您的位置:首页 > 其它

让你提前认识软件开发(13):指针及结构体的使用

2014-04-16 20:34 323 查看
第1部分 重新认识C语言指针及结构体的使用 
【文章摘要】
        指针在C语言中占有很重要的地位,同时也是学习C语言的难点所在。结构体属于用户自己建立的数据类型,在实际的软件开发项目中应用很广泛。
        本文以实际的例子介绍了C语言中指针和结构体的使用方法,为进一步的学习和应用提供了有益的参考。
【关键词】
        C语言 指针  结构体 文件
 
1.指针和结构体简介
        在C语言中,将地址形象化地称为指针,意即通过它能够找到以它为地址的内存单元。实际上,使用指针是对一个内存单元的间接访问。例如,有一个变量Var的值为1,使用一个变量Var_Pointer存放变量Var在内存中的地址3000,通过该地址能够找到变量Var在内存中的值,那么这种间接访问操作的示意图如图1所示。

图1指针操作示意图
        在诸如数组这样的数据结构中,所有的数据都是同一种类型,即不能存放不同类型(如整型和字符型)的数据。结构体(structure)的出现解决了这个问题,它允许用户自己建立由不同类型数据组成的组合型的数据结构。
        在实际的软件开发项目中,指针和结构体都有很重要的应用,要成为一名合格的软件开发工程师,一定要学会灵活运用指针和结构体来编写C语言程序。
 
2.本文中使用的程序流程说明
        本文中程序实现的功能为:从本地文件中读取以约定格式组成的员工的信息记录(包括工号、姓名和年龄,字段之间以“|”分隔),解析后将每个字段的内容输出到屏幕上。流程图如图2所示。

图2本程序流程图
       本程序文件命名为“Pointer.c”,使用的本地文件命名为“EmployeeInfo.ini”,文件里面的内容为形如“工号|姓名|年龄”这样的记录,内容存放示例如图3所示。

图3文件内容存放示例图
        注意,在程序编译运行的时候,要将本地文件存放到与“Pointer.c”同级目录下,这样才能够读取到记录信息。
 
3.程序代码
/**********************************************************************
*版权所有 (C)2014, Zhou Zhaoxiong。
*
*文件名称: Pointer.c
*内容摘要:用于演示指针和结构体操作
*其它说明:无
*当前版本: V1.0
*作    者: Zhou Zhaoxiong
*完成日期: 20140416
*
*  版本       修改时间     修改人           修改内容
********************************************************************
*   V1.0        20140416    周兆熊             创建
**********************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
 
//字段最大长度
#define MAX_RET_BUF_LEN     (1024)
 
//数据类型
typedef unsigned char       UINT8;
typedef unsigned short int  UINT16;
typedef unsigned int        UINT32;
typedef signed   int        INT32;
typedef unsigned char       BOOL;
 
//参数类型
#define MML_INT8_TYPE       0
#define MML_INT16_TYPE      1
#define MML_INT32_TYPE      2
#define MML_STR_TYPE        3
 
#define  TRUE         (BOOL)1
#define  FALSE        (BOOL)0
 
//员工信息结构体
typedef struct
{
    UINT8  szEmployeeID[1024];      //员工工号
    UINT8  szEmployeeName[1024];    //员工姓名
    UINT32 iEmployeeAge;            //员工年龄
} T_EmployeeInfo;
 
/**********************************************************************
*功能描述:获取字符串中某一个字段的数据
*输入参数: iSerialNum-字段编号(为正整数)
             iContentType-需要获取的内容的类型
             pSourceStr-源字符串
             pDstStr-目的字符串(提取的数据的存放位置)
             cIsolater-源字符串中字段的分隔符
             iDstStrSize-目的字符串的长度
*输出参数:无
*返回值: TRUE-成功  FALSE-失败
*其它说明:无
*修改日期        版本号            修改人         修改内容
* --------------------------------------------------------------
* 20140416         V1.0               zzx           创建
***********************************************************************/
BOOL GetValueFromStr(UINT16 iSerialNum, UINT8 iContentType, UINT8 *pSourceStr, UINT8 *pDstStr, UINT8 cIsolater, UINT32 iDstStrSize)
{
    UINT8  *pStrBegin                 = NULL;
    UINT8  *pStrEnd                   = NULL;
    UINT8   szRetBuf[MAX_RET_BUF_LEN] = {0}; //截取出的字符串放入该数组中
    UINT8  *pUINT8                    = NULL;
    UINT16 *pUINT16                   = NULL;
    UINT32 *pUINT32                   = NULL;
    UINT32  iFieldLen                 = 0;     //用于表示每个字段的实际长度
 
