C Primer Plus 第10章 数组和指针 10.4 函数、数组和指针

假设您要编写一个对数组进行操做的函数，目的是要此函数返回数组内全部元素的和。假设marbles为这个int数组的名称。应该如何来调用这个函数？

一种合乎情理的猜想以下：

totao = sum(marbles);  // 可能的函数调用

那么原型应该是什么？数组名同时表明数组首元素的地址，所以实际参数marbles是一个int的地址，应该把它赋给一个类型为指向int的指针的形式参量：

int sum(int *ar);  //相就的原型

函数sum()从该参数能够获得什么信息呢?它获得数组首元素的地址，并且知道能够今后地址找到一个int。请注意它无从知道数组中元素的数量。因而在函数定义中有两种选择，第一种是在函数代码中写上固定的大小。以下所示：

int sum(int *ar)    //相应定义
{
    int i;
    int total = 0;
    
    for (i=0;i<10;i++)    //假设有10个元素
        total+=ar[i];     //ar[i]与*(ar+i)相同
return total;
}

上面的代码利用了这样的事实：正如能够在指针符号中使用数组名称同样，也能够数组符号中使用指针。

这种函数定义是有限制的，它仅在数组大小为10时能够工做。更灵活的方法是把数组大小作为第二个参数传递给函数。

int sum(int *ar,int n)    //更通用的方法
{
    int i;
    int total = 0;
    
    for (i=0;i<n;i++)    //使用n表示元素的个数
        total+=ar[i];     //ar[i]与*(ar+i)相同
return total;
}

此外，关于函数参量还有一件须要说明的事情：在函数原型和函数定义的场合中（而且只有在这两种场合中），可使用int *ar代替int ar[]：

int sum(int ar[],int n);

不管在任何状况下，形式int *ar 都表示ar是指向Int的指针。形式int ar[]也能够表示ar是指向int的指针，但只是在声明形式参量时才能够这样使用。使用第二种形式能够提醒读者ar不只指向一个int数值，并且它指向的这个int是一个数组中的元素。

程序清单10.10  sum_arr1.c程序

//sum_arr1.c --对一个数组的全部元素求和
//若是不能使用%zd,请使用%u或%lu
#include <stdio.h>
#define SIZE 10
int sum(int ar[],int n);
int main(void)
{
    int marbles[SIZE] = {20,10,5,39,4,16,19,26,31,20};
    long answer;
    answer = sum(marbles,SIZE);
    printf("The total number of marbles is %ld.\n",answer);
    printf("The size of marbles is %lu bytes.\n",sizeof marbles);
    return 0;
}
int sum(int ar[],int n)
{
    int i;
    int total=0;
    for(i=0;i<n;i++)
        total+=ar[i];
    printf("The size of ar is %lu bytes.\n",sizeof ar);

    return total;
}

输出结果以下：

The size of ar is 4 bytes.
The total number of marbles is 190.
The size of marbles is 40 bytes.

请注意marbles的大小为40字节。的确如此，由于marbles包含10个int 类型的数，每一个数占4个字节，所以总共40个字节。可是ar只有4个字节。这是由于ar自己并非一个数组，它是一个指向marbles的首元素的指针 。对于采用4字节地址的计算机系统，指针的大小为4字节（其余系统中地址的大小可能不是4个字节）。总之，在程序清单10.10中，marbles是一个数组，而ar为一个指向marbles首元素的指针，C中数组和指针之间的关系容许您在数组符号中使用指针ar。

10.4.1  使用指针参数

使用数组的函数须要知道什么时候开始和什么时候结束数组。函数sum()使用一个指针参量来肯定数组的开始点，使用一个整数参量来指明数组的元素个数（指针参量同时肯定了数组中数据的类型）。可是这并非向函数传递数组信息的唯一方法。可是这并非向函数传递数组信息的唯一方法。另外一种方法是传递两个指针 ，第一个指针指明数组的起始地址（同前面的的方法相同），第二个指针指明数组的结束地址。程序清单10.11中的示例示意了这种方法。这个例子利用了指针参数是变量这一事实，也就是说，程序中没有使用索引来指示数组中的每一个元素，而是直接修改指针自己，使指针 依次指向各个数组元素。

