黑马程序员C++基础入门(三)——函数 - 指针 - 结构体
本文转载自：https://github.com/AnkerLeng/Cpp-0-1-Resource.git
视频见：https://www.bilibili.com/video/av41559729?p=31
6 函数
6.1 概述
作用： 将一段经常使用的代码封装起来，减少重复代码
一个较大的程序，一般分为若干个程序块，每个模块实现特定的功能。
6.2 函数的定义
函数的定义一般主要有5个步骤：
- 返回值类型
- 函数名
- 参数列表
- 函数体语句
- return 表达式
语法：
返回值类型 函数名 （参数列表）
{
函数体语句
return 表达式
}- 返回值类型 ：一个函数可以返回一个值。在函数定义中
- 函数名：给函数起个名称
- 参数列表：使用该函数时，传入的数据
- 函数体语句：花括号内的代码，函数内需要执行的语句
- return 表达式： 和返回值类型挂钩，函数执行完后，返回相应的数据
示例： 定义一个加法函数，实现两个数相加
int add(int num1, int num2)
{
int sum = num1 + num2;
return sum;
}6.3 函数的调用
功能： 使用定义好的函数
语法：函数名（参数）
示例：
//函数定义
int add(int num1, int num2) //定义中的num1,num2称为形式参数，简称形参
{
int sum = num1 + num2;
return sum;
}
int main() {
int a = 10;
int b = 10;
//调用add函数
int sum = add(a, b);//调用时的a，b称为实际参数，简称实参
cout << "sum = " << sum << endl;
a = 100;
b = 100;
sum = add(a, b);
cout << "sum = " << sum << endl;
system("pause");
return 0;
}总结：函数定义里小括号内称为形参，函数调用时传入的参数称为实参
6.4 值传递
- 所谓值传递，就是函数调用时实参将数值传入给形参
- 值传递时，如果形参发生任何改变，都不会影响实参
示例：
void swap(int num1, int num2)
{
cout << "交换前：" << endl;
cout << "num1 = " << num1 << endl;
cout << "num2 = " << num2 << endl;
int temp = num1;
num1 = num2;
num2 = temp;
cout << "交换后：" << endl;
cout << "num1 = " << num1 << endl;
cout << "num2 = " << num2 << endl;
//return ; 当函数声明时候，不需要返回值，可以不写return
}
int main() {
int a = 10;
int b = 20;
swap(a, b);
cout << "mian中的 a = " << a << endl;
cout << "mian中的 b = " << b << endl;
system("pause");
return 0;
}
总结： 值传递时，形参是修饰不了实参的
6.5 函数的常见样式
常见的函数样式有4种
- 无参无返
- 有参无返
- 无参有返
- 有参有返
示例：
//函数常见样式
//1、 无参无返
void test01()
{
//void a = 10; //无类型不可以创建变量,原因无法分配内存
cout << "this is test01" << endl;
//test01(); 函数调用
}
//2、 有参无返
void test02(int a)
{
cout << "this is test02" << endl;
cout << "a = " << a << endl;
}
//3、无参有返
int test03()
{
cout << "this is test03 " << endl;
return 10;
}
//4、有参有返
int test04(int a, int b)
{
cout << "this is test04 " << endl;
int sum = a + b;
return sum;
}
//函数调用
int main(){
test01();
test02(100);
int num = test03();
cout << "num = " << num << endl;
}6.6 函数的声明
作用： 告诉编译器函数名称及如何调用函数。函数的实际主体可以单独定义。
- 函数的声明可以多次，但是函数的定义只能有一次
示例：
//声明，提前告诉编译器函数的存在
int max(int a, int b); // 函数定义在主函数之下，可以先声明
int max(int a, int b); // 函数的声明可以多次
int main() {
int a = 100;
int b = 200;
cout << max(a, b) << endl;
system("pause");
return 0;
}
//定义
int max(int a, int b)
{
return a > b ? a : b;
}6.7 函数的分文件编写
作用： 让代码结构更加清晰
函数分文件编写一般有4个步骤
- 创建后缀名为.h的头文件
- 创建后缀名为.cpp的源文件
- 在头文件中写函数的声明
- 在源文件中写函数的定义
示例：
//swap.h文件
#include//swap.cpp文件
#include "swap.h"
void swap(int a, int b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
}//main函数文件
#include "swap.h"
int main() {
int a = 100;
int b = 200;
swap(a, b);
system("pause");
return 0;
}7 指针
7.1 指针的基本概念
指针的作用： 可以通过指针间接访问内存
- 内存编号是从0开始记录的，一般用十六进制数字表示
- 可以利用指针变量保存地址
7.2 指针变量的定义和使用
指针变量定义语法： 数据类型 * 变量名；
示例：
int main() {
//1、指针的定义
int a = 10; //定义整型变量a
