Lecture 5 C語言指針與字符串2

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Lecture 5 指針與字符串

1. 指針

1.1 指針應用場景

詳情見：指針的應用場景（交換變量的值；求最大最小值；有理數加法；除法函數）

• 函數返回多個值，某些值就只能通過指針返回
  傳入的參數實際上是需要保存帶回的結果的變量

void swap(int *pa, int *pb)
{
	int t = *pa;
	*pa = *pb;
	*pb = t; 
}

• 函數返回運算的狀態，結果通過指針返回
  常用的套路是讓函數返回特殊的不屬於有效範圍內的值來表示出錯：1和0（在文件操作會看到大量的例子）；但是當任何數值都是有效的可能結果（例如做除法）時，就得分開返回了
• 常見錯誤：定義了指針變量，還沒有指向任何變量，就開始使用指針

1.2 指針與const（適用於C99）

• 指針（p）是const：
  表示一旦得到了某個變量的地址，不能再指向其他變量

int *const q = &i; //q是const
*q = 26; //OK       
q++; //Error

• 所指（*p）是const
  表示不能通過這個指針去修改那個變量（並不能使得那個變量成爲const）

const int *p = &i;     
int const *p = &i; 
//以上兩種方式等價
*p = 26; //Error! (*p)是const   
i = 26; //OK    
p = &j; //OK

• 轉換
  總是可以把一個非const的值轉換成const的

void f(const int* x);
int a=15;
f(&a); //OK
const int b=a;

f(&b); //OK
b=a+1; //Error!

當要傳遞的參數的類型比地址大的時候，這是常用的手段：既能用比較少的字節數傳遞值給參數，又能避免函數對外面的變量的修改

1.3 const數組

• const int a[] = {1,2,3,4,5,6,}; //數組變量已經是const的指針了，這裏的const表明數組的每個單元都是const int；所以必須通過初始化進行賦值。
• 保護數組值
  因爲把數組傳入函數時傳遞的是地址，所以那個函數內部可以修改數組的值；爲了保護數組不被函數破壞，可以設置參數爲const
  int sum(const int a[], int length);

1.4 指針運算

• 可以做加減，對指針加1的結果是指針值+sizeof(指針變量類型)，移到下一個單元
• 指針－指針的結果是單元數之差，並不是地址的數值差，而是地址數值差/sizeof(指針變量類型)
• *p++ $\Leftrightarrow$ *(p++)
  • 取出p所指的那個數據來，完事之後順便把p移到下一個位置去
  • *的優先級雖然高，但是沒有++高
  • 常用於數組類的連續空間操作
  • 在某些CPU上，這可以直接被翻譯成一條彙編指令
• 指針比較
  • <, <=, ==, >, >=, !=都可以對指針做
  • 比較的是它們在內存中的地址
  • 數組中的單元的地址是線性遞增的
• 0地址
  • 當然你的內存中有0地址，但是0地址通常是個不能隨便碰的地址
  • 所以你的指針不應該具有0值
  • 因此可以用0地址來表示特殊的事情：
    • 返回的指針是無效的
    • 指針沒有被真正初始化（先初始化爲0）
  • NULL是一個預定定義的符號，表示0地址，有的編譯器不願意你用0來表示0地址

1.5 指針的類型

• 無論指向什麼類型，所有的指針的大小都是一樣的，因爲都是地址；
• 指向不同類型的指針是不能直接相互賦值的；這是爲了避免用錯指針。
• 指針的類型轉換
  • void*表示不知道指向什麼類型的指針
    • 計算時與char*相同（但不相通）
  • 指針也可以轉換類型
    • int *p = &i; void*q = (void*)p;
  • 這並沒有改變p所指的變量的類型，而是讓後人用不同的眼光通過p看它所指的變量
    • 我不再當你是int啦，我認爲你就是個void

