ping"; printf<"input sex and scoren">; scanf<"%c %f",&,&>; boy2=boy1; printf<"Number=%dnName=%sn",,>; printf<"Sex=%cnScore=%fn",,>; } 本程序中用赋值语句给num和name两个成员赋值,name是一个字符串指针变量。用 scanf函数动态地输入sex和score成员值,然后把boy1的所有成员的值整体赋予boy2。最 163 / 181 . 后分别输出boy2的各个成员值。本例表示了结构变量的赋值、输入和输出的方法。 12.5 结构变量的初始化 和其他类型变量一样,对结构变量可以在定义时进行初始化赋值。 [例11.2]对结构变量初始化。 main<> { struct stu /*定义结构*/ { int num; char *name; char sex; float score; }boy2,boy1={102,"Zhang ping",'M',78.5}; boy2=boy1; printf<"Number=%dnName=%sn",,>; printf<"Sex=%cnScore=%fn",,>; } 本例中,boy2,boy1均被定义为外部结构变量,并对boy1作了初始化赋值。在main函数 中,把boy1的值整体赋予boy2,然后用两个printf语句输出boy2各成员的值。 12.6 结构数组的定义 数组的元素也可以是结构类型的。因此可以构成结构型数组。结构数组的每一个元素都 是具有相同结构类型的下标结构变量。在实际应用中,经常用结构数组来表示具有相同数据 结构的一个群体。如一个班的学生档案,一个车间职工的工资表等。 方法和结构变量相似,只需说明它为数组类型即可。 例如： struct stu { int num; char *name; char sex; float score; }boy[5]; 定义了一个结构数组boy,共有5个元素,boy[0]～boy[4]。每个数组元素都具有struct stu的结构形式。对结构数组可以作初始化赋值。 例如： struct stu { int num; char *name; 164 / 181 . char sex; float score; }boy[5]={ {101,"Li ping","M",45}, {102,"Zhang ping","M",62.5}, {103,"He fang","F",92.5}, {104,"Cheng ling","F",87}, {105,"Wang ming","M",58}; } 当对全部元素作初始化赋值时,也可不给出数组长度。 [例11.3]计算学生的平均成绩和不及格的人数。 struct stu { int num; char *name; char sex; float score; }boy[5]={ {101,"Li ping",'M',45}, {102,"Zhang ping",'M',62.5}, {103,"He fang",'F',92.5}, {104,"Cheng ling",'F',87}, {105,"Wang ming",'M',58}, }; main<> { int i,c=0; float ave,s=0; for { s+=boy[i].score; if } printf<"s=%fn",s>; ave=s/5; printf<"average=%fncount=%dn",ave,c>; } 本例程序中定义了一个外部结构数组boy,共5个元素,并作了初始化赋值。在main函 数中用for语句逐个累加各元素的score 成员值存于s之中,如score的值小于60<不及格> 即计数器C加1,循环完毕后计算平均成绩,并输出全班总分,平均分及不及格人数。 [例11.4]建立同学通讯录 #include"stdio.h" #define NUM 3 struct mem 165 / 181 . { char name[20]; char phone[10]; }; main<> { struct mem man[NUM]; int i; for { printf<"input name:n">; gets printf<"input phone:n">; gets } printf<"nametttphonenn">; for printf<"%sttt%sn",man[i].name,man[i].phone>; } 本程序中定义了一个结构mem,它有两个成员name和phone用来表示姓名和电话号码。 