C语言教程 第4页

简介 C 标准库的 assert.h头文件提供了一个名为 assert 的宏，它可用于验证程序做出的假设，并在假设为假时输出诊断消息。 已定义的宏 assert 指向另一个宏 NDEBUG，宏 NDEBUG 不是 <assert.h> 的一部分。如果已在引用 <assert.h> 的源文件中定义 NDEBUG 为宏名称，则 assert 宏的定义如下： #define assert(ignore) ((void)0) 库宏 下面列出了头文件 assert.h 中定义的唯一的函数： 序号 函数 & 描述 1 void assert(int expression) 这实际上是一个宏，不是一个函数，可用于在 C 程序中添加诊断。

C 语言是一种通用的、面向过程式的计算机程序设计语言。1972 年，为了移植与开发 UNIX 操作系统，丹尼斯·里奇在贝尔电话实验室设计开发了 C 语言。 C 语言是一种广泛使用的计算机语言，它与 Java 编程语言一样普及，二者在现代软件程序员之间都得到广泛使用。 C 标准库是一组 C 内置函数、常量和头文件，比如 <stdio.h>、<stdlib.h>、<math.h>，等等。这个标准库可以作为 C 程序员的参考手册。 谁适合阅读本教程？ C 标准库可以作为 C 程序员的参考手册，C 程序员在开发系统编程相关的项目时可以参阅这个手册。系统相关的每一个步骤帮助他们参考。我们以易于理解的方式对所有的 C 函数进行讲解，您可以直接在项目中复制使用这些项目。 阅读本教程前，您需要了解的知识： 对 C 语言有基本的了解将有助于您理解本标准库涵盖的 C 内置函数。 编译/执行 C 程序 如果您想要在 Linux 服务器上学习 C 编程，但是又没有相关的配置环境，那么可以访问 compileonline.com。您只需进行简单的点击动作，即可在高端的服务器上体验真实的编程经验。这是完全免费的在线工具。

执行程序时，可以从命令行传值给 C 程序。这些值被称为命令行参数，它们对程序很重要，特别是当您想从外部控制程序，而不是在代码内对这些值进行硬编码时，就显得尤为重要了。 命令行参数是使用 main() 函数参数来处理的，其中，argc 是指传入参数的个数，argv[] 是一个指针数组，指向传递给程序的每个参数。下面是一个简单的实例，检查命令行是否有提供参数，并根据参数执行相应的动作： #include <stdio.h> int main( int argc, char *argv[] ) { if( argc == 2 ){ printf("The argument supplied is %s\n", argv[1]); } else if( argc > 2 ){ printf("Too many arguments supplied.\n"); } else{ printf("One argument expected.\n"); } } 使用一个参数，编译并执行上面的代码，它会产生下列结果： $./a.out testing The argument supplied is testing 使用两个参数，编译并执行上面的代码，它会产生下列结果： $./a.out testing1 testing2 Too many arguments supplied. 不传任何参数，编译并执行上面的代码，它会产生下列结果： $./a.out One argument expected 应当指出的是，argv[0] 存储程序的名称，argv[1] 是一个指向第一个命令行参数的指针，*argv[n] 是最后一个参数。如果没有提供任何参数，argc 将为 1，否则，如果传递了一个参数，argc 将被设置为 2。 多个命令行参数之间用空格分隔，但是如果参数本身带有空格，那么传递参数的时候应把参数放置在双引号 “” 或单引号 ” 内部。让我们重新编写上面的实例，有一个空间，那么你可以通过这样的观点，把它们放在双引号或单引号””””。让我们重新编写上面的实例，向程序传递一个放置在双引号内部的命令行参数： #include <stdio.h> int main( int argc, char *argv[] ){ printf("Program name %s\n", argv[0]); if( argc == 2 ){ printf("The argument supplied is %s\n", argv[1]); } else if( argc > 2 ){ printf("Too many arguments supplied.\n"); } else{ printf("One argument...