//指针定义语法： 数据类型 * 变量名 ;
int * p;
//指针变量赋值
p = &a; //指针指向变量a的地址
cout << &a << endl; //打印数据a的地址
cout << p << endl; //打印指针变量p
//2、指针的使用
//通过*操作指针变量指向的内存
*p = 1000;
cout << "a = " << a << endl; // a = 1000
cout << "*p = " << *p << endl; // *p = 1000
system("pause");
return 0;
}指针变量和普通变量的区别：
- 普通变量存放的是数据，指针变量存放的是地址
- 指针变量可以通过" * "操作符，操作指针变量指向的内存空间，这个过程称为解引用
总结：
- 我们可以通过 & 符号获取变量的地址
- 利用指针可以记录地址
- 对指针变量解引用，可以操作指针指向的内存
7.3 指针所占内存空间
提问：指针也是种数据类型，那么这种数据类型占用多少内存空间？
示例：
int main() {
int a = 10;
int * p = &a; //指针指向数据a的地址
cout << *p << endl; //* 解引用
cout << sizeof(p) << endl; //4
cout << sizeof(int *) << endl; // 4
cout << sizeof(char *) << endl; // 4
cout << sizeof(float *) << endl; // 4
cout << sizeof(double *) << endl; // 4
system("pause");
return 0;
}
总结：所有指针类型在32位操作系统下是4个字节，在64位操作系统下是4个字节
7.4 空指针和野指针
空指针：指针变量指向内存中编号为0的空间
用途： 初始化指针变量
注意： 空指针指向的内存是不可以访问的，这段内存为系统占用
示例1：空指针
int main() {
//指针变量p指向内存地址编号为0的空间
int * p = NULL;
//访问空指针报错
//内存编号0 ~255为系统占用内存，不允许用户访问
cout << *p << endl; // 会出错
system("pause");
return 0;
}野指针：指针变量指向非法的内存空间
示例2：野指针
int main() {
//指针变量p指向内存地址编号为0x1100的空间
int * p = (int *)0x1100;
//访问野指针报错
cout << *p << endl;
system("pause");
return 0;
}总结：空指针和野指针都不是我们申请的空间，因此不要访问。
7.5 const修饰指针
const修饰指针有三种情况
- const修饰指针 — 常量指针
- const修饰常量 — 指针常量
- const即修饰指针，又修饰常量
示例：
int main() {
int a = 10;
int b = 10;
//const修饰的是指针，指针指向可以改，指针指向的值不可以更改
const int * p1 = &a;
p1 = &b; //正确
//*p1 = 100; 报错
//const修饰的是常量，指针指向不可以改，指针指向的值可以更改
int * const p2 = &a;
//p2 = &b; //错误
*p2 = 100; //正确
//const既修饰指针又修饰常量
const int * const p3 = &a;
//p3 = &b; //错误
//*p3 = 100; //错误
system("pause");
return 0;
}技巧：看const右侧紧跟着的是指针还是常量, 是指针就是常量指针，是常量就是指针常量
7.6 指针和数组
作用： 利用指针访问数组中元素
示例：
int main() {
int arr[] = {
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
int * p = arr; //指向数组的指针
cout << "第一个元素： " << arr[0] << endl;
cout << "指针访问第一个元素： " << *p << endl;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
//利用指针遍历数组
cout << *p << endl;
p++;
}
system("pause");
return 0;
}7.7 指针和函数
作用： 利用指针作函数参数，可以修改实参的值
示例：
//值传递
void swap1(int a ,int b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
//地址传递
void swap2(int * p1, int *p2)
{
int temp = *p1;
*p1 = *p2;
*p2 = temp;
}
int main() {
int a = 10;
int b = 20;
swap1(a, b); // 值传递不会改变实参
swap2(&a, &b); //地址传递会改变实参
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
system("pause");
return 0;
}总结：如果不想修改实参，就用值传递，如果想修改实参，就用地址传递
7.8 指针、数组、函数
案例描述： 封装一个函数，利用冒泡排序，实现对整型数组的升序排序
例如数组：int arr[10] = { 4,3,6,9,1,2,10,8,7,5 };
示例：
//冒泡排序函数
void bubbleSort(int * arr, int len) //int * arr 也可以写为int arr[]
{
for (int i = 0; i < len - 1; i++)
{
for (int j = 0; j < len - 1 - i; j++)
{
if (arr[j] > arr[j + 1])
{
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
}
}
//打印数组函数
void printArray(int arr[], int len)
{
for (int i = 0; i < len; i++)
{
cout << arr[i] << endl;