在主函数中定义man为具有mem 类型的结构数组。在for语句中,用gets函数分别输入各 个元素中两个成员的值。然后又在for语句中用printf语句输出各元素中两个成员值。 12.7 结构指针变量的说明和使用 12.7.1 指向结构变量的指针 一个指针变量当用来指向一个结构变量时,称之为结构指针变量。结构指针变量中的值 是所指向的结构变量的首地址。通过结构指针即可访问该结构变量,这与数组指针和函数指 针的情况是相同的。 结构指针变量说明的一般形式为： struct 结构名 *结构指针变量名 例如,在前面的例题中定义了stu这个结构,如要说明一个指向stu的指针变量pstu,可 写为： struct stu *pstu; 当然也可在定义stu结构时同时说明pstu。与前面讨论的各类指针变量相同,结构指针 变量也必须要先赋值后才能使用。 赋值是把结构变量的首地址赋予该指针变量,不能把结构名赋予该指针变量。如果boy 是被说明为stu类型的结构变量,则： pstu=&boy 是正确的,而： pstu=&stu 是错误的。 166 / 181 . 结构名和结构变量是两个不同的概念,不能混淆。结构名只能表示一个结构形式,编译系 统并不对它分配内存空间。只有当某变量被说明为这种类型的结构时,才对该变量分配存储 空间。因此上面&stu这种写法是错误的,不可能去取一个结构名的首地址。有了结构指针变 量,就能更方便地访问结构变量的各个成员。 其访问的一般形式为： <*结构指针变量>.成员名 或为： 结构指针变量->成员名 例如： <*pstu>.num 或者： pstu->num 应该注意<*pstu>两侧的括号不可少,因为成员符"."的优先级高于"*"。如去掉括号写作 *则等效于*<>,这样,意义就完全不对了。 下面通过例子来说明结构指针变量的具体说明和使用方法。 [例11.5] struct stu { int num; char *name; char sex; float score; } boy1={102,"Zhang ping",'M',78.5},*pstu; main<> { pstu=&boy1; printf<"Number=%dnName=%sn",,>; printf<"Sex=%cnScore=%fnn",,>; printf<"Number=%dnName=%sn",<*pstu>.num,<*pstu>.name>; printf<"Sex=%cnScore=%fnn",<*pstu>.sex,<*pstu>.score>; printf<"Number=%dnName=%sn",pstu->num,pstu->name>; printf<"Sex=%cnScore=%fnn",pstu->sex,pstu->score>; } 本例程序定义了一个结构stu,定义了stu类型结构变量boy1并作了初始化赋值,还定 义了一个指向stu类型结构的指针变量pstu。在main函数中,pstu被赋予boy1的地址,因 此pstu指向boy1。然后在printf语句内用三种形式输出boy1的各个成员值。从运行结果 可以看出： 结构变量.成员名 <*结构指针变量>.成员名 结构指针变量->成员名 这三种用于表示结构成员的形式是完全等效的。 167 / 181 . 12.7.2 指向结构数组的指针 指针变量可以指向一个结构数组,这时结构指针变量的值是整个结构数组的首地址。结 构指针变量也可指向结构数组的一个元素,这时结构指针变量的值是该结构数组元素的首地 址。 设ps为指向结构数组的指针变量,则ps也指向该结构数组的0号元素,ps+1指向1号 元素,ps+i则指向i号元素。这与普通数组的情况是一致的。 [例11.6]用指针变量输出结构数组。 struct stu { int num; char *name; char sex; float score; }boy[5]={ {101,"Zhou ping",'M',45}, {102,"Zhang ping",'M',62.5}, {103,"Liou fang",'F',92.5}, {104,"Cheng ling",'F',87}, {105,"Wang ming",'M',58}, }; main<> { struct stu *ps; printf<"NotNametttSextScoretn">; for printf<"%dt%stt%ct%ftn",ps->num,ps->name,ps->sex,ps->score>; } 在程序中,定义了stu结构类型的外部数组boy并作了初始化赋值。