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C语言 第八章 函数、指针与宏

简介: 一、函数 函数是一个包含完成一定功能的执行代码段。我们可以把函数看成一个"黑盒子", 你只要将数据送进去就能得到结果, 而函数内部究竟是如何工作的的, 外部程序是不知道的。外部程序所知道的仅限于输入给函数什么以及函数输出什么。
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一、函数

函数是一个包含完成一定功能的执行代码段。我们可以把函数看成一个"黑盒子", 你只要将数据送进去就能得到结果, 而函数内部究竟是如何工作的的, 外部程序是不知道的。外部程序所知道的仅限于输入给函数什么以及函数输出什么。函数提供了编制程序的手段,使之容易读、写、理解、排除错误、修改和维护。 

计算1-n的和

#include "stdio.h"
void main()
{
    //write once only once 只写一次
    int i,s=0;
    
    for(i=1;i<=100;i++)
    {
        s+=i;
    }
    printf("%d \n",s);
    
    s=0;
    for(i=1;i<=80;i++)
    {
        s+=i;
    } 
    printf("%d \n",s);
    
    s=0;
    for(i=1;i<=555;i++)
    {
        s+=i;
    } 
    printf("%d \n",s);
}

 

违背“write once only once 只写一次”原则,重复。

#include "stdio.h"

/*
函数定义
int 表示函数的返回值(return),没返回值void
sum 表示函数的名称,符合变量命名
(int n) 参数列表,可以有0-n个
*/
int sum(int n)
{
    return n+1;
}

void main()
{
    int x=sum(100);
    x=sum(x);
    printf("%d \n",x);  //函数调用
    printf("%d \n",sum(9));
}

102

10

#include "stdio.h"

/*
函数定义
int 表示函数的返回值(return),没返回值void
sum 表示函数的名称,符合变量命名
(int n) 参数列表,可以有0-n个
*/
int sum(int n)
{
    int i,s=0;
    for(i=1;i<=n;i++)
    {
        s+=i;
    }
    return s;
}

void main()
{
    printf("%d \n",sum(100));
    printf("%d \n",sum(80));
    printf("%d \n",sum(555));
}

 

1.1、内置函数

内置函数是指像printf、scanf这类的系统库函数,在编译的过程中,编译器会根据包含的头文件查找相应的库进行连接编译,如果没有包含头文件的话,系统里面有很多库文件,编译器就无法找到对应的文件进行编译。内置函数有许多,可以参考《C语言标准库函数大全.chm》

1.2、自定义函数

1.2.1、函数定义语法

       函数类型  函数名(类型 参数名,类型 参数名...)
      {
          函数体;
       }  

void show(char c)
{
    printf("%c\n",c);
}

1.2.2、函数调用

void main()
{
    show('a');
    show('b');
    show('c');
}

 write once only once

#include "stdio.h"

//定义函数
//int 表示函数的返回值,无返回值void,return返回值
//sum 表示函数名称,与变量命名规则相同
//int n表示参数,可以有0-n个,形参
int sum(int n)
{
    int s=0,i;
    for(i=1;i<=n;i++)
    {
        s+=i;
    }
    return s;
}

void p(int n){
  printf("%d \t",n);
}

void l()
{
    printf("\n");
}

void main()
{
    p(sum(100));
    l();
    p(sum(300));
    l();
    p(sum(1000));
}

1.3、递归

函数直接或间接的调用自己叫递归。

int f(int n)
{
    if(n==1) return 1;
    return f(n-1)+n;
}

void main()
{
    printf("%d",f(100));
}

 

5050

f(n)=f(n-1)+n;

斐波那契数列(Fibonacci sequence),又称黄金分割数列

//1 1 2 3 5 8 13 21 34
/* function
f(n)
f(5)=5
f(6)=8
f(7)=13
f(n)=f(n-1)+f(n-2)
f(7)=f(6)+f(5)
13=8+5
*/
int f(int n)  //n第几位
{
    if(n==1 || n==2) return 1;
    return f(n-1)+f(n-2);
}


void main()
{
    printf("%d",f(45));
}

二、指针

指针是C语言中非常重要的数据类型,了解指针有助于更加深刻理解C语言。

2.1、指针的概念

指针是一个特殊的变量,它里面存储的数值被解释成为内存里的一个地址。 ”指针是一种保存变量地址的变量“,指针是一个特殊的变量

#include "stdio.h"
void main()
{
    int n=100;
    int *p=&n;
    
    printf("%d \n",p);  //输入逻辑地址
    printf("%p \n",p);  //%p 是以16进制的形式输出内存地址 
}

2.2、指针的定义

int *p;
char *q;

"*"是一个说明符,用来说明这个变量是个指针变量,是不能省略的,但它不属于变量名的一部分
前面的类型标识符表示指针变量所指向的变量的类型,而且只能指向这种类型的变量

2.3、指针的初始化

// 定义int类型的变量a
int a = 10;

// 定义一个指针变量p
int *p;