}
}
int main() {
int arr[10] = {
4,3,6,9,1,2,10,8,7,5 };
int len = sizeof(arr) / sizeof(int);
bubbleSort(arr, len);
printArray(arr, len);
system("pause");
return 0;
}总结：当数组名传入到函数作为参数时，被退化为指向首元素的指针
8 结构体
8.1 结构体基本概念
结构体属于用户自定义的数据类型，允许用户存储不同的数据类型
8.2 结构体定义和使用
语法：struct 结构体名 { 结构体成员列表 }；
通过结构体创建变量的方式有三种：
- struct 结构体名 变量名；
- struct 结构体名 变量名 = { 成员1值 ， 成员2值…}；
- 定义结构体时顺便创建变量
示例：
//结构体定义
struct student
{
//成员列表
string name; //姓名
int age; //年龄
int score; //分数
}stu3; //结构体变量创建方式3
int main() {
//结构体变量创建方式1
struct student stu1; //struct 关键字可以省略
stu1.name = "张三";
stu1.age = 18;
stu1.score = 100;
cout << "姓名：" << stu1.name << " 年龄：" << stu1.age << " 分数：" << stu1.score << endl;
//结构体变量创建方式2
struct student stu2 = {
"李四", 19, 60 };
cout << "姓名：" << stu2.name << " 年龄：" << stu2.age << " 分数：" << stu2.score << endl;
//结构体变量创建方式3
stu3.name = "王五";
stu3.age = 18;
stu3.score = 80;
cout << "姓名：" << stu3.name << " 年龄：" << stu3.age << " 分数：" << stu3.score << endl;
system("pause");
return 0;
}总结：
- 定义结构体时的关键字是struct，不可省略；结构体名 = 类型名
- 创建结构体变量时，关键字struct可以省略
- 结构体变量利用操作符 ‘’.’’ 访问成员
- 结构体可以理解为，内置数据类型的集合，组成的自定义数据类型
8.3 结构体数组
作用： 将自定义的结构体放入到数组中方便维护
语法：struct 结构体名 数组名[元素个数] = { {} , {} , ... {} }
示例：
//结构体定义
struct student
{
//成员列表
string name; //姓名
int age; //年龄
int score; //分数
}
int main() {
//结构体数组
struct student arr[3]=
{
{
"张三",18,80 },
{
"李四",19,60 },
{
"王五",20,70 }
};
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
cout << "姓名：" << arr[i].name << " 年龄：" << arr[i].age << " 分数：" << arr[i].score << endl;
}
system("pause");
return 0;
}8.4 结构体指针
作用： 通过指针访问结构体中的成员
- 利用操作符
->可以通过结构体指针访问结构体属性
示例：
//结构体定义
struct student
{
//成员列表
string name; //姓名
int age; //年龄
int score; //分数
};
int main() {
struct student stu = {
"张三",18,100, };
struct student * p = &stu;
p->score = 80; //指针通过 -> 操作符可以访问成员
cout << "姓名：" << p->name << " 年龄：" << p->age << " 分数：" << p->score << endl;
system("pause");
return 0;
}总结：结构体指针可以通过 -> 操作符来访问结构体中的成员
8.5 结构体嵌套结构体
作用： 结构体中的成员可以是另一个结构体
例如： 每个老师辅导一个学员，一个老师的结构体中，记录一个学生的结构体
示例：
//学生结构体定义
struct student
{
//成员列表
string name; //姓名
int age; //年龄
int score; //分数
};
//教师结构体定义
struct teacher
{
//成员列表
int id; //职工编号
string name; //教师姓名
int age; //教师年龄
struct student stu; //子结构体 学生
};
int main() {
struct teacher t1;
t1.id = 10000;
t1.name = "老王";
t1.age = 40;
t1.stu.name = "张三";
t1.stu.age = 18;
t1.stu.score = 100;
cout << "教师 职工编号： " << t1.id << " 姓名： " << t1.name << " 年龄： " << t1.age << endl;
cout << "辅导学员 姓名： " << t1.stu.name << " 年龄：" << t1.stu.age << " 考试分数： " << t1.stu.score << endl;
system("pause");
return 0;
}总结： 在结构体中可以定义另一个结构体作为成员，用来解决实际问题
8.6 结构体做函数参数
作用： 将结构体作为参数向函数中传递
传递方式有两种：
- 值传递
- 地址传递
示例：
//学生结构体定义
struct student
{
//成员列表
string name; //姓名
int age; //年龄
int score; //分数
};
//值传递
void printStudent(student stu )
{
stu.age = 28;