在main函数内定义 ps为指向stu类型的指针。在循环语句for的表达式1中,ps被赋予boy的首地址,然后循 环5次,输出boy数组中各成员值。 应该注意的是,一个结构指针变量虽然可以用来访问结构变量或结构数组元素的成员, 但是,不能使它指向一个成员。也就是说不允许取一个成员的地址来赋予它。因此,下面的赋 值是错误的。 ps=&boy[1].sex; 而只能是： ps=boy;<赋予数组首地址> 或者是： ps=&boy[0];<赋予0号元素首地址> 12.7.3 结构指针变量作函数参数 在ANSI C标准中允许用结构变量作函数参数进行整体传送。但是这种传送要将全部成 168 / 181 . 员逐个传送,特别是成员为数组时将会使传送的时间和空间开销很大,严重地降低了程序的 效率。因此最好的办法就是使用指针,即用指针变量作函数参数进行传送。这时由实参传向 形参的只是地址,从而减少了时间和空间的开销。 [例11.7]计算一组学生的平均成绩和不及格人数。用结构指针变量作函数参数编程。 struct stu { int num; char *name; char sex; float score;}boy[5]={ {101,"Li ping",'M',45}, {102,"Zhang ping",'M',62.5}, {103,"He fang",'F',92.5}, {104,"Cheng ling",'F',87}, {105,"Wang ming",'M',58}, }; main<> { struct stu *ps; void ave ps=boy; ave } void ave { int c=0,i; float ave,s=0; for { s+=ps->score; if } printf<"s=%fn",s>; ave=s/5; printf<"average=%fncount=%dn",ave,c>; } 本程序中定义了函数ave,其形参为结构指针变量ps。boy被定义为外部结构数组,因此 在整个源程序中有效。在main函数中定义说明了结构指针变量ps,并把boy的首地址赋予 它,使ps指向boy数组。然后以ps作实参调用函数ave。在函数ave中完成计算平均成绩 和统计不及格人数的工作并输出结果。 由于本程序全部采用指针变量作运算和处理,故速度更快,程序效率更高。 169 / 181 . 12.8 动态存储分配 在数组一章中,曾介绍过数组的长度是预先定义好的,在整个程序中固定不变。Ｃ语言中 不允许动态数组类型。 例如： int n; scanf<"%d",&n>; int a[n]; 用变量表示长度,想对数组的大小作动态说明,这是错误的。但是在实际的编程中,往往 会发生这种情况,即所需的内存空间取决于实际输入的数据,而无法预先确定。对于这种问题, 用数组的办法很难解决。为了解决上述问题,Ｃ语言提供了一些内存管理函数,这些内存管理 函数可以按需要动态地分配内存空间,也可把不再使用的空间回收待用,为有效地利用内存 资源提供了手段。 常用的内存管理函数有以下三个： 1. 分配内存空间函数malloc 调用形式： <类型说明符*>malloc 功能：在内存的动态存储区中分配一块长度为"size"字节的连续区域。函数的返回值为 该区域的首地址。 "类型说明符"表示把该区域用于何种数据类型。 <类型说明符*>表示把返回值强制转换为该类型指针。 "size"是一个无符号数。 例如： pc= 表示分配100个字节的内存空间,并强制转换为字符数组类型,函数的返回值为指向该 字符数组的指针,把该指针赋予指针变量pc。 2. 分配内存空间函数 calloc calloc 也用于分配内存空间。 调用形式： <类型说明符*>calloc 功能：在内存动态存储区中分配n块长度为"size"字节的连续区域。函数的返回值 为该区域的首地址。 <类型说明符*>用于强制类型转换。 calloc函数与malloc 函数的区别仅在于一次可以分配n块区域。 例如： ps= 其中的sizeof 度分配2块连续区域,强制转换为stu类型,并把其首地址赋予指针变量ps。 