本章将讲解 C 中的动态内存管理。C 语言为内存的分配和管理提供了几个函数。这些函数可以在 <stdlib.h> 头文件中找到。 序号 函数和描述 1 void *calloc(int num, int size);该函数分配一个带有 function allocates an array of num 个元素的数组，每个元素的大小为 size 字节。 2 void free(void *address); 该函数释放 address 所指向的h内存块。 3 void *malloc(int num); 该函数分配一个 num 字节的数组，并把它们进行初始化。 4 void *realloc(void *address, int newsize); 该函数重新分配内存，把内存扩展到 newsize。 动态分配内存 编程时，如果您预先知道数组的大小，那么定义数组时就比较容易。例如，一个存储人名的数组，它最多容纳 100 个字符，所以您可以定义数组，如下所示： char name[100]; 但是，如果您预先不知道需要存储的文本长度，例如您想存储有关一个主题的详细描述。在这里，我们需要定义一个指针，该指针指向未定义所需内存大小的字符，后续再根据需求来分配内存，如下所示： #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> int main(){ char name[100]; char *description; strcpy(name, "Zara Ali"); /* 动态分配内存 */ description = malloc( 200 * sizeof(char) ); if( description == NULL ){ fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n"); } else{ strcpy( description, "Zara ali a DPS student in class 10th"); } printf("Name = %s\n", name ); printf("Description: %s\n", description ); } 尝试一下 当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果： Name = Zara Ali Description:...

有时，您可能会碰到这样的情况，您希望函数带有可变数量的参数，而不是预定义数量的参数。C 语言为这种情况提供了一个解决方案，它允许您定义一个函数，能根据具体的需求接受可变数量的参数。下面的实例演示了这种函数的定义。 int func(int, ... ) { . . . } int main(){ func(1, 2, 3); func(1, 2, 3, 4); } 请注意，函数 func() 最后一个参数写成省略号，即三个点号（…），省略号之前的那个参数总是 int，代表了要传递的可变参数的总数。为了使用这个功能，您需要使用 stdarg.h 头文件，该文件提供了实现可变参数功能的函数和宏。具体步骤如下： 定义一个函数，最后一个参数为省略号，省略号前面的那个参数总是 int，表示了参数的个数。 在函数定义中创建一个 va_list 类型变量，该类型是在 stdarg.h 头文件中定义的。 使用 int 参数和 va_start 宏来初始化 va_list 变量为一个参数列表。宏 va_start 是在 stdarg.h 头文件中定义的。 使用 va_arg 宏和 va_list 变量来访问参数列表中的每个项。 使用宏 va_end 来清理赋予 va_list 变量的内存。 现在让我们按照上面的步骤，来编写一个带有可变数量参数的函数，并返回它们的平均值： #include <stdio.h> #include <stdarg.h> double average(int num,...){ va_list valist; double sum = 0.0; int i; /* 为 num 个参数初始化 valist */ va_start(valist, num); /* 访问所有赋给 valist 的参数 */ for (i = 0; i < num; i++){         sum += va_arg(valist, int);     } /* 清理为 valist 保留的内存 */     va_end(valist);     return sum/num; } int main() {     printf("Average of 2, 3, 4, 5 = %f\n", average(4, 2,3,4,5));     printf("Average...

递归是以自相似的方式重复项目的处理过程。同样地，在编程语言中，在函数内部调用函数自身，称为递归调用。如下： void recursion(){ recursion(); /* 函数调用自身 */ } int main(){ recursion(); } C 语言支持递归，即，一个函数可以调用自身。但在使用递归时，程序员需要注意定义一个从函数退出的条件，否则会进入无限循环。 递归函数在解决许多数学问题上起了至关重要的作用，比如计算一个数的阶乘、生成斐波那契数列，等等。 数的阶乘 下面的实例使用递归函数计算一个给定的数的阶乘： #include <stdio.h> int factorial(unsigned int i){ if(i <= 1){         return 1;     }     return i * factorial(i - 1); } int main() {     int i = 15;     printf("Factorial of %d is %d\n", i, factorial(i));     return 0; } 尝试一下 当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果： Factorial of 15 is 2004310016 斐波那契数列 下面的实例使用递归函数生成一个给定的数的斐波那契数列： #include <stdio.h> int fibonaci(int i){ if(i == 0){ return 0; } if(i == 1){ return 1; } return fibonaci(i-1) + fibonaci(i-2); } int main(){ int i; for (i = 0; i < 10; i++){ printf("%d\t%n", fibonaci(i)); } return 0; } 尝试一下 当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果： 0 1 1 2 3 5 8 13 21 34

