Так как в «С» передача аргументов функциям осуществляется «по значению», вызванная процедура не имеет непосредственной возможности изменить переменную из вызывающей программы. Что же делать, если вам действительно надо изменить аргумент?
Пример 6-1. Например, программа сортировки захотела бы поменять два нарушающих порядок элемента с помощью функции с именем swap. Для этого недостаточно написать:
swap(a,b),
определив функцию swap при этом следующим образом:
void swap(int x, int y) // Неверно !
{
int temp;
temp = x;
x = y;
y = temp;
}
Из-за вызова по значению swap не может воздействовать на агументы a и b в вызывающей функции. К счастью, все же имеется возможность получить желаемый эффект. Вызывающая программа передает указатели подлежащих изменению значений:
swap(&a, &b);
так как операция & выдает адрес переменной, то &A является указателем на a. В самой swap аргументы описываются как указатели и доступ к фактическим операндам осуществляется через них.
void swap(int *px, int *py) //Перестановка *px и *py
{
int temp;
temp = *px;
*px = *py;
*py = temp;
}
Указатели в качестве аргументов обычно используются в функциях, которые должны возвращать более одного значения (можно при этом сказать, что swap возвращает два значения, новые значения ее аргументов).
Пример 6-2. В качестве примера рассмотрим функцию getint, которая осуществляет преобразование поступающих в свободном формате данных, разделяя поток символов на целые значения, по одному целому за одно обращение. Функция getint должна возвращать либо найденное значение, либо признак конца файла, если входные данные полностью исчерпаны. Эти значения должны возвращаться как отдельные объекты, какое бы значение ни использовалось для EOF, даже если это значение вводимого целого.
Одно из решений, основывающееся на описываемой в главе 9 функции ввода scanf, состоит в том, чтобы при выходе на конец файла getint возвращала eof в качестве значения функции; любое другое возвращенное значение говорит о нахождении нормального целого. Численное же значение найденного целого возвращается через аргумент, который должен быть указателем целого. Эта организация разделяет статус конца файла и численные значения.
Следующий цикл заполняет массив целыми с помощью обращений к функции getint:
int n, v, array[size];
for (n = 0; n < size && getint(&v) != eof; n++)
array[n] = v;
В результате каждого обращения v становится равным следующему целому значению, найденному во входных данных. Обратите внимание, что в качестве аргумента getint необходимо указать &v а не v. Использование просто v скорее всего приведет к ошибке адресации, поскольку getint полагает, что она работает именно с указателем.
Сама getint является очевидной модификацией написанной нами ранее функции atoi:
getint(int *pn) /* get next integer from input */
{
int c,sign;
while ((c = getch()) == ' ' || c == '\n' ||
c == '\t')
; /* skip white space */
sign = 1;
if (c == '+' || c == '-')
{ /* record
sign */
sign = (c == '+') ? 1 : -1;
c = getch();
}
for (*pn = 0; c >= '0' && c <= '9'; c = getch())
*pn = 10 * *pn + c - '0';
*pn *= sign;
if (c != eof)
ungetch(c);
return(c);
}
Выражение *pn используется всюду в getint как обычная переменная типа int. Мы также использовали функции getch и ungetch (описанные в главе 5) , так что один лишний символ, который приходится считывать, может быть помещен обратно во ввод.
Упражнение 6-1. Напишите функцию getfloat, аналог getint для чисел с плавающей точкой. Какой тип должна возвращать getfloat в качестве значения функции?
В языке «C» существует сильная взаимосвязь между указателями и массивами, настолько сильная, что указатели и массивы действительно следует рассматривать одновременно. Любую операцию, которую можно выполнить с помощью индексов массива, можно сделать и с помощью указателей. вариант с указателями обычно оказывается более быстрым, но и несколько более трудным для непосредственного понимания, по крайней мере для начинающего. Описание:
int a[10]
определяет массив размера 10, т.е. Набор из 10 последовательных объектов, называемых a[0], a[1], ..., a[9]. Запись a[i] соответствует элементу массива через I позиций от начала. Если pa – указатель целого, описанный как:
int *pa ,
то присваивание:
pa = &a[0]
приводит к тому, что pa указывает на нулевой элемент массива a; это означает, что pa содержит адрес элемента a [0]. Теперь присваивание:
x = *pa
будет копировать содержимое a[0] в x.
Если pa указывает на некоторый определенный элемент массива a, то по определению pa+1 указывает на следующий элемент, и вообще pa-i указывает на элемент, стоящий на i позиций до элемента, указываемого pa, а pa+i на элемент, стоящий на i позиций после. Таким образом, если pa указывает на a[0], то:
*(pa+1)
ссылается на содержимое a[1], pa+i – на адрес a[i], а *(pa+i) – на содержимое a[i].
