《linux c 编程一站式学习》课后部分习题解答
1、假设变量x和n是两个正整数，我们知道x/n这个表达式的结果要取Floor，例如x是17，n是4，则结果是4。如果希望结果取Ceiling应该怎么写表达式呢？例如x是17，n是4，则结果是5；x是16，n是4，则结果是4。
答： (x+n-1)/n
（1）. 设x=kn，k为整数，即x为n的整数倍。则（x+n-1）/n=(kn+n-1)/n=((k+1)n-1)/n，此时分子没有达到n的k+1倍,但大于等于n的k倍， 默认计算取下整则为k。符合要求。
（2）.设x=kn+m，k为整数，m为整数且0
2、编写一个布尔函数int is_leap_year(int year)，判断参数year是不是闰年。如果某年份能被4整除，但不能被100整除，那么这一年就是闰年，此外，能被400整除的年份也是闰年。
C++ Code
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int is_leap_year(
int year)
{ if (year % 4 == 0 && year % 400 != 0) { if (year % 100 != 0) return 1; else return 0; } else if (year % 400 == 0) return 1; else return 0; } |
3、编写一个函数double myround(double x)，输入一个小数，将它四舍五入。例如myround(-3.51)的值是-4.0，myround(4.49)的值是4.0。可以调用math.h中的库函数ceil和floor实现这个函数。
C++ Code
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double myround(
double x)
{ int sa = 0, si = 0; if (x == 0. 0) return 0. 0; else if (x > 0. 0) { sa = ( int)x; si = x + 0. 5; if (sa == floor(si)) return sa; else return sa + 1; } else { sa = ( int)x; si = x - 0. 5; if (sa == ceil(si)) return sa; else return sa - 1; } } |
4、编写递归函数求两个正整数a和b的最大公约数，编写递归函数求Fibonacci数列的第n项
C++ Code
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int gcd(
int greater,
int less)
{ if (greater % less == 0) return less; else return gcd(less, (greater % less)); } long int fibonacci( int n) { if (n == 0 || n == 1) return 1; else return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2); } |
5、编写程序数一下1到100的所有整数中出现多少次数字9。
C++ Code
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int count_9 (
void)
{ int i, n = 0; for (i = 1; i <= 100; i++) { if (i / 10 == 9) { if (i % 10 == 9) n = n + 2; else n = n + 1; } else if (i % 10 == 9) n = n + 1; } return n; } |
6、编写程序打印一个不重复的九九乘法表，编写函数diamond打印一个菱形。diamond(int , char);
C++ Code
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void printf_99 (
void)
{ int i, j; for (i = 1; i <= 9; i++) { for ( j = 1; j <= 9; j++) if (i >= j) printf( "%d\t", i * j); printf( "\n"); } } void diamond( int num, char pattern) { int row, col; if (num % 2 == 0) { printf( "num must be even!\n"); return; } for (row = -num; row <= num; row++) { for ( col = -num; col <= num; col++) { if (fabs(row) + fabs(col) <= num) printf( "%c", pattern); else printf( " "); } printf( "\n"); } } |
7、实现一个用分子分母的格式来表示有理数的结构体rational以及相关的函数，rational结构体之间可以做加减乘除运算，运算的结果仍然是rational。
C++ Code
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#include #include #define MAX 20000 struct rational { int x, y; }; int fenzi( struct rational z) { return z.x; } int fenmu( struct rational z) { return z.y; } struct rational make_from_fenzi_fenmu( int x, int y) { struct rational z; z.x = x; z.y = y; return z; } int gcd( int max, int min) { int temp = 0; int fabs_max = fabs(max); int fabs_min = fabs(min); if (fabs_max < fabs_min) { temp = fabs_max; fabs_max = fabs_min; fabs_min = temp; } if ((fabs_max % fabs_min) == 0) return (fabs_min); else return gcd(fabs_min, fabs_max % fabs_min); } int lcm_( int max, int min) { int temp = 0; int fabs_max = fabs(max); int fabs_min = fabs(min); if (fabs_max < fabs_min) { temp = fabs_max; fabs_max = fabs_min; fabs_min = temp; } int i; for (i = fabs_max; i < MAX; i++) if (i % fabs_max == 0 && i % fabs_min == 0) break; return i; } struct rational add( struct rational z1, struct rational