// 将变量a的地址赋值给指针变量p,所以指针变量p指向变量a
p = &a;

 

// 定义int类型的变量a
int a = 10;

// 定义一个指针变量p
// 并将变量a的地址赋值给指针变量p,所以指针变量p指向变量a
int *p = &a;

 

2.4、指针运算符

char a = 10;
printf("修改前,a的值:%d\n", a);

// 指针变量p指向变量a
char *p = &a;

// 通过指针变量p间接修改变量a的值
*p = 9;

printf("修改后,a的值:%d", a);

 

取出指针所指向变量的值

char a = 10;
 
char *p;
p = &a;

char value = *p;
printf("取出a的值:%d", value);

练习:定义一个函数,使用指针完成两个数交换。

 

/* Note:Your choice is C IDE */
#include "stdio.h"
void main()
{
    int n=99;
    int *p=&n;  //定义指针p,可以指向int类型变量的地址
                //&n是取出n的地址
                
    printf("%d\n",p);
    printf("%p\n",p);
    
    printf("%d \n",*p);  //取出地址对应的值
    
    *p=55;  //将p指向的地址对应的值修改为55
    
    printf("%d\n",n);
    
    printf("%d \n",*p);  //取出地址对应的值
    
}

2.5、指针与数组

int array[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},value; 

array就是数组的地址。

value=array[0];//也可写成:value=*array; 
value=array[3];//也可写成:value=*(array+3); 
value=array[4];//也可写成:value=*(array+4); 

int array[10]; 
int (*ptr)[10];   //指向地址的地址
ptr=&array; 
上例中ptr是一个指针,它的类型是int (*)[10],他指向的类型是int [10] 
,我们用整个数组的首地址来初始化它。在语句ptr=&array中,array代表数组本 
身。 

int arrays[3]={1,2,3};
int (*ptr)[3];
ptr=&arrays;

printf("%d\n",**ptr+3);  //指向地址的地址

三、宏

C语言中提供的宏定义命令,其主要目的是为程序员在编程时提供一定的方便,并能在一定程度上提高程序的运行效率。

3.1、简单宏定义

[#define指令(简单的宏)]  #define 标识符替换列表

替换列表是一系列的C语言记号,包括标识符、关键字、数、字符常量、字符串字面量、运算符和标点符号。当预处理器遇到一个宏定义时,会做一个 “标识符”代表“替换列表”的记录。在文件后面的内容中,不管标识符在任何位置出现,预处理器都会用替换列表代替它。

#define STE_LEN 80
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define PI 3.14159

3.2、带参数的宏

带参数的宏定义有如下格式:
[#define指令—带参数的宏]  #define 标识符(x1, x2,…,xn)替换列表

其中x1, x2,…,xn是标识符(宏的参数)。这些参数可以在替换列表中根据需要出现任意次。
在宏的名字和左括号之间必须没有空格。如果有空格,预处理器会认为是在定义一个简单的宏,其中(x1,x2,…,xn)是替换列表的一部分。

例如,假定我们定义了如下的宏:

#define MAX(x,y)    ((x)>(y) ? (x) :(y))  
#define IS_EVEN(n)   ((n)%2==0)  

现在如果后面的程序中有如下语句:

i = MAX(j+k, m-n);  
if (IS_EVEN(i)) i++;  

预处理器会将这些行替换为

i = ((j+k)>(m-n)?(j+k):(m-n));  
if (((i)%2==0)) i++;  

200

#define PRINT_INT(x)    printf("%d\n", x)  

3.3、C语言中常用的宏

01: 防止一个头文件被重复包含
#ifndef COMDEF_H
#define COMDEF_H
//头文件内容
#endif

02: 重新定义一些类型
防止由于各种平台和编译器的不同,而产生的类型字节数差异,方便移植。

typedef unsigned char boolean; /* Boolean value type. */
typedef unsigned long int uint32; /* Unsigned 32 bit value */
typedef unsigned short uint16; /* Unsigned 16 bit value */
typedef unsigned char uint8; /* Unsigned 8 bit value */
typedef signed long int int32; /* Signed 32 bit value */
typedef signed short int16; /* Signed 16 bit value */
typedef signed char int8; /* Signed 8 bit value */

//下面的不建议使用
typedef unsigned char byte; /* Unsigned 8 bit value type. */
typedef unsigned short word; /* Unsinged 16 bit value type. */
typedef unsigned long dword; /* Unsigned 32 bit value type. */
typedef unsigned char uint1; /* Unsigned 8 bit value type. */
typedef unsigned short uint2; /* Unsigned 16 bit value type. */
typedef unsigned long uint4; /* Unsigned 32 bit value type. */
typedef signed char int1; /* Signed 8 bit value type. */
typedef signed short int2; /* Signed 16 bit value type. */
typedef long int int4; /* Signed 32 bit value type. */
typedef signed long sint31; /* Signed 32 bit value */
typedef signed short sint15; /* Signed 16 bit value */
typedef signed char sint7; /* Signed 8 bit value */