Эти замечания справедливы независимо от типа переменных в массиве a. Суть определения «добавления 1 к указателю», а также его распространения на всю арифметику указателей, состоит в том, что приращение масштабируется размером памяти, занимаемой объектом, на который указывает указатель. Таким образом, i в pa+i перед прибавлением умножается на размер объектов, на которые указывает pa.
Очевидно существует очень тесное соответствие между индексацией и арифметикой указателей. в действительности компилятор преобразует ссылку на массив в указатель на начало массива. В результате этого имя массива является указательным выражением. Отсюда вытекает несколько весьма полезных следствий. Так как имя массива является синонимом местоположения его нулевого элемента, то присваивание pa=&a[0] можно записать как:
pa = a .
Еще более удивительным, по крайней мере на первый взгляд, кажется тот факт, что ссылку на a[i] можно записать в виде *(a+i). При анализировании выражения a[i] в языке «C» оно немедленно преобразуется к виду *(a+i); эти две формы совершенно эквивалентны. Если применить операцию & к обеим частям такого соотношения эквивалентности, то мы получим, что &a[i] и a+i тоже идентичны: a+i – адрес i-го элемента от начала a. С другой стороны, если pa является указателем, то в выражениях его можно использовать с индексом: pa[i] идентично *(pa+i). Короче, любое выражение, включающее массивы и индексы, может быть записано через указатели и смещения и наоборот, причем даже в одном и том же утверждении.
Имеется одно различие между именем массива и указателем, которое необходимо иметь в виду. указатель является переменной, так что операции pa=a и pa++ имеют смысл. Но имя массива является константой, а не переменной: конструкции типа a=pa или a++, или p=&a будут незаконными.
Пример 6-3. Когда имя массива передается функции, то на самом деле ей передается местоположение начала этого массива. Внутри вызванной функции такой аргумент является точно такой же переменной, как и любая другая, так что имя массива в качестве аргумента действительно является указателем, т.е. переменной, содержащей адрес. Мы можем использовать это обстоятельство для написания нового варианта функции strlen, вычисляющей длину строки.
strlen(char *s) // Получить длину строки s
{
int n;
for (n = 0; *s != '\0'; s++)
n++;
return(n);
}
Операция увеличения s совершенно законна, поскольку эта переменная является указателем; s++ никак не влияет на символьную строку в обратившейся к strlen функции, а только увеличивает локальную для функции strlen копию адреса. Описания формальных параметров в определении функции в виде:
char s[];
char *s;
совершенно эквивалентны; какой вид описания следует предпочесть, определяется в значительной степени тем, какие выражения будут использованы при написании функции. Если функции передается имя массива, то в зависимости от того, что удобнее, можно полагать, что функция оперирует либо с массивом, либо с указателем, и действовать далее соответвующим образом. Можно даже использовать оба вида операций, если это кажется уместным и ясным.
Можно передать функции часть массива, если задать в качестве аргумента указатель начала подмассива. Например, если a – массив, то как:
f(&a[2])
как и
f(a+2)
передают функции f адрес элемента a[2], потому что и &a[2], и a+2 являются указательными выражениями, ссылающимися на третий элемент a. Описания аргументов в функции f могут присутствовать в виде:
f(int arr[])
{
...
}
или
f(int *arr)
{
...
}
Что касается функции f, то тот факт, что ее аргумент в действительности ссылается к части большего массива, не имеет для нее никаких последствий.
Если p является указателем, то каков бы ни был тип объекта, на который он указывает, операция p++ увеличивает p так, что он указывает на следующий элемент набора этих объектов, а операция p+=i увеличивает p так, чтобы он указывал на элемент, отстоящий на i элементов от текущего элемента.эти и аналогичные конструкции представляют собой самые простые и самые распространенные формы арифметики указателей или адресной арифметики.
Пример 6-4. Язык «C» последователен и постоянен в своем подходе к адресной арифметике; объединение в одно целое указателей, массивов и адресной арифметики является одной из наиболее сильных сторон языка. Давайте проиллюстрируем некоторые из соответствующих возможностей языка на примере элементарной (но полезной, несмотря на свою простоту) программы распределения памяти. Имеются две функции: функция alloc(n) возвращает в качестве своего значения указатель p, который указывает на первую из n последовательных символьных позиций, которые могут быть использованы вызывающей функцию alloc программой для хранения символов; функция free(p) освобождает приобретенную таким образом память, так что ее в дальнейшем можно снова использовать. программа является «элементарной», потому что обращения к free должны производиться в порядке, обратном тому, в котором производились обращения к alloc.