    if (pSourceStr == NULL)           //对输入指针的异常情况进行判断
    {
        return FALSE;
}
    //字段首
    pStrBegin = pSourceStr;
    while (--iSerialNum != 0)
    {
        pStrBegin = strchr(pStrBegin, cIsolater);
        if (pStrBegin == NULL)
        {
            return FALSE;
        }
        pStrBegin ++;
    }
 
    //字段尾
    pStrEnd = strchr(pStrBegin, cIsolater);
    if (pStrEnd == NULL)
    {
        return FALSE;
    }
 
    iFieldLen = (UINT16)(pStrEnd - pStrBegin);
    if(iFieldLen >= MAX_RET_BUF_LEN) //进行异常保护, 防止每个字段的值过长
    {
        iFieldLen = MAX_RET_BUF_LEN - 1;
    }
 
    memcpy(szRetBuf, pStrBegin, iFieldLen);
 
    //将需要的字段值放到pDstStr中去
    switch (iContentType)
    {
        case MML_STR_TYPE:                        //字符串类型
        {
            strncpy(pDstStr, szRetBuf, iDstStrSize);
            break;
        }
 
        case MML_INT8_TYPE:                       //字符类型
        {
            pUINT8   = (UINT8 *)pDstStr;
            *pDstStr = (UINT8)atoi(szRetBuf);
            break;
        }
 
        case MML_INT16_TYPE:                      // short int类型
        {
            pUINT16  = (UINT16 *)pDstStr;
            *pUINT16 = (UINT16)atoi(szRetBuf);
            break;
        }
 
        case MML_INT32_TYPE:                      // int类型
        {
            pUINT32  = (UINT32 *)pDstStr;
            *pUINT32 = (UINT32)atoi(szRetBuf);
            break;
        }
 
        default:                                  //一定要有default分支
        {
            return FALSE;
        }
    }
 
    return TRUE;
}
 
 
/****************************************************************
*功能描述:  主函数                                             *
*输入参数:  无                                                 *
*输出参数:  无                                                 *
*返回值  :无                                                 *
*其他说明:  无                                                 *
*修改日期        版本号       修改人        修改内容
* -------------------------------------------------------------------------------
* 20140416         V1.0          zzx           创建
****************************************************************/
INT32 main(void)
{
    UINT32  iInfoCount          = 0;      //该变量用于计算记录条数
    UINT8   szContentLine[1024] = {0};       //用于存放从文件中独到的每条记录
    FILE   *hFile               = NULL;   //文件句柄指针
   
    //打开文件
    hFile = fopen("EmployeeInfo.ini", "r");
    if (!hFile)                     //打开失败
    {
        printf("Open EmployeeInfo.ini failed!\n");
        return -1;                  //异常退出
    }
 
    while (NULL != fgets(szContentLine, sizeof(szContentLine), hFile))
    {
        T_EmployeeInfo t_EmployeeInfo = {0};
 
        iInfoCount ++;           //每读取到一条记录, 则记录条数加1
 
        //获取EmployeeID
        if (TRUE != GetValueFromStr(1, MML_STR_TYPE, szContentLine, t_EmployeeInfo.szEmployeeID, '|', sizeof(t_EmployeeInfo.szEmployeeID)))
        {
            printf("获取第%d位员工的工号失败.\n", iInfoCount);
            return -1;
        }
 
        //获取EmployeeName
        if (TRUE != GetValueFromStr(2, MML_STR_TYPE, szContentLine, t_EmployeeInfo.szEmployeeName, '|', sizeof(t_EmployeeInfo.szEmployeeName)))
        {
            printf("获取第%d位员工的姓名失败.\n", iInfoCount);
            return -1;
        }
 