z2) { struct rational z3; int lcm = lcm_(fenmu(z1), fenmu(z2)); z3 = make_from_fenzi_fenmu(lcm / fenmu(z1) * fenzi(z1) + lcm / fenmu(z2) * fenzi(z2), lcm ); int euclid = gcd(z3.y, z3.x); return make_from_fenzi_fenmu(z3.x / euclid, z3.y / euclid); } struct rational sub( struct rational z1, struct rational z2) { struct rational z3; int lcm = lcm_(fenmu(z1), fenmu(z2)); z3 = make_from_fenzi_fenmu(lcm / fenmu(z1) * fenzi(z1) - lcm / fenmu(z2) * fenzi(z2), lcm ); int euclid = gcd(z3.y, z3.x); return make_from_fenzi_fenmu(z3.x / euclid, z3.y / euclid); } struct rational mul( struct rational z1, struct rational z2) { struct rational z3; z3 = make_from_fenzi_fenmu(fenzi(z1) * fenzi(z2), fenmu(z1) * fenmu(z2)); int euclid = gcd(z3.y, z3.x); return make_from_fenzi_fenmu(z3.x / euclid, z3.y / euclid); } struct rational div( struct rational z1, struct rational z2) { struct rational z3; z3 = make_from_fenzi_fenmu(fenzi(z1) * fenmu(z2), fenmu(z1) * fenzi(z2)); int euclid = gcd(z3.y, z3.x); return make_from_fenzi_fenmu(z3.x / euclid, z3.y / euclid); } int print_rational( struct rational z) { if (fenzi(z) == 0) printf ( "0\n"); else if (fenmu(z) == 0) { printf( "it's error!\n"); return 1; } else printf ( "%d/%d\n", fenzi(z), fenmu(z)); return 0 ; } int main( void) { struct rational z3, z4, z5, z6; struct rational z1 = { - 3, 4 }; struct rational z2 = { 1, 7 }; z3 = add(z1, z2); print_rational(z3); z4 = sub(z1, z2); print_rational(z4); z5 = mul(z1, z2); print_rational(z5); z6 = div(z1, z2); print_rational(z6); return 0; } |
8、补完本节直方图程序的main函数，以可视化的形式打印直方图，如统计20个0～9的随机数的结果
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/************************************************************************* > File Name: getrandom.c > Author: Simba > Mail: [email protected] > Created Time: Sat 27 Oct 2012 06:55:35 PM CST ************************************************************************/ #include #include #include //#define N 10000 #define N 20 int a[N]; void random( int uppernum) { int i; srand(time( NULL)); for (i = 0; i < N; i++) a[i] = rand() % uppernum; } int howmany( int value) { int count = 0, i; for (i = 0; i < N; i++) if (a[i] == value) count++; return count; } void print( void) { int i; printf( "value\thow many\n"); for (i = 0; i < 10; i++) printf( "%d\t%d\n", i, howmany(i)); printf( "\n"); } int main( void) { int i, j, k, histogram[ 10] = { 0}; random( 10); print(); // for (i = 0; i < 10; i++) // histogram[i] = howmany(i); for (i = 0; i < N; i++) histogram[a[i]]++; for (i = 0; i < 10; i++) printf( "%d\t", i); printf( "\n"); for (j = 0; j < N; j++) { for (k = 0; k < 10; k++) { if (histogram[k] > 0) { printf( "*\t"); histogram[k]--; } else printf( "\t"); } printf( "\n"); } return 0; } |
9、定义一个数组，编程打印它的全排列以及组合。
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/************************************************************************* > File Name: perm_comb.c > Author: Simba > Mail: [email protected] > Created Time: Sun 28 Oct 2012 09:08:06 AM CST ************************************************************************/ #include #define N 4 #define MAX_NUM 5 int a[MAX_NUM]; void swap( char *a, char *b) { int temp; temp = *a; *a = *b; *b = temp; } int isswap( char ptr[], int begin, int end) { int i; for (i = begin; i < end; i++) if (ptr[i] == ptr[end]) return 0; return 1; } void perm( char ptr[], int n, int curr) { if (curr == n - 1) printf( "%s\n", ptr); else { int i; for (i = curr; i < n; i++) { if (isswap(ptr, curr, i)) { swap(ptr + i, ptr + curr); perm(ptr, n, curr + 1); swap(ptr + i, ptr + curr); } } } } void comb( int m, int k) { int i; for (i = m; i >= k; i--) { a[k] = i; if (k > 1) comb(m - 1, k - 1); else { int j; for(j = a[ 0]; j > 0; j--) printf( "%d", a[j]); printf( "\n"); } } } int main( void) { int i; char ptr[N] = { '0'}; for (i = 0; i < N; i++) ptr[i] = (i + 1) + '0'; perm(ptr, N, 0); a[ 0] = 3; comb(MAX_NUM, a[ 0]); } |
10、编写一个程序，测试运行它的平台是大端还是小端字节序。
C++ Code
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#include int main( int argc, char **argv) { union data { char sysbol; int num; } test; test.num = 0x02000001; printf( "%d\n", ( int)test.sysbol); return 0; } |
11、定义以下变量：
char a[4][3][2] = {{{'a', 'b'}, {'c', 'd'}, {'e', 'f'}},
{{'g', 'h'}, {'i', 'j'}, {'k', 'l'}},
{{'m', 'n'}, {'o', 'p'}, {'q', 'r'}},
{{'s', 't'}, {'u', 'v'}, {'w', 'x'}}};
char (*pa)[2] = &a[1][0];
char (*ppa)[3][2] = &a[1];
要想通过pa或ppa访问数组a中的'r'元素，分别应该怎么写？
答：char r2 = pa[5][1]; // (*(pa+5)) 即 pa[5]
char r4 = ppa[1][2][1];
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/************************************************************************* > File Name: pointer_array.c > Author: Simba > Mail: [email protected] > Created Time: 2012年12月25日 星期二 14时12分13秒 ************************************************************************/ #include /* 数组类型做右值使用时,自动转换成指向数组首元素的指针, 这也解释了为什么数组类型不能相互赋值或初始化, * 编译器报的错是error: incompatible types in assignment * 但做左值仍然表示整个数组的存储空间，而不是首元素的存储空间，数组名做左值还有一点特殊之处， * 不支持++、赋值这些运算符，但支持取地址运算符&，所以&a是合法的. * */ int main( void) { char a[ 4][ 3][ 2] = {{{ 'a', 'b'}, { 'c', 'd'}, { 'e', 'f'}}, {{ 'g', 'h'}, { 'i', 'j'}, { 'k', 'l'}}, {{ 'm', 'n'}, { 'o', 'p'}, { 'q', 'r'}}, {{ 's', 't'}, { 'u', 'v'}, { 'w', 'x'}} }; char (*pa)[ 2] = &a[ 1][ 0]; char (*ppa)[ 3][ 2] = &a[ 1]; /* a[1][0]是一个数组,有两个元素,在&a[1][0]这个表达式中，数组名做左值，取整个数组 * 的首地址赋给指针pa.注意,&a[1][0][0] 表示数组a[1][0]的首元素的首地址,而&a[1][0]表示数组a[1][0]的首地址, * 显然这两个地址的数值相同,但这两个表达式的类型是两种不同的指针类型, * 前者的类型是char *,而后者的类型是char (*)[2] ,指针的本质都只是一个内存地址,但指针的类型决定了如pa++此类的表达式跨越的内存字节数 * 以及通过pa可以访问到的内存大小 */ char r1 = (*(pa + 5))[ 1]; /* pa+5 跳过10个字节指向a[2][2],即{'q','r'}，(*(pa+5))就表示数组a[2][2] * 所以a[2][2][1]可以用(*(pa+5))[1]来表示 */ char r2 = pa[ 5][ 1]; // (*(pa+5)) 即 pa[5] char r3 = (*(ppa + 1))[ 2][ 1]; char r4 = ppa[ 1][ 2][ 1]; printf( "%c %c\n", pa[ 0][ 0], ppa[ 0][ 0][ 1]); /* *pa 就表示pa 所指向的数组a[1][0],所以取数组的a[1][0][0] 元素可以用表达式(*pa)[0] 。 * 注意到*pa 可以写成pa[0] ,所以(*pa)[0] 这个表达式也可以改写成pa[0][0] */ printf( "%c %c %c %c\n", r1, r2, r3, r4); return 0; } /* 指针数组 * int *a[10]; * int **pa = &a[0]; * 则pa[0] 和a[0] 指向的是同一个int元素 * * 数组指针 * int a[10]; * int (*pa)[10] = &a; * a是一个数组,在&a 这个表达式中,数组名做左值,取整个数组的首地址赋给指针pa 。注 * 意,&a[0] 表示数组a的首元素的首地址,而&a表示数组a的首地址,显然这两个地址的数值相同, * 但这两个表达式的类型是两种不同的指针类型,前者的类型是int *,而后者的类型是int * (*)[10] 。*pa 就表示pa 所指向的数组a,所以取数组的a[0] 元素可以用表达式(*pa)[0] 。注意 * 到*pa 可以写成pa[0] ,所以(*pa)[0] 这个表达式也可以改写成pa[0][0] ,pa就像一个二维数组的名 * 字,它表示什么含义呢?下面把pa和二维数组放在一起做个分析。 * int a[5][10]; * int (*pa)[10] = &a[0]; * 则pa[0] 和a[0] 取的是同一个元素,唯一比原来复杂的地方在于这个元素是由10个int 组成的数组, * 而不是基本类型。这样,我们可以把pa当成二维数组名来使用,pa[1][2] 和a[1][2]取的也是同一 * 个元素,而且pa比a用起来更灵活,数组名不支持赋值、自增等运算,而指针可以支 * 持,pa++ 使pa跳过二维数组的一行(40个字节),指向a[1] 的首地址。 */ |