2. 释放内存空间函数free 调用形式： free 功能：释放ptr所指向的一块内存空间,ptr是一个任意类型的指针变量,它指向被释放 区域的首地址。被释放区应是由malloc或calloc函数所分配的区域。 170 / 181 . [例11.8]分配一块区域,输入一个学生数据。 main<> { struct stu { int num; char *name; char sex; float score; } *ps; ps= ps->num=102; ps->name="Zhang ping"; ps->sex='M'; ps->score=62.5; printf<"Number=%dnName=%sn",ps->num,ps->name>; printf<"Sex=%cnScore=%fn",ps->sex,ps->score>; free } 本例中,定义了结构stu,定义了stu类型指针变量ps。然后分配一块stu大内存区,并 把首地址赋予ps,使ps指向该区域。再以ps为指向结构的指针变量对各成员赋值,并用 printf输出各成员值。最后用free函数释放ps指向的内存空间。整个程序包含了申请内 存空间、使用内存空间、释放内存空间三个步骤,实现存储空间的动态分配。 12.9 链表的概念 在例7.8中采用了动态分配的办法为一个结构分配内存空间。每一次分配一块空间可用 来存放一个学生的数据,我们可称之为一个结点。有多少个学生就应该申请分配多少块内存 空间,也就是说要建立多少个结点。当然用结构数组也可以完成上述工作,但如果预先不能准 确把握学生人数,也就无法确定数组大小。而且当学生留级、退学之后也不能把该元素占用 的空间从数组中释放出来。 用动态存储的方法可以很好地解决这些问题。有一个学生就分配一个结点,无须预先确 定学生的准确人数,某学生退学,可删去该结点,并释放该结点占用的存储空间。从而节约了 宝贵的内存资源。另一方面,用数组的方法必须占用一块连续的内存区域。而使用动态分配 时,每个结点之间可以是不连续的<结点内是连续的>。结点之间的联系可以用指针实现。 即 在结点结构中定义一个成员项用来存放下一结点的首地址,这个用于存放地址的成员,常把 它称为指针域。 可在第一个结点的指针域内存入第二个结点的首地址,在第二个结点的指针域内又存放 第三个结点的首地址,如此串连下去直到最后一个结点。最后一个结点因无后续结点连接, 其指针域可赋为0。这样一种连接方式,在数据结构中称为"链表"。 下图为最一简单链表的示意图。 图中,第0个结点称为头结点,它存放有第一个结点的首地址,它没有数据,只是一个指 针变量。以下的每个结点都分为两个域,一个是数据域,存放各种实际的数据,如学号num,姓 名name,性别sex和成绩score等。另一个域为指针域,存放下一结点的首地址。链表中的 171 / 181 . 每一个结点都是同一种结构类型。 例如,一个存放学生学号和成绩的结点应为以下结构： struct stu { int num; int score; struct stu *next; } 前两个成员项组成数据域,后一个成员项next构成指针域,它是一个指向stu类型结构 的指针变量。 链表的基本操作对链表的主要操作有以下几种： 1. 建立链表； 2. 结构的查找与输出； 3. 插入一个结点； 4. 删除一个结点； 下面通过例题来说明这些操作。 [例11.9]建立一个三个结点的链表,存放学生数据。为简单起见, 我们假定学生数据结构中 只有学号和年龄两项。可编写一个建立链表的函数creat。程序如下： #define NULL 0 #define TYPE struct stu #define LEN sizeof struct stu { int num; int age; struct stu *next; }; TYPE *creat { struct stu *head,*pf,*pb; int i; for { pb= printf<"input Number and Agen">; scanf<"%d%d",&pb->num,&pb->age>; if pf=head=pb; else pf->next=pb; pb->next=NULL; pf=pb; } return
}
在函数外首先用宏定义对三个符号常量作了定义。这里用 TYPE表示struct stu,用LEN
172 / 181
.