        //获取EmployeeAge
        if (TRUE != GetValueFromStr(3, MML_INT32_TYPE, szContentLine, (UINT8 *)&(t_EmployeeInfo.iEmployeeAge), '|', sizeof(t_EmployeeInfo.iEmployeeAge)))
        {
            printf("获取第%d位员工的年龄失败.\n", iInfoCount);
            return -1;
        }
 
        //逐条打印每个员工的信息
        printf("第%d位员工的信息为:工号=%s, 姓名=%s,年龄=%d.\n", iInfoCount, t_EmployeeInfo.szEmployeeID, t_EmployeeInfo.szEmployeeName, t_EmployeeInfo.iEmployeeAge);
    }
 
    fclose(hFile);         //最后一定要关闭文件句柄
 
    return 0;
}
 
 
4.程序内容详解
4.1员工信息结构体T_EmployeeInfo
typedef struct
{
    UINT8  szEmployeeID[1024];       //员工工号
    UINT8  szEmployeeName[1024];    //员工姓名
    UINT32 iEmployeeAge;            //员工年龄
} T_EmployeeInfo;
        说明:
        (1)因为文件中每条记录包括了工号、姓名和年龄,所以结构体中要定义三个成员变量,其中工号和姓名是字符串类型,年龄为整型。
        (2)注意成员变量的命名规则,字符串类型以“sz”开头,整型以“i”开头,方便对变量进行识别。同时,为了防止每个字段的内容过长,定义字符数组的长度为1024(不要超过MAX_RET_BUF_LEN的大小)。
 
4.2字段数据获取函数GetValueFromStr
        该函数的工作原理为:根据输入的参数来从pSourceStr中获取第iSerialNum字段的内容,存放到pDstStr中,各个字段以cIsolater分隔开来。
        注意,在执行函数的主要逻辑之前,要对指针进行保护,即对指针的异常情况进行判断(判断其是否为空,具体见程序代码)。在实际的软件开发项目中,这一点是非常重要的。
        该函数的工作步骤为:
        第一步:获取每个字段的字段首和字段尾指针。strchr函数用于查询两个字段之间cIsolater的地址,字段的首位指针值相减就得到该字段的长度,并使用memcpy函数将该字段值拷贝到szRetBuf中。为了防止源串中字段值过长,还对解析出来的字段长度进行了异常保护。该方法在实际的软件开发项目中经常用到。
        第二步:将解析出的字段值放到pDstStr中去。根据不同的数据类型(如字符串、整型等),将第一步获得的字段值存放到pDstStr中。由于第一步的szRetBuf为字符数组,而某些字段值要求为整数,因此在要求参数类型为整型的case分支中使用了atoi函数。注意,switch语句一定要有default分支。
 
4.3主函数中的文件操作函数
        在主函数(main)中,使用了文件操作函数fopen、fgets和fclose。
        (1) fopen函数
        在使用文件之前,先要将其打开,本程序以只读的方式(该函数第二个参数为r)操作文件,防止对文件的错误写入。
        (2) fgets函数
        该函数用于从文件中读取一个字符串,其描述如下:
        函数定义:char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);
        函数说明:fgets()用来从参数stream所指的文件内读入字符并存到参数s所指的内存空间,直到出现换行字符、读到文件尾或是已读了size-1个字符为止,最后会加上NULL作为字符串结束。
        返回值:若成功则返回s指针,返回NULL则表示有错误发生或内容读取完成。
        在本程序中,将从文件中读取到的内容存放到szContentLine中。
        (3) fclose函数
       该函数用于在操作完文件之后关闭文件指针,防止对该文件的错误操作。fclose函数一定要与fopen函数配对。在使用完文件之后,一定要调用fclose函数将文件关闭。
 