1.6 用指針做什麼

• 需要傳入較大的數據時用作參數（例如傳入數組（數組是特殊的指針））
• 傳入數組後對數組做操作
• 函數返回不止一個結果
  • 需要用函數來修改不止一個變量
• 動態申請的內存

2. 動態分配內存

#include <stdlib.h>
malloc     
void* malloc(size_t size);

• 向malloc申請的空間的大小是以字節爲單位的，返回的結果是void*，需要類型轉換爲自己需要的類型：(int*) malloc(n*sizeof(int))
• free() //牢牢記住 有malloc 就有free
  把申請得來的空間還給“系統”
  申請過的空間，最終都應該要還，只能還申請來的空間的首地址。
• 常見問題
  • 申請了沒free $\Longrightarrow$ 長時間運行內存逐漸下降
    • 忘了
    • 找不到合適的free的時機
  • free過了再free
  • 地址變過了，直接去free

3. 字符串

3.1 putchar

• int putchar(int c);
• 向標準輸出寫一個字符
• 返回寫了幾個字符，EOF(-1)表示寫失敗

3.2 getchar

• int getchar(void);
• 從標準輸入讀入一個字符
• 返回類型是int是爲了返回EOF(-1)
• 結束讀入：Windows： Ctrl+Z ；Unix：Ctrl+D

3.3 字符串數組

char a[][10]= {
	“Hello”,
	“World”
	“Nihao”
};

3.4 程序參數

int main(int argc, char const *argv[])
argv[0]是命令本身

3.5 string.h

• strlen
  size_t strlen(const char *s);
  返回s的字符串長度（不包括結尾的0）
• strcmp
  int strcmp(const char *s1, const char *s2);
  比較兩個字符串，返回 0：s1== s2 1：s1>s2 -1：s1<s2
  遇到不相同時，後面就不會再比較
  做括號內的判斷條件時，需寫作 strcmp(s1, s2) == 0
• strcpy
  char *strcpy(char *restrict dst, const char *restrict src);
  • 把src的字符串拷貝到dst（restrict表明src和dst不重疊，C99）
  • 返回dst（爲了能鏈起代碼來）
    應用：複製一個字符串
    char *dst = (char*) malloc(strlen(src)+1);
strcpy(dst, src);
• strchr
  char *strchr(const char *s, int c); //從左往右找字符
char *strrchr(const char *s, int c); //從右往左找字符
  找到則返回一個指針，該指針指向該字符的位置；返回NULL（0）表示沒有找到；
  字符串中找字符串
  char *strstr(const char *s1, const char *s2)
char *strcasestr(const char *s1, const char *s2); //忽略大小寫

4. ACLLib的基本圖形函數（瞭解即可）

4.1 ACLLib簡介

  是一個基於Win32API的函數庫，提供了相對較爲簡單的方式來做Windows程序；實際提供了一個.c和兩個.h，可以再MSVC和Dec c++（MinGW）中使用；以GPL方式開源在github上。

4.2 Windows API

  （API：應用程序編程接口）從第一個32位的Windows開始就出現了，就叫做Win32API；它是一個純C的函數庫，就和C標準庫一樣，使你可以寫Windows應用程序。

4.3 ACLLib的基本繪圖函數

• 創建圖形窗口
  initWindow();
  Windows中座標原點在左上角，x從左往右增長，y從上往下增長
• 終端窗口
  如果需要用scanf和printf，則需要首先initConsole();
• 啓動/結束繪圖
  void beginPaint();
void endPaint();
  任何繪圖函數的調用必須在這一對函數調用之間
• 顏色
  RGB(r, g, b)
  紅色→RGB(255, 0, 0)
• 點/線/畫筆/面/刷子/文字

4.4 如何在Windows的命令行中編譯C語言程序？

在系統變量path前加上Dev c++\MinGW64\bin的安裝路徑
本機如下路徑：F:\Dev-Cpp\MinGW64\bin; （英文分號）