黑马程序员——C语言基础篇---宏定义、数组、字符串和函数

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本篇将要通过一道简单的C语言小程序题来引入今天的主题：宏定义、数组、字符串和函数。下面先来看看我们的题目吧

* 从键盘输入一大堆字符串，统计A、B、C、D的出现次数，最后出现次数由高到低输出字母和出现次数。

这道题在我看来可以分为三大功能模块：输入字符串、统计次数、排序并输出，这就决定了我们主函数的结构

先来看看代码头

<strong>#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define M 100
#define N 4</strong>

include是包含程序中需要用到的函数的头文件

关于define这是预处理指令中的宏定义

本题使用的是它不带参数的定义

#define 宏名 字符串（注意：结尾不用【;】）

也就是在程序中我们使用宏名来表示右面的字符串内容，宏定义其实就是在程序运行前编译的时候，将宏名替换成右边的字符串，再进行后续操作，个人感觉这是最常见的一种使用方式，说到这里再介绍另外一种宏定义的使用方法：带参数的宏定义

下面的代码与题目无关，只是作为一个宏定义使用方法的补充

#include <stdio.h>
#define TEST(a) a * a
int main()
{
int r = TEST(2+2);
printf("%d\n",r);
}

结果是4

但是这个宏定义是有问题的，如果变成 TEST(2+2),结果却不是16，而是8，这是因为宏定义是是纯粹的替换，而不能像函数一样能帮你做计算，TEST(2+2)被替换成2+2 * 2+2，结果自然是8，所以在定义时需要给变量套上 (),但这样也还是不够的，还要给结果也加上()

改进后的代码 (下面的代码与题目无关)

#include <stdio.h>
#define TEST(a) ((a) * (a))
int main()
{
int r = TEST(5+5)/TEST(2+3);//这样可以测出宏定义结果的正确性
printf("%d\n",r);
}

回到我们的题目，下面是main函数中的代码，对应上面所述，分成了三大模块

int main()
{
int count
= {0};
//定义接收从屏幕输入的字符串变量，并分配存储空间
char *input = (char *) malloc(M);
printf("请输入字符串：\n");
//gets()函数会报warning，但是这里要接收空格，所以还是使用了
gets(input);
//调用统计函数
Statistics(input,count);
//调用排序函数
Sort(count);
return 0;
}

从这段代码中就可以找到我们今天的主题：数组、字符串和函数，下面我们分开来简单讲讲他们的用法。

1.数组

数组的存储实际上就是数据结构中所说的线性表，也就是从首地址开始，每个数组元素依次向后存储。
数组的声明：类型 数组名[下标];
比如上述的int count
= {0};
关于数组，需要注意的有以下几个点：
（1）数组名表示数组首元素的地址（这在把数组当做参数传给函数时要注意，上述代码中的Sort(count)，就是这种用法）。
（2）数组的初始化只能在定义数组的时候，上述代码中的int
count
= {0};就是如此，如果把这段代码拆开编程下面的代码
int count
;
count
={0};
这样是错误的，编译的时候就会报错，一定要注意了。
（3）下标的位置只能用常量而不能用变量，大家一定注意到这段代码了int
count
= {0}; ，这不是用了变量N吗？注意：这是上面的宏定义，值是4，而非变量，如果定义一个变量作为下标使用，编译的时候也是会报错的，但宏定义没问题，它在程序运行时已经是个常量了。
（4）C语言中数组存储的只能是统一类型的数据

2.字符串

字符串，顾名思义“一串”字符，是字符流，以'\0'结尾，'\0'的作用就是用来标识字符串结束了，这点在以%s输出字符串的时候很有用。
下面的代码与题目无关

int main()
{
char *input = "";
input = "hello world";
printf("%s\n",input);
return 0;
}

字符串的定义，必须是 char * ，实际上就是个指针，而非字符数组，比字符数组多了【'\0'】,在以%s输出字符串的时候，遇到‘\0’就停止输出，如果定义字符数组

char input[100] = {}; ，由于没有‘\0’，会从起始地址开始一个一个输出字符，直到遇见'\0'为止。但如果这么写，char
input[100] = {‘\0’},这样没问题了。

本段代码中，这一句代码 char *input = (char *) malloc(M); 这是因为如果定义一个字符串变量来接收从屏幕输入的字符串，它此时还没有分配存储空间，无法使用，所以通过这句给它分配存储空间，这样后面的使用就完全没有问题了，因为malloc这个函数，包含了stdlib.h。

还有一点需要注意的：

计算字符串长度（指的是字节数，而非字数，比如1个汉字占3个字节，它的长度是3而不是1）

sizeof() 输出字符串内所有的字节数，包括'\0'

strlen() 输出字符串内所有的字符数，不包括'\0'

3.函数

函数其实就是将一段功能代码封装，需要使用的时候传入（或不传）参数调用即可
函数在使用前必须有其声明，习惯上会写到主函数前面，如果整个函数都在主函数前面就不需要单独声明了

//统计函数的声明
void Statistics(char *in,int c[]);
//排序函数声明
void Sort(int c[]);

默认情况下，是外部函数（extern），也就是其他文件也可以使用，如果限制于本文件使用需要在void前面加上关键字 static

void 表示无返回值，如果有返回值的话需要更改成int 、double等需要的类型
（）内表示需要传入的参数，是实参，局部变量
下面的代码与题目无关

void test(int a)
{
}

传入的参数是基本数据类型，这是进行了值传递，既只是把原来变量的值传递给实参，改变这个值，原来变量的值并不会被修改。
还有一种是传地址，也就是我们练习中的代码

//统计函数：从输入的字符串中，统计A、B、C、D的出现次数
void Statistics(char *in,int c[])
{
//遍历字符串
while (*in != '\0')
{
//统计A、B、C、D的出现次数
if (*in >= 'A' && *in <= 'D')
{
c[*in - 'A']++;
}
in++;
}
}

这里的两个参数都是进行的地址传递，也就是将主函数中的字符串和数组的地址当做形参传了进来，所以在函数中修改其值是可以的。
这段小代码中用到了while(循环结束的条件)循环结构和if分支结构，在统计次数时有一个小的技巧，那就是数组的下标使用了 *in - 'A' ，这样不必用分支语句去判断再统计了，c[0]表示A的次数，c[1]表示B的次数，c[2]表示C的次数，c[3]表示D的次数,c指向count，所以此时count里的值也是对应的。这里对输入字符串的遍历是通过指针，从首地址开始，利用
*in 访问每一个字符，in++表示指针移动到下一个字符。
在这里有一点需要注意，本段代码中的c 如果利用sizeof来计算的话，与我们以前在主函数中调用结果不同，得到的是8字节，因为这里已经变成指针了，所以要使用sizeof计算数组长度的话，最好是在主函数中进行。

//排序函数：由高到低排序，并输出
void Sort(int c[])
{
//定义排序的结构体类型
struct NewSort
{
char c;
int times;
};
//定义结构体变量
struct NewSort out
;
//对结构体变量进行赋值
for (int i = 0; i < N; i++)
{
out[i].c = 'A' + i;
out[i].times = c[i];
}
//由大到小排序（冒泡排序）
for (int i = 0; i < N; i++)
{
for (int j = i + 1; j < N