4.4 GetValueFromStr函数的调用
       以获取员工年龄的调用为例加以说明,调用代码如下:
if (TRUE != GetValueFromStr(3, MML_INT32_TYPE, szContentLine, (UINT8 *)&(t_EmployeeInfo.iEmployeeAge), '|', sizeof(t_EmployeeInfo.iEmployeeAge)))
{
    printf("获取第%d位员工的年龄失败.\n", iInfoCount);
    return -1;
}
         (1) GetValueFromStr函数的定义为:BOOL GetValueFromStr(UINT16 iSerialNum, UINT8 iContentType, UINT8 *pSourceStr, UINT8 *pDstStr, UINT8 cIsolater, UINT32 iDstStrSize),调用的时候,实参3对应形参iSerialNum,实参MML_INT32_TYPE对应形参iContentType,实参szContentLine对应形参pSourceStr,实参&(t_EmployeeInfo.iEmployeeAge)对应形参pDstStr,实参'|'对应形参cIsolater,实参sizeof(t_EmployeeInfo.iEmployeeAge)对应形参iDstStrSize。
        (2)在函数调用的时候,实参和形参类型要完全匹配,如GetValueFromStr函数要求第3个参数为字符型指针,则传入参数szContentLine也要为同样类型的指针(因为字符数组名就代表该字符数组的首地址,即指针,所以满足要求)。对于第4个参数,因为年龄为整型数据,而要求传入的实参为字符型指针,因此要在t_EmployeeInfo.iEmployeeAge前面添加&来表示指针,同时还要在前面添加(UINT8 *)将该指针类型转换为字符类型。第5个参数要求为一个字符,因此实参为'|',注意不要将单引号写成了双引号(双引号表示字符串)。
        (3)如果获取字段失败,那么直接返回-1,不再走下面的流程。这样可确保每条打印出的信息都是正确的。
 
 4.5字段信息的输出打印
       为了查看程序解析是否正确,需要在终端打印相关信息。直接使用结构体成员变量来输出对应字段的值。
 
 
5.程序测试
       在实际的软件开发项目中,将测试分为正常测试和异常测试。正常测试是严格按照程序的要求来设计测试流程,异常测试的目的是看在不满足程序要求时,得到的结果会是怎样的。
(1)正常测试
       按照图3的文件内容来编写EmployeeInfo.ini文件,并将之放到与“Pointer.c”同级目录下。运行程序,得到的结果如图4所示。

图4正常测试的输出结果
        从输出结果可以看出,程序对信息内容的解析是正确的,因此,指针和结构体变量的使用也是正确的。
(2)异常测试
        在实际的软件开发项目中,一定要进行大量的异常测试,以检查程序的正确性。
        1)未正确放置EmployeeInfo.ini文件
       删除EmployeeInfo.ini文件,或将它放到其它目录下,则程序输出结果如图5所示。

图5文件不存在时的输出结果
         2) EmployeeInfo.ini文件中的记录内容不符合要求
        将第二条记录的字段分隔符“|”去掉,则程序输出结果如图6所示。

图6第二条记录的字段分隔符“|”去掉时的输出结果
        3) EmployeeInfo.ini文件中无内容
        将EmployeeInfo.ini文件中的内容全部删除掉,则程序输出结果如图7所示。

图7 EmployeeInfo.ini文件中无内容时的输出结果
        还有很多异常的情况,这里就不一一列举了。
        一般而言,在产品发布之前,一定要经过充分的测试。
 
 6.总结
        指针及结构体在软件开发项目中是很常见的,掌握它们的使用方法是软件开发工程师的必修课。
       本文用实例来描述了指针及结构体的具体用法。“冰冻三尺,非一日之寒”,要想熟练掌握它们的用法,还需要我们多多地实践,还需要我们不断地练习和总结。
 
 
(欢迎访问南邮BBS:http://bbs.njupt.edu.cn/)
(欢迎访问重邮BBS:http://bbs.cqupt.edu.cn/nForum/index)
(本系列文章每周更新两篇,敬请期待!本人新浪微博:http://weibo.com/zhouzxi?topnav=1&wvr=5,微信号:245924426,欢迎关注!)
 
内容来自用户分享和网络整理,不保证内容的准确性,如有侵权内容,可联系管理员处理 点击这里给我发消息
标签: