c语言函数，数组和字符串

目录

函数和程序结构：

函数的定义和调用：

函数的参数传递方式（按值传递，按引用传递）

局部变量和全局变量

头文件和库函数的使用

数组和字符串

一维数组的定义和使用 

二维数组的定义和使用

字符串的定义和使用

字符串处理函数

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函数和程序结构：

在C语言中，函数是程序的基本组成单元。函数用于封装可重用的代码块，并通过调用函数来执行特定的任务。每个C程序至少包含一个名为main的函数，该函数作为程序的入口点。

下面是一个简单的C语言程序的结构，以及函数的声明和定义示例：

// 预处理指令：包含其他头文件和宏定义等
#include 

// 函数声明（函数原型）
int add(int a, int b);

// main函数：程序的入口点
int main() {
    // 变量声明和初始化
    int num1 = 10;
    int num2 = 20;
    int sum;

    // 函数调用
    sum = add(num1, num2);

    // 输出结果
    printf("Sum: %d\n", sum);

    return 0;
}

// 函数定义
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

上述示例程序的结构如下：

1. 第一行是预处理指令，用于包含其他头文件和宏定义等。

2. 紧接着是函数的声明或函数原型。函数原型指定了函数的名称、参数类型和返回值类型，以便在程序的其他位置使用该函数。

3. main函数是程序的入口点。它不接受任何参数，并且必须返回一个整数值（通常为int类型）。在main函数中，你可以声明和初始化变量，调用其他函数，执行任务，并输出结果。

4. 在main函数之后是其他函数的定义。函数定义包括函数的返回类型、函数名和参数列表，以及函数体中的代码。在示例中，add函数计算两个整数的和。

5. 程序使用了printf函数来输出结果。printf是C语言标准库提供的一个函数，用于在控制台输出文本。

注意事项：

• 函数之间的顺序是无关紧要的，但如果在使用函数之前没有进行函数声明或定义，则需要在使用之前提前进行声明。
• 函数可以有参数（输入）和返回值（输出），也可以没有参数或返回值。
• C语言中的变量必须在使用之前声明并初始化。

函数的定义和调用：

1. 函数的定义： 函数的定义包括函数的返回类型、函数名、参数列表以及函数体的代码实现。函数定义告诉编译器如何执行特定任务。

   返回类型 函数名(参数列表) {
       // 函数体代码
       // 执行特定任务
       return 返回值;
   }
   

   示例：

   // 函数的定义
   int add(int a, int b) {
       int sum = a + b;
       return sum;
   }
   

   在上述示例中，add函数的定义具有返回类型int，函数名称为add，参数列表为(int a, int b)。函数体内部计算两个整数的和并将结果作为返回值。

2. 函数的调用： 调用函数即使用函数的名称及其参数来执行函数体内部的代码，并获取函数的返回值（如果有返回值）。

   返回类型 变量名 = 函数名(参数列表);
   

   示例：

   // 函数的调用
   int result = add(3, 4);
   

   在上述示例中，我们调用了之前定义的add函数，将参数3和4传递给函数，并将返回的结果保存在result变量中。

函数的定义和调用使得我们能够封装和重用代码，从而提高代码的可读性、维护性和模块化程度。

需要注意的几点：

• 函数的名称应该唯一，不能与其他变量或函数重名。
• 调用函数时，传递给函数的参数应与函数定义中的参数类型、数量和顺序相匹配。
• 如果函数没有返回值，则函数的返回类型应为void，不需要在调用时将返回值赋给任何变量。

函数的参数传递方式（按值传递，按引用传递）

在C语言中，函数的参数传递方式可以是按值传递（pass-by-value）或按引用传递（pass-by-reference）。

1. 按值传递（pass-by-value）： 在按值传递中，函数接收参数的副本，而不是原始的数据。在函数内部对参数的修改不会影响到函数外部的原始数据。

   示例：

   void square(int num) {
       num = num * num;
   }
   
   int main() {
       int x = 5;
       square(x);
       printf("x: %d\n", x);  // 输出：x: 5
       return 0;
   }
   

   在上述示例中，square函数接收一个整数参数，并在函数内部将其平方。然而，对num的修改只是在函数内部生效，并不影响main函数中的变量x。

2. 按引用传递（pass-by-reference）： 在按引用传递中，函数接收参数的引用或指针，可以直接操作原始数据。在函数内部对参数的修改也会影响到函数外部的原始数据。

   示范：

   void square(int* numPtr) {
       *numPtr = (*numPtr) * (*numPtr);
   }
   
   int main() {
       int x = 5;
       square(&x);
       printf("x: %d\n", x);  // 输出：x: 25
       return 0;
   }
   