cout << "子函数中 姓名：" << stu.name << " 年龄： " << stu.age << " 分数：" << stu.score << endl;
}
//地址传递
void printStudent2(student *stu)
{
stu->age = 28;
cout << "子函数中 姓名：" << stu->name << " 年龄： " << stu->age << " 分数：" << stu->score << endl;
}
int main() {
student stu = {
"张三",18,100};
//值传递
printStudent(stu);
cout << "主函数中 姓名：" << stu.name << " 年龄： " << stu.age << " 分数：" << stu.score << endl;
cout << endl;
//地址传递
printStudent2(&stu);
cout << "主函数中 姓名：" << stu.name << " 年龄： " << stu.age << " 分数：" << stu.score << endl;
system("pause");
return 0;
}总结：如果不想修改主函数中的数据，用值传递，反之用地址传递
8.7 结构体中 const 使用场景
作用： 用const来防止误操作
示例：
//学生结构体定义
struct student
{
//成员列表
string name; //姓名
int age; //年龄
int score; //分数
};
//const使用场景
void printStudent(const student *stu) //加const防止函数体中的误操作
{
//stu->age = 100; //操作失败，因为加了const修饰
cout << "姓名：" << stu->name << " 年龄：" << stu->age << " 分数：" << stu->score << endl;
}
int main() {
student stu = {
"张三",18,100 };
printStudent(&stu);
system("pause");
return 0;
}总结： 值传递占用内存较大，可以用地址传递。将函数中的形参改为指针，可以减小内存，指针只占4个字节，不会复制新的副本出来
8.8 结构体案例
8.8.1 案例1
案例描述：
学校正在做毕设项目，每名老师带领5个学生，总共有3名老师，需求如下：
- 设计学生和老师的结构体，其中在老师的结构体中，有老师姓名和一个存放5名学生的数组作为成员
- 学生的成员有姓名、考试分数，创建数组存放3名老师，通过函数给每个老师及所带的学生赋值
- 最终打印出老师数据以及老师所带的学生数据
示例：
struct Student
{
string name;
int score;
};
struct Teacher
{
string name;
Student sArray[5];
};
void allocateSpace(Teacher tArray[] , int len)
{
string tName = "教师";
string sName = "学生";
string nameSeed = "ABCDE";
for (int i = 0; i < len; i++)
{
tArray[i].name = tName + nameSeed[i];
for (int j = 0; j < 5; j++)
{
tArray[i].sArray[j].name = sName + nameSeed[j];
tArray[i].sArray[j].score = rand() % 61 + 40; // 0+40 ~ 60+40
}
}
}
void printTeachers(Teacher tArray[], int len)
{
for (int i = 0; i < len; i++)
{
cout << tArray[i].name << endl;
for (int j = 0; j < 5; j++)
{
cout << "\t姓名：" << tArray[i].sArray[j].name << " 分数：" << tArray[i].sArray[j].score << endl;
}
}
}
int main() {
srand((unsigned int)time(NULL)); //随机数种子 头文件 #include 8.8.2 案例2
案例描述：
设计一个英雄的结构体，包括成员姓名，年龄，性别;创建结构体数组，数组中存放5名英雄。
通过冒泡排序的算法，将数组中的英雄按照年龄进行升序排序，最终打印排序后的结果。
五名英雄信息如下：
{
"刘备",23,"男"},
{
"关羽",22,"男"},
{
"张飞",20,"男"},
{
"赵云",21,"男"},
{
"貂蝉",19,"女"},示例：
//英雄结构体
struct hero
{
string name;
int age;
string sex;
};
//冒泡排序
void bubbleSort(hero arr[] , int len)
{
for (int i = 0; i < len - 1; i++)
{
for (int j = 0; j < len - 1 - i; j++)
{
if (arr[j].age > arr[j + 1].age)
{
hero temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
}
}
//打印数组
void printHeros(hero arr[], int len)
{
for (int i = 0; i < len; i++)
{
cout << "姓名： " << arr[i].name << " 性别： " << arr[i].sex << " 年龄： " << arr[i].age << endl;
}
}
int main() {
struct hero arr[5] =
{
{
"刘备",23,"男"},
{
"关羽",22,"男"},
{
"张飞",20,"男"},
{
"赵云",21,"男"},
{
"貂蝉",19,"女"},
};
int len = sizeof(arr) / sizeof(hero); //获取数组元素个数
bubbleSort(arr, len); //排序
printHeros(arr, len); //打印
system("pause");
return 0;
}