表示sizeof
构stu定义为外部类型,程序中的各个函数均可使用该定义。
creat函数用于建立一个有n个结点的链表,它是一个指针函数,它返回的指针指向stu
结构。在creat函数内定义了三个stu结构的指针变量。head为头指针,pf为指向两相邻结
点的前一结点的指针变量。pb为后一结点的指针变量。
12.10 枚举类型
在实际问题中,有些变量的取值被限定在一个有限的范围内。例如,一个星期内只有七天,
一年只有十二个月,一个班每周有六门课程等等。如果把这些量说明为整型,字符型或其它类
型显然是不妥当的。为此,Ｃ语言提供了一种称为"枚举"的类型。在"枚举"类型的定义中列
举出所有可能的取值,被说明为该"枚举"类型的变量取值不能超过定义的范围。应该说明的
是,枚举类型是一种基本数据类型,而不是一种构造类型,因为它不能再分解为任何基本类
型。
12.10.1 枚举类型的定义和枚举变量的说明
1. 枚举的定义枚举类型定义的一般形式为：
enum 枚举名{ 枚举值表 };
在枚举值表中应罗列出所有可用值。这些值也称为枚举元素。
例如：
该枚举名为weekday,枚举值共有7个,即一周中的七天。凡被说明为weekday类型变量
的取值只能是七天中的某一天。
2. 枚举变量的说明
如同结构和联合一样,枚举变量也可用不同的方式说明,即先定义后说明,同时定义
说明或直接说明。
设有变量a,b,c被说明为上述的weekday,可采用下述任一种方式：
enum weekday{ sun,mou,tue,wed,thu,fri,sat };
enum weekday a,b,c;
或者为：
enum weekday{ sun,mou,tue,wed,thu,fri,sat }a,b,c;
或者为：
enum { sun,mou,tue,wed,thu,fri,sat }a,b,c;
12.10.2 枚举类型变量的赋值和使用
枚举类型在使用中有以下规定：
1. 枚举值是常量,不是变量。不能在程序中用赋值语句再对它赋值。
例如对枚举weekday的元素再作以下赋值：
sun=5;
mon=2;
sun=mon;
173 / 181
.
都是错误的。
2. 枚举元素本身由系统定义了一个表示序号的数值,从0开始顺序定义为0,1,2…。如
在weekday中,sun值为0,mon值为1,…,sat值为6。
[例11.10]
main<>{
enum weekday
{ sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat } a,b,c;
a=sun;
b=mon;
c=tue;
printf<"%d,%d,%d",a,b,c>;
}
说明：
只能把枚举值赋予枚举变量,不能把元素的数值直接赋予枚举变量。如：
a=sum;
b=mon;
是正确的。而：
a=0;
b=1;
是错误的。如一定要把数值赋予枚举变量,则必须用强制类型转换。
如：
a=
其意义是将顺序号为2的枚举元素赋予枚举变量a,相当于：
a=tue;
还应该说明的是枚举元素不是字符常量也不是字符串常量,使用时不要加单、双引号。
[例11.11]
main<>{
enum body
{ a,b,c,d } month[31],j;
int i;
j=a;
for
month[i]=j;
j++;
if
}
for
switch
{
case a:printf<" %2d %ct",i,'a'>; break;
case b:printf<" %2d %ct",i,'b'>; break;
case c:printf<" %2d %ct",i,'c'>; break;
case d:printf<" %2d %ct",i,'d'>; break;
default:break;
174 / 181
.
}
}
printf<"n">;
}
12.11 类型定义符typedef
Ｃ语言不仅提供了丰富的数据类型,而且还允许由用户自己定义类型说明符,也就是说
允许由用户为数据类型取"别名"。类型定义符typedef即可用来完成此功能。例如,有整型
量a,b,其说明如下：
int a,b;
其中int是整型变量的类型说明符。int的完整写法为integer,为了增加程序的可读性,可
把整型说明符用typedef定义为：
typedef int INTEGER
这以后就可用INTEGER来代替int作整型变量的类型说明了。
例如：
INTEGER a,b;
它等效于：
int a,b;
用typedef定义数组、指针、结构等类型将带来很大的方便,不仅使程序书写简单而且
使意义更为明确,因而增强了可读性。
例如：
typedef char NAME[20]; 表示NAME是字符数组类型,数组长度为20。然后可
用NAME 说明变量,如：
NAME a1,a2,s1,s2;
完全等效于：
char a1[20],a2[20],s1[20],s2[20]
又如：
typedef struct stu
{ char name[20];
int age;
char sex;
} STU;
定义STU表示stu的结构类型,然后可用STU来说明结构变量：
STU body1,body2;
typedef定义的一般形式为：
typedef 原类型名 新类型名
其中原类型名中含有定义部分,新类型名一般用大写表示,以便于区别。
有时也可用宏定义来代替typedef的功能,但是宏定义是由预处理完成的,而typedef
则是在编译时完成的,后者更为灵活方便。
12位运算176
12.1位运算符Ｃ语言提供了六种位运算符：176
按位与运算176
按位或运算177
175 / 181
.