12、自己实现一个strcpy函数，尽可能简洁，按照本书的编码风格你能用三行代码写出函数体吗？
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char *strcpy(
char *dest,
const
char *src)
{ size_t i; for (i = 0; src[i] != '\0'; i++) dest[i] = src[i]; dest[i] = '\0'; return dest; } char *strncpy( char *dest, const char *src, size_t n) { size_t i; for (i = 0; i < n && src[i] != '\0'; i++) dest[i] = src[i]; for (; i < n; i++) dest[i] = '\0'; return dest; } |
13、编一个函数，输入一个字符串，要求做一个新字符串，把其中所有的一个或多个连续的空白字符都压缩为一个空格。这里所说的空白包括空格、'\t'、'\n'、'\r'。
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char *shrink_space( char *dest, const char *src, size_t n) { size_t i, j; dest[ 0] = src[ 0]; for (i = 1, j = 1; src[i] != '\0'; i++, j++) { if (src[i] == '\t' || src[i] == '\n' || src[i] == '\r' || src[i] == ' ') if (src[i - 1] != '\t' && src[i - 1] != '\n' && src[i - 1] != '\r' && src[i - 1] != ' ') dest[j] = ' '; else j--; else dest[j] = src[i]; } dest[j] = '\0'; return dest; } |
14、[K&R]的5.6节有一个qsort函数的实现，可以对一组任意类型的对象做快速排序。请读者仿照那个例子，写一个插入排序的函数和一个折半查找的函数。
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void insertion_sort(
int a[],
int n)
{ int i, j, tmp; for (i = 1; i < n; i++) { tmp = a[i]; for (j = i; j > 0 && a[j - 1] > tmp; j--) a[j] = a[j - 1]; a[j] = tmp; } } int binarysearch( int number) { int mid, start = 0, end = LEN - 1; assert(is_sorted()); /* Precondition */ while (start <= end) { assert(mustbe(start, end, number)); /* Maintenance */ mid = (start + end) / 2; // 改成 mid = start + (end - start) * (number - a[start])/(a[end] - a[start]) //即变成插值查找 if (a[mid] < number) start = mid + 1; else if (a[mid] > number) end = mid - 1; else { assert(mid >= start && mid <= end && a[mid] == number); /* Postcondition 1 */ return mid; } } assert(!contains(number)); /* Postcondition 2 */ return - 1; } |
15、解析URL中的路径和查询字符串。动态网页的URL末尾通常带有查询，例如：
http://www.google.cn/search?complete=1&hl=zh-CN&ie=GB2312&q=linux&meta=http://www.baidu.com/s?wd=linux&cl=3比如上面第一个例子，http://www.google.cn/search是路径部分，?号后面的complete=1&hl=zh-CN&ie=GB2312&q=linux&meta=是查询字符串，由五个“key=value”形式的键值对（Key-valuePair）组成，以&隔开，有些键对应的值可能是空字符串，比如这个例子中的键meta。
现在要求实现一个函数，传入一个带查询字符串的URL，首先检查输入格式的合法性，然后对URL进行切分，将路径部分和各键值对分别传出，请仔细设计函数接口以便传出这些字符串。如果函数中有动态分配内存的操作，还要另外实现一个释放内存的函数
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/************************************************************************* > File Name: find_url_token.c > Author: Simba > Mail: [email protected] > Created Time: Sat 26 Jan 2013 04:05:32 PM CST ************************************************************************/ #include #include #include #define N 10 typedef struct { char *tokens[N]; int count; } unit_t; void find_url_token( char str[], const char tok[], unit_t *ptr) { int i; char *token = NULL; char *saveptr = NULL; ptr->count = 0; const char *needle = "://"; if (strstr(str, needle)) { for (i = 0; ; str = NULL, i++) { token = strtok_r(str, tok, &saveptr); if (token == NULL) break; else { ptr->tokens[i] = token; ptr->count++; } } } // for (i = 0; i < ptr->count; i++) // printf("%s\n", ptr->tokens[i]); // return ptr; } int main( void) { /* 不能定义为char *url = "..."; 因为此时是定义一个指向字符串字面值(位于.rodata段)的指针,而 调用strtok_r函数会修改这个字符串,运行时会产生段错误 */ char url[] = "http://www.google.cn/search?complete=1&hl=zh-CN&ie=GB2312&q=linux&meta="; /* 给url初始化用的这个字符串并没有分配在.rodata段,而是直接写在指令里了, * 运行程序时通过三条movl 指令把12个字节写到栈上,这就是url的存储空间*/ unit_t *ptr = malloc( sizeof(unit_t)); find_url_token(url, "?&", ptr); int i; for (i = 0; i < ptr->count; i++) printf( "%s\n", ptr->tokens[i]); free(ptr); return 0; } |