C 语言不提供对错误处理的直接支持，但是作为一种系统编程语言，它以返回值的形式允许您访问底层数据。在发生错误时，大多数的 C 或 UNIX 函数调用返回 1 或 NULL，同时会设置一个错误代码 errno，该错误代码是全局变量，表示在函数调用期间发生了错误。您可以在 <error.h> 头文件中找到各种各样的错误代码。 所以，C 程序员可以通过检查返回值，然后根据返回值决定采取哪种适当的动作。开发人员应该在程序初始化时，把 errno 设置为 0，这是一种良好的编程习惯。0 值表示程序中没有错误。 errno、perror() 和 strerror() C 语言提供了 perror() 和 strerror() 函数来显示与 errno 相关的文本消息。 perror() 函数显示您传给它的字符串，后跟一个冒号、一个空格和当前 errno 值的文本表示形式。 strerror() 函数，返回一个指针，指针指向当前 errno 值的文本表示形式。 让我们来模拟一种错误情况，尝试打开一个不存在的文件。您可以使用多种方式来输出错误消息，在这里我们使用函数来演示用法。另外有一点需要注意，您应该使用 stderr 文件流来输出所有的错误。 #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <string.h> extern int errno ; int main () { FILE * pf; int errnum; pf = fopen ("unexist.txt", "rb"); if (pf == NULL) { errnum = errno; fprintf(stderr, "Value of errno: %d\n", errno); perror("Error printed by perror"); fprintf(stderr, "Error opening file: %s\n", strerror( errnum )); } else { fclose (pf); } return 0; } 尝试一下 当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果： Value of errno: 2 Error printed by perror: No such file or directory Error opening file: No such file...

强制类型转换是把变量从一种类型转换为另一种数据类型。例如，如果您想存储一个 long 类型的值到一个简单的整型中，您需要把 long 类型强制转换为 int 类型。您可以使用强制类型转换运算符来把值显式地从一种类型转换为另一种类型，如下所示： (type_name) expression 请看下面的实例，使用强制类型转换运算符把一个整数变量除以另一个整数变量，得到一个浮点数： #include <stdio.h> int main() { int sum = 17, count = 5; double mean; mean = (double) sum / count; printf("Value of mean : %f\n", mean ); } 尝试一下 当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果： Value of mean : 3.400000 这里要注意的是强制类型转换运算符的优先级大于除法，因此 sum 的值首先被转换为 double 型，然后除以 count，得到一个类型为 double 的值。 类型转换可以是隐式的，由编译器自动执行，也可以是显式的，通过使用强制类型转换运算符来指定。在编程时，有需要类型转换的时候都用上强制类型转换运算符，是一种良好的编程习惯。 整数提升 整数提升是指把小于 int 或 unsigned int 的整数类型转换为 int 或 unsigned int 的过程。请看下面的实例，在 int 中添加一个字符： #include <stdio.h> int main() { int i = 17; char c = 'c'; /* ascii 值是 99 */ int sum; sum = i + c; printf("Value of sum : %d\n", sum ); } 尝试一下 当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果： Value of sum : 116 在这里，sum 的值为 116，因为编译器进行了整数提升，在执行实际加法运算时，把 ‘c’ 的值转换为对应的 ascii 值。 常用的算术转换 常用的算术转换是隐式地把值强制转换为相同的类型。编译器首先执行整数提升，如果操作数类型不同，则它们会被转换为下列层次中出现的最高层次的类型： 常用的算术转换不适用于赋值运算符、逻辑运算符 && 和...