3. 在上述示例中，square函数接收一个整数指针参数numPtr，通过解引用该指针并修改指向的内存中的值来实现参数的平方。这样在main函数中调用square函数后，x的值也被修改为25。

4. 需要注意的是，按引用传递需要使用指针来处理参数，而且要小心处理指针为空的情况。

   总结：

5. 按值传递将参数的副本传递给函数，对参数的修改不会影响原始数据。
6. 按引用传递将参数的引用或指针传递给函数，可以直接操作原始数据，对参数的修改会影响到原始数据。

7. 根据需要选择合适的传递方式，在一般情况下，按值传递是常用的方式。如果想通过函数修改原始数据，可以使用指针进行按引用传递。

局部变量和全局变量

在C语言中，局部变量（local variable）和全局变量（global variable）是两种不同的变量类型，它们具有以下特点：

1. 局部变量：

   • 局部变量定义在函数内部或一个代码块内部，只在其所在的函数或代码块内可见。
   • 局部变量在其所在的函数或代码块执行结束后会被销毁。
   • 局部变量的作用域（scope）限定在定义它的函数或代码块内部，外部的函数或代码块无法访问它。

   示例：

   void foo() {
       int x = 5;  // 局部变量x
       printf("x: %d\n", x);
   }
   
   int main() {
       foo();  // 调用foo函数
       // printf("%d\n", x);  // 错误：无法访问局部变量x
       return 0;
   }
   

2. 在上述示例中，x是foo()函数内部的局部变量。它只能在foo()函数内部使用，对于main()函数来说是不可见的。

3. 全局变量：

   • 全局变量定义在函数之外，可以被程序中的所有函数访问。
   • 全局变量的作用域跨越整个程序，从定义它的位置开始，直到程序结束。
   • 全局变量的生命周期与整个程序的运行时间相同，即在程序启动时创建，在程序结束时销毁。

   示例：

   int globalVar = 10;  // 全局变量
   
   void foo() {
       printf("globalVar: %d\n", globalVar);
   }
   
   int main() {
       foo();  // 调用foo函数访问全局变量globalVar
       printf("globalVar: %d\n", globalVar);  // 在main函数中也可以访问全局变量
       return 0;
   }
   

头文件和库函数的使用

头文件（Header Files）：

• 头文件通常包含函数声明、宏定义、类型定义和结构声明等信息。
• 头文件的扩展名为.h，例如stdio.h、stdlib.h等。
• 头文件通过#include预处理指令引入到源代码文件中。
• 引入头文件可以让源代码文件访问到头文件中声明的函数、变量和类型。

示例：

// header.h 头文件
#ifndef HEADER_H  // 防止头文件重复包含
#define HEADER_H

// 声明函数
int add(int a, int b);

#endif

// main.c 源代码文件
#include 
#include "header.h"  // 引入自定义的头文件

int main() {
    int result = add(3, 4);  // 使用头文件中声明的函数
    printf("Result: %d\n", result);
    return 0;
}

1. 在上述示例中，header.h是自定义的头文件，其中声明了一个add函数。在main.c源代码文件中通过#include "header.h"引入了该头文件，并可以在main函数中调用add函数。

2. 库函数（Library Functions）：

   • 库函数是一组预定义好的函数，提供了各种通用的功能，如字符串处理、数学运算、文件操作等。
   • 库函数以函数的形式存在于库文件中，可以被多个程序共享使用。
   • 库函数通常是封装好的二进制代码，通过链接（linking）将其与程序一起编译。
   • 在C语言中，常见的标准库函数位于标准库（Standard Library），如stdio.h、stdlib.h、math.h等。

   示例：

   #include 
   #include 
   
   int main() {
       double x = 2.5;
       double result = sqrt(x);  // 使用库函数sqrt计算平方根
       printf("Square root of %.1lf is %.2lf\n", x, result);
       return 0;
   }
   

3. 在上述示例中，通过#include 引入了数学库函数的头文件，然后在main函数中使用sqrt函数计算给定数字的平方根。

4. 需要注意的是，在使用库函数时，有时需要链接相应的库文件。对于标准库函数，编译器通常会自动链接相应的库文件。对于其他库函数，可能需要手动指定链接选项来告诉编译器使用哪个库文件。

数组和字符串

一维数组的定义和使用 

定义一维数组：

• 一维数组的定义格式是：数据类型 数组名[数组长度];
• 数组类型可以是任意合法的数据类型，如整型、字符型、浮点型等。
• 数组名是标识符，用于标识该数组，在程序中唯一标识该数组。
• 数组长度是一个非负整数，指定了数组可以容纳的元素个数。

示例：

int numbers[5];          // 定义一个包含5个整数的数组
float grades[10];        // 定义一个包含10个浮点数的数组
char characters[100];    // 定义一个包含100个字符的数组