按位异或运算177
求反运算177
左移运算177
右移运算178
12.2位域〔位段178
12.3本章小结180
13 位运算
前面介绍的各种运算都是以字节作为最基本位进行的。 但在很多系统程序中常要求在
位
样用来编写系统程序。
13.1 位运算符Ｃ语言提供了六种位运算符：
& 按位与
| 按位或
^ 按位异或
~ 取反
<< 左移
>> 右移
13.1.1 按位与运算
按位与运算符"&"是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相与。
只有对应的两个二进位均为1时,结果位才为1,否则为0。参与运算的数以补码方式出
现。
例如：9&5可写算式如下：
00001001 <9的二进制补码>
&00000101 <5的二进制补码>
00000001 <1的二进制补码>
可见9&5=1。
按位与运算通常用来对某些位清0或保留某些位。例如把a 的高八位清 0 ,保留低八
位,可作a&255运算< 255 的二进制数为1111>。
[例12.1]
main<>{
int a=9,b=5,c;
c=a&b;
printf<"a=%dnb=%dnc=%dn",a,b,c>;
}
176 / 181
.
13.1.2 按位或运算
按位或运算符"|"是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相或。只要
对应的二个二进位有一个为1时,结果位就为1。参与运算的两个数均以补码出现。
例如：9|5可写算式如下：
00001001
|00000101
00001101 <十进制为13>可见9|5=13
[例12.2]
main<>{
int a=9,b=5,c;
c=a|b;
printf<"a=%dnb=%dnc=%dn",a,b,c>;
}
13.1.3 按位异或运算
按位异或运算符"^"是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相异或,
当两对应的二进位相异时,结果为1。参与运算数仍以补码出现,例如9^5可写成算式如下：
00001001
^00000101
00001100 <十进制为12>
[例12.3]
main<>{
int a=9;
a=a^5;
printf<"a=%dn",a>;
}
13.1.4 求反运算
求反运算符～为单目运算符,具有右结合性。其功能是对参与运算的数的各二进位按位
求反。
例如～9的运算为：
13.1.5 左移运算
左移运算符"<<"是双目运算符。其功能把"<< "左边的运算数的各二进位全部左移若干
位,由"<<"右边的数指定移动的位数,高位丢弃,低位补0。
例如：
a<<4
177 / 181
.
指把a的各二进位向左移动4位。如a=00000011<十进制3>,左移4位后为00110000<十进
制48>。
13.1.6 右移运算
右移运算符">>"是双目运算符。其功能是把">> "左边的运算数的各二进位全部右移若干
位,">>"右边的数指定移动的位数。
例如：
设 a=15,
a>>2
表示把000001111右移为00000011<十进制3>。
应该说明的是,对于有符号数,在右移时,符号位将随同移动。当为正数时,最高位补0,
而为负数时,符号位为1,最高位是补0或是补1 取决于编译系统的规定。Turbo C和很多系
统规定为补1。
[例12.4]
main<>{
unsigned a,b;
printf<"input a number: ">;
scanf<"%d",&a>;
b=a>>5;
b=b&15;
printf<"a=%dtb=%dn",a,b>;
}
请再看一例!
[例12.5]
main<>{
char a='a',b='b';
int p,c,d;
p=a;
p=
d=p&0xff;
c=
printf<"a=%dnb=%dnc=%dnd=%dn",a,b,c,d>;
}
13.2 位域〔位段
有些信息在存储时,并不需要占用一个完整的字节,而只需占几个或一个二进制位。例如
在存放一个开关量时,只有0和1两种状态,用一位二进位即可。为了节省存储空间,并使处
理简便,Ｃ语言又提供了一种数据结构,称为"位域"或"位段"。
所谓"位域"是把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域,并说明每个区域的位数。
每个域有一个域名,允许在程序中按域名进行操作。这样就可以把几个不同的对象用一个字
节的二进制位域来表示。
178 / 181
.