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typedef struct node *link;
struct node { unsigned char item; link next; };
void reverse(
void)
{ link pnode = head; link pprev = NULL; while (pnode != NULL) { // get the next node, and save it at pNext link pnext = pnode->next; // reverse the linkage between nodes pnode->next = pprev; // move forward on the the list pprev = pnode; pnode = pnext; } head = pprev; } |
17、在本节的例子中，生产者和消费者访问链表的顺序是LIFO的，请修改程序，把访问顺序改成FIFO。
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/************************************************************************* > File Name: consumer.c > Author: Simba > Mail: [email protected] > Created Time: 2012年12月19日 星期三 00时15分47秒 ************************************************************************/ #include #include #include #include /* 程序演示了一个生产者-消费者的例子,生产者生产一个结构体串在链表的表头上,消费者 从表尾取走结构体。注意: 不一定产生一次就取走一次,虽然产生一次就唤醒一次消费者 ,但有可能此时并未调度消费者线程运行,但取走的一定是表尾的结构体,即最快生产剩下未被取走的即FIFO */ struct msg { struct msg *next; int num; }; struct msg *head; pthread_cond_t has_product = PTHREAD_COND_INITIALIZER; pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; void *consumer( void *p) { struct msg *mp; for (;;) { pthread_mutex_lock(&lock); while (head == NULL) pthread_cond_wait(&has_product, &lock); if (head->next != NULL) { mp = head->next; head->next = mp->next; } else { mp = head; head = mp->next; } pthread_mutex_unlock(&lock); printf( "Consume %d\n", mp->num); free(mp); sleep(rand() % 5); } } void *producer( void *p) { struct msg *mp; for (;;) { mp = malloc( sizeof( struct msg)); mp->num = rand() % 1000 + 1; printf( "Produce %d \n", mp->num); pthread_mutex_lock(&lock); mp->next = head; head = mp; pthread_mutex_unlock(&lock); pthread_cond_signal(&has_product); sleep(rand() % 5); } } int main( int argc, char *argv[]) { pthread_t pid, cid; srand(time( NULL)); pthread_create(&pid, NULL, producer, NULL); pthread_create(&cid, NULL, consumer, NULL); pthread_join(pid, NULL); pthread_join(cid, NULL); return 0; } |
18、请编写一个程序完成以下功能：父进程fork出子进程，子进程调用exit(2)终止，父进程自定义SIGCHLD信号的处理函数，在其中调用wait获得子进程的退出状态并打印。
C++ Code
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#include #include #include #include #include #include pid_t pid; //信号处理函数也要访问,故设置成全局变量 void sig_chld( int signo) { int stat_val; /* pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options); */ waitpid(pid, &stat_val, 0); if (WIFEXITED(stat_val)) printf( "child exited with code %d\n", WEXITSTATUS(stat_val)); else if (WIFSIGNALED(stat_val)) printf( "Child terminated abnormally, signal %d\n", WTERMSIG(stat_val)); } int main( void) { struct sigaction newact, oldact; newact.sa_handler = sig_chld; sigemptyset(&newact.sa_mask); newact.sa_flags = 0; sigaction(SIGCHLD, &newact, &oldact); pid = fork(); if (pid < 0) { perror( "fork"); exit( 1); } if (pid > 0) /* parent */ { while ( 1); } else /* child */ exit( 3); sigaction(SIGCHLD, &oldact, NULL); return 0; } /* 父进程fork 出子进程,子进程调用exit(2)终止,父进程自定 * 义SIGCHLD信号的处理函数,在其中调用waitpid 获得子进程的退出状态并打印。*/ |