03: 得到指定地址上的一个字节或字

#define MEM_B(x) (*((byte *)(x)))
#define MEM_W(x) (*((word *)(x)))

04: 求最大值和最小值

#define MAX(x,y) (((x)>(y)) ? (x) : (y))
#define MIN(x,y) (((x) < (y)) ? (x) : (y))
05: 得到一个field在结构体(struct)中的偏移量

#define FPOS(type,field) ((dword)&((type *)0)->field)

06: 得到一个结构体中field所占用的字节数
#define FSIZ(type,field) sizeof(((type *)0)->field)
07: 按照LSB格式把两个字节转化为一个Word

#define FLIPW(ray) ((((word)(ray)[0]) * 256) + (ray)[1])

08: 按照LSB格式把一个Word转化为两个字节
#define FLOPW(ray,val) (ray)[0] = ((val)/256); (ray)[1] = ((val) & 0xFF)
09: 得到一个变量的地址(word宽度)

#define B_PTR(var) ((byte *) (void *) &(var))
#define W_PTR(var) ((word *) (void *) &(var))

10: 得到一个字的高位和低位字节
#define WORD_LO(xxx) ((byte) ((word)(xxx) & 255))
#define WORD_HI(xxx) ((byte) ((word)(xxx) >> 8))

11: 返回一个比X大的最接近的8的倍数
#define RND8(x) ((((x) + 7)/8) * 8
12: 将一个字母转换为大写

#define UPCASE(c) (((c)>='a' && (c) <= 'z') ? ((c) – 0×20) : (c))
13: 判断字符是不是10进值的数字

#define DECCHK(c) ((c)>='0' && (c)<='9')
14: 判断字符是不是16进值的数字

#define HEXCHK(c) (((c) >= '0' && (c)<='9') ((c)>='A' && (c)<= 'F') \
((c)>='a' && (c)<='f'))

15: 防止溢出的一个方法
#define INC_SAT(val) (val=((val)+1>(val)) ? (val)+1 : (val))

16: 返回数组元素的个数
#define ARR_SIZE(a) (sizeof((a))/sizeof((a[0])))

17: 返回一个无符号数n尾的值MOD_BY_POWER_OF_TWO(X,n)=X%(2^n)
#define MOD_BY_POWER_OF_TWO( val, mod_by ) ((dword)(val) & (dword)((mod_by)-1))

18: 对于IO空间映射在存储空间的结构,输入输出处理
#define inp(port) (*((volatile byte *)(port)))
#define inpw(port) (*((volatile word *)(port)))
#define inpdw(port) (*((volatile dword *)(port)))
#define outp(port,val) (*((volatile byte *)(port))=((byte)(val)))
#define outpw(port, val) (*((volatile word *)(port))=((word)(val)))
#define outpdw(port, val) (*((volatile dword *)(port))=((dword)(val)))

19: 使用一些宏跟踪调试
ANSI标准说明了五个预定义的宏名。它们是:
__LINE__
__FILE__
__DATE__
__TIME__
__STDC__

C++中还定义了 __cplusplus
如果编译器不是标准的,则可能仅支持以上宏名中的几个,或根本不支持。记住编译程序也许还提供其它预定义的宏名。
__LINE__ 及 __FILE__ 宏指示,#line指令可以改变它的值,简单的讲,编译时,它们包含程序的当前行数和文件名。
__DATE__ 宏指令含有形式为月/日/年的串,表示源文件被翻译到代码时的日期。
__TIME__ 宏指令包含程序编译的时间。时间用字符串表示,其形式为: 分:秒
__STDC__ 宏指令的意义是编译时定义的。一般来讲,如果__STDC__已经定义,编译器将仅接受不包含任何非标准扩展的标准C/C++代码。如果实现是标准的,则宏__STDC__含有十进制常量1。如果它含有任何其它数,则实现是非标准的。
__cplusplus 与标准c++一致的编译器把它定义为一个包含至少6为的数值。与标准c++不一致的编译器将使用具有5位或更少的数值。

可以定义宏,例如:当定义了_DEBUG,输出数据信息和所在文件所在行
#ifdef _DEBUG
#define DEBUGMSG(msg,date) printf(msg);printf(“%d%d%d”,date,_LINE_,_FILE_)
#else
#define DEBUGMSG(msg,date)
#endif
20: 宏定义防止错误使用小括号包含。
例如:
有问题的定义:#define DUMP_WRITE(addr,nr) {memcpy(bufp,addr,nr); bufp += nr;}
应该使用的定义: #difne DO(a,b) do{a+b;a++;}while(0)
例如:
if(addr)
DUMP_WRITE(addr,nr);
else
do_somethong_else();
//宏展开以后变成这样:
if(addr)
{memcpy(bufp,addr,nr); bufp += nr;};
else
do_something_else();

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张果
毕业于湖南工业大学计算机科学与技术专业,是一位全栈开发工程师,拥有十多年软件开发经验,独立完成数十个商业项目。擅长前端、Java与DotNet平台下的软件设计与软件工程技术。
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