访问和操作一维数组的元素：

• 一维数组的元素可以通过索引来访问和操作，索引从0开始，到数组长度减1结束。
• 通过数组名和索引，可以读取或修改数组元素的值。

示例：

int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};  // 初始化整型数组

int firstElement = numbers[0];    // 读取第一个元素
numbers[2] = 10;                   // 修改第三个元素的值

float average = (numbers[1] + numbers[3]) / 2.0;  // 使用数组元素进行计算

在上述示例中，我们定义了一个整型数组numbers，并对其进行初始化。然后通过索引读取和修改数组中的元素。另外，我们还可以使用数组元素进行其他的计算。

需要注意的是，数组索引越界会导致未定义的行为，确保在访问数组元素时不超出数组范围。

二维数组的定义和使用

定义二维数组：

• 二维数组的定义格式是：数据类型 数组名[行数][列数];
• 行数和列数是非负整数，分别指定了二维数组的行数和列数。
• 数据类型可以是任意合法的数据类型，如整型、字符型、浮点型等。

示例：

int matrix[3][4];          // 定义一个3行4列的整型二维数组
float table[2][5];         // 定义一个2行5列的浮点型二维数组
char chessboard[8][8];     // 定义一个8行8列的字符型二维数组

访问和操作二维数组的元素：

• 二维数组的元素可以通过行索引和列索引来访问和操作。
• 行索引和列索引都从0开始，到对应的行数和列数减1结束。
• 通过数组名、行索引和列索引，可以读取或修改数组元素的值。

示例：

int matrix[3][4] = {
    {1, 2, 3, 4},
    {5, 6, 7, 8},
    {9, 10, 11, 12}
};  // 初始化整型二维数组

int firstElement = matrix[0][0];      // 读取左上角元素
matrix[1][2] = 15;                     // 修改第二行第三列的元素值

float average = (matrix[0][1] + matrix[2][3]) / 2.0;  // 使用数组元素进行计算

在上述示例中，我们定义了一个整型二维数组matrix，并对其进行了初始化。然后通过行索引和列索引，读取和修改数组中的元素。另外，我们还可以使用数组元素进行其他的计算。

字符串的定义和使用

定义字符串：

• 字符串的定义格式是：char 字符数组名[数组长度] = "字符串内容";
• 字符数组名是标识符，用于标识该字符串，在程序中唯一标识该字符串。
• 数组长度是一个非负整数，指定了字符数组的最大容量，应该至少比字符串内容的长度多1个字节（用于存储空字符）。

示例：

char greeting[20] = "Hello, world!";    // 定义一个包含20个字符的字符串
char name[] = "John";                   // 自动确定数组长度，足够存储字符内容和空字符

访问和操作字符串：

• 可以通过数组名和索引来访问和操作字符串中的字符。
• 字符串中的每个字符都有一个对应的索引，从0开始，到字符串长度减1结束。
• 可以通过循环遍历字符串中的字符，或使用各种字符串处理函数来进行操作。

示例：

char greeting[20] = "Hello, world!";

char firstChar = greeting[0];                // 读取第一个字符
greeting[7] = 'W';                           // 修改第8个字符为大写

int length = strlen(greeting);               // 获取字符串长度
int compareResult = strcmp(greeting, "Hi");  // 比较字符串

printf("%s\n", greeting);                    // 输出字符串内容

在上述示例中，我们定义了一个字符数组greeting作为字符串，并对其进行初始化。然后通过索引读取和修改字符串中的字符。另外，通过调用字符串处理函数strlen获取字符串长度，strcmp比较字符串内容。最后使用printf函数输出字符串内容。

需要注意的是，在使用字符串时要确保不越界，并且为字符串留出足够的容量存储空字符。

字符串处理函数

在C语言中，有一些常用的字符串处理函数可以帮助我们进行字符串操作和处理。下面我列举一些常见的字符串处理函数及其功能：

1. strlen：计算字符串的长度。

   #include 
   
   size_t strlen(const char *str);
   

2. strcpy：将一个字符串复制到另一个字符串中。

   #include 
   
   char *strcpy(char *dest, const char *src);
   

3. strcat：将一个字符串拼接到另一个字符串的末尾。

   #include 
   
   char *strcat(char *dest, const char *src);
   

4. strcmp：比较两个字符串的大小。

   #include 
   
   int strcmp(const char *str1, const char *str2);
   

5. strstr：在一个字符串中搜索指定子串的出现位置。

   #include 
   
   char *strstr(const char *str, const char *substr);
   

6. strtok：将一个字符串分割为多个子串

   #include 
   
   char *strtok(char *str, const char *delimiters);
   

   这些只是一些常见的字符串处理函数，还有其他更多的函数可供使用。这些函数的使用方法需要查看相应的函数文档，并且要确保在使用这些函数之前正确包含对应的头文件。