1. 位域的定义和位域变量的说明
位域定义与结构定义相仿,其形式为：
struct 位域结构名
{ 位域列表 };
其中位域列表的形式为：
类型说明符 位域名：位域长度
例如：
struct bs
{
int a:8;
int b:2;
int c:6;
};
位域变量的说明与结构变量说明的方式相同。 可采用先定义后说明,同时定义说明或者
直接说明这三种方式。
例如：
struct bs
{
int a:8;
int b:2;
int c:6;
}data;
说明data为bs变量,共占两个字节。其中位域a占8位,位域b占2位,位域c占6位。
对于位域的定义尚有以下几点说明：
1) 一个位域必须存储在同一个字节中,不能跨两个字节。如一个字节所剩空间不够存
放另一位域时,应从下一单元起存放该位域。也可以有意使某位域从下一单元开始。
例如：
struct bs
{
unsigned a:4
unsigned :0 /*空域*/
unsigned b:4 /*从下一单元开始存放*/
unsigned c:4
}
在这个位域定义中,a占第一字节的4位,后4位填0表示不使用,b从第二字节开始,
占用4位,c占用4位。
2) 由于位域不允许跨两个字节,因此位域的长度不能大于一个字节的长度,也就是说
不能超过8位二进位。
3) 位域可以无位域名,这时它只用来作填充或调整位置。无名的位域是不能使用的。
例如：
struct k
{
int a:1
int :2 /*该2位不能使用*/
179 / 181
.
int b:3
int c:2
};
从以上分析可以看出,位域在本质上就是一种结构类型,不过其成员是按二进位分配的。
2. 位域的使用
位域的使用和结构成员的使用相同,其一般形式为：
位域变量名·位域名
位域允许用各种格式输出。
[例12.6]
main<>{
struct bs
{
unsigned a:1;
unsigned b:3;
unsigned c:4;
} bit,*pbit;
bit.a=1;
bit.b=7;
bit.c=15;
printf<"%d,%d,%dn",bit.a,bit.b,bit.c>;
pbit=&bit;
pbit->a=0;
pbit->b&=3;
pbit->c|=1;
printf<"%d,%d,%dn",pbit->a,pbit->b,pbit->c>;
}
上例程序中定义了位域结构bs,三个位域为a,b,c。说明了bs类型的变量bit和指向
bs类型的指针变量pbit。这表示位域也是可以使用指针的。程序的9、10、11三行分别给
三个位域赋值<应注意赋值不能超过该位域的允许范围>。程序第12行以整型量格式输出三
个域的内容。第13行把位域变量bit的地址送给指针变量pbit。第14行用指针方式给位
域a重新赋值,赋为0。第15行使用了复合的位运算符"&=",该行相当于：
pbit->b=pbit->b&3
位域b中原有值为7,与3作按位与运算的结果为3<111&011=011,十进制值为3>。同样,程
序第16行中使用了复合位运算符"|=",相当于：
pbit->c=pbit->c|1
其结果为15。程序第17行用指针方式输出了这三个域的值。
13.3 本章小结
1. 位运算是Ｃ语言的一种特殊运算功能, 它是以二进制位为单位进行运算的。位运算
符只有逻辑运算和移位运算两类。位运算符可以与赋值符一起组成复合赋值符。如
&=,|=,^=,>>=,<<=等。
2. 利用位运算可以完成汇编语言的某些功能,如置位,位清零,移位等。还可进行数据
的压缩存储和并行运算。
180 / 181
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3. 位域在本质上也是结构类型,不过它的成员按二进制位分配内存。其定义、说明及
使用的方式都与结构相同。
4. 位域提供了一种手段,使得可在高级语言中实现数据的压缩,节省了存储空间,同时
也提高了程序的效率。
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