程序清单10.11 sum_arr2.c程序

//sum_arr1.c --对一个数组的全部元素求和
//若是不能使用%zd,请使用%u或%lu
#include <stdio.h>
#define SIZE 10
int sump(int * start,int * end);
int main(void)
{
    int marbles[SIZE] = {20,10,5,39,4,16,19,26,31,20};
    long answer;
    answer = sump(marbles,marbles+SIZE);
    printf("The total number of marbles is %ld.\n",answer);
    return 0;
}
/*使用指针算术*/
int sump(int * start,int * end)
{

    int total=0;
    while(start < end)
    {
        total+=*start;  /*把值累加到total上*/
        start++;        /*把指针向前推动到下一个元素*/
    }
    return total;
}

因为指针start最初指向marbles的首元素，所以执行赋值表达式total+=*start时，把首元素的值 加到total上。而后，表达式start++使指针变量start增1，从而指向数组的下一个元素。start是指向int的指针，所以当start增1时它将增长1个int的大小。

请注意函数sump()和sum()结束加法循环的方式不同。函数sum()使用数组元素的个数作为第二个参数，循环利用这个值来控制循环次数：

for(i=0;i<n;i++)

而函数sump()则使用第二个指针来控制循环次数：

while(start < end)

由于这是一个不相等关系的判断，因此处理的最后一个元素将是end所指向的位置以前的元素。这就意味着end实际指向的位置是在数组最后一个元素以后。C保证在为数组分配存储空间的时候，指向数组以后 的第一个位置的指针也是合法的。这使上面例子中采用的结构是有效的，由于start在循环中最后获得的数值是end。请注意使用这种“越界”指针可以使函数调用的形式更加整洁：

sump(marbles,marbles+SIZE);

因为索引是从0开始的，所以marbles+SIZES指向数组结尾处以后的下一个元素。

顺便说一句，尽管C保证指针marbles+SIZES是合法的，但对marbles[SIZE](即该地址存储的内容)不做任何保证。

能够把上面的循环体精简为一行：

total+=*start++ ;

一元运算符*和++具备相等的优先级，但它在结合时是从右向左进行的。这就意味着++应用于start，而不是应用于*start。也就是说是指针自增1，而不是指针所指向的数据自增1。后缀形式start++而不是++start表示先把指针指向的数据加到total上，而后指针再自增1。若是程序使用++start，则顺序就变为指针先自增1，而后再使用其指向的值。

尽管*start++比较经常使用，但为了清晰起见，应该使用*(start++)。程序清单10.12中的程序示意了这些在关优先级的微秒之处：

程序清单10.12

/*order.c  --指针运算的优先级*/
#include <stdio.h>
int data[2]={100,200};
int moredata[2]={300,400};
int main(void)
{
    int *p1,*p2,*p3;
    p1=p2=data;
    p3=moredata;
    printf(" *p1=%d, *p2=%d, *p3=%d\n",*p1,*p2,*p3);
    printf("*p1++ =%d, *++p2 =%d, (*p3)++ =%d\n",*p1++,*++p2,(*p3)++);
    printf(" *p1 =%d,*p2 =%d,*p3 =%d\n",*p1,*p2,*p3);
    return 0;
}

输出结果以下：

*p1=100, *p2=100, *p3=300
*p1++=100,*++p2=200,(*p3)++=300
*p1=200,*p2=200,*p3=301

上面的例子中，只有(*p3)++改变了数组元素的值。其余两个操做增长了指针p1和指针p2，使之指向下一个元素。

10.4.2  评论：指针和数组

从前面的介绍中能够看出，处理数组的函数其实是使用指针作为参数的。可是在编写处理数组的函数时，数组符号和指针符号都是能够选用的。若是使用数组符号，则函数处理数组这一事实更加明显。也有一些程序员可能更习惯于使用指针，以为指针使用起来更加天然。

在C中，两个表达式ar[i]和*(ar+i)的意义是等价的。并且无论ar是一个数组名仍是一个指针变量，这两个表达式均可以正常工做。然而，只有当ar是一个指针变量时，才可使用ar++这样的表达式。

指针符号（尤为在对其使用增量运算符时）更接近于机器语言，并且某些编译器在编译时可以生成效率更高的代码。然而，不少程序员认为程序员的主要任务是保证程序的正确性和易读性，代码的优化应该交给编译器去作。