头文件是扩展名为 .h 的文件，包含了 C 函数声明和宏定义，被多个源文件中引用共享。有两种类型的头文件：程序员编写的头文件和编译器自带的头文件。 在程序中要使用头文件，需要使用 C 预处理指令 #include 来引用它。前面我们已经看过 stdio.h 头文件，它是编译器自带的头文件。 引用头文件相当于复制头文件的内容，但是我们不会直接在源文件中复制头文件的内容，因为这么做很容易出错，特别在程序是由多个源文件组成的时候。 A simple practice in C 或 C++ 程序中，建议把所有的常量、宏、系统全局变量和函数原型写在头文件中，在需要的时候随时引用这些头文件。 引用头文件的语法 使用预处理指令 #include 可以引用用户和系统头文件。它的形式有以下两种： #include <file> 这种形式用于引用系统头文件。它在系统目录的标准列表中搜索名为 file 的文件。在编译源代码时，您可以通过 -I 选项把目录前置在该列表前。 #include "file" 这种形式用于引用用户头文件。它在包含当前文件的目录中搜索名为 file 的文件。在编译源代码时，您可以通过 -I 选项把目录前置在该列表前。 引用头文件的操作 #include 指令会指示 C 预处理器浏览指定的文件作为输入。预处理器的输出包含了已经生成的输出，被引用文件生成的输出以及 #include 指令之后的文本输出。例如，如果您有一个头文件 header.h，如下： char *test (void); 和一个使用了头文件的主程序 program.c，如下： int x; #include "header.h" int main (void) { puts (test ()); } 编译器会看到如下的令牌流： int x; char *test (void); int main (void) { puts (test ()); } 只引用一次头文件 如果一个头文件被引用两次，编译器会处理两次头文件的内容，这将产生错误。为了防止这种情况，标准的做法是把文件的整个内容放在条件编译语句中，如下： #ifndef HEADER_FILE #define HEADER_FILE the entire header file file #endif 这种结构就是通常所说的包装器 #ifndef。当再次引用头文件时，条件为假，因为 HEADER_FILE 已定义。此时，预处理器会跳过文件的整个内容，编译器会忽略它。 有条件引用 有时需要从多个不同的头文件中选择一个引用到程序中。例如，需要指定在不同的操作系统上使用的配置参数。您可以通过一系列条件来实现这点，如下： #if SYSTEM_1 # include "system_1.h" #elif SYSTEM_2 # include "system_2.h" #elif SYSTEM_3 ... #endif 但是如果头文件比较多的时候，这么做是很不妥当的，预处理器使用宏来定义头文件的名称。这就是所谓的有条件引用。它不是用头文件的名称作为 #include 的直接参数，您只需要使用宏名称代替即可： #define SYSTEM_H "system_1.h" ... #include SYSTEM_H SYSTEM_H...

C 预处理器不是编译器的组成部分，但是它是编译过程中一个单独的步骤。简言之，C 预处理器只不过是一个文本替换工具而已，它们会指示编译器在实际编译之前完成所需的预处理。我们将把 C 预处理器（C Preprocessor）简写为 CPP。 所有的预处理器命令都是以井号（#）开头。它必须是第一个非空字符，为了增强可读性，预处理器指令应从第一列开始。下面列出了所有重要的预处理器指令： 指令 描述 #define 定义宏 #include 包含一个源代码文件 #undef 取消已定义的宏 #ifdef 如果宏已经定义，则返回真 #ifndef 如果宏没有定义，则返回真 #if 如果给定条件为真，则编译下面代码 #else #if 的替代方案 #elif 如果前面的 #if 给定条件不为真，当前条件为真，则编译下面代码 #endif 结束一个 #if……#else 条件编译块 #error 当遇到标准错误时，输出错误消息 #pragma 使用标准化方法，向编译器发布特殊的命令到编译器中 预处理器实例 分析下面的实例来理解不同的指令。 #define MAX_ARRAY_LENGTH 20 这个指令告诉 CPP 把所有的 MAX_ARRAY_LENGTH 替换为 20。使用 #define 定义常量来增强可读性。 #include <stdio.h> #include "myheader.h" 这些指令告诉 CPP 从系统库中获取 stdio.h，并添加文本到当前的源文件中。下一行告诉 CPP 从本地目录中获取 myheader.h，并添加内容到当前的源文件中。 #undef FILE_SIZE #define FILE_SIZE 42 这个指令告诉 CPP 取消已定义的 FILE_SIZE，并定义它为 42。 #ifndef MESSAGE #define MESSAGE "You wish!" #endif 这个指令告诉 CPP 只有当 MESSAGE 未定义时，才定义 MESSAGE。 #ifdef DEBUG /* Your debugging statements here */ #endif 这个指令告诉 CPP 如果定义了 DEBUG，则执行处理语句。在编译时，如果您向 gcc 编译器传递了 -DDEBUG 开关量，这个指令就非常有用。它定义了 DEBUG，您可以在编译期间随时开启或关闭调试。 预定义宏 ANSI C 定义了许多宏。在编程中您可以使用这些宏，但是不能直接修改这些预定义的宏。 宏 描述 __DATE__ 当前日期，一个以 “MMM DD YYYY” 格式表示的字符常量。 __TIME__ 当前时间，一个以 “HH:MM:SS” 格式表示的字符常量。 __FILE__ 这会包含当前文件名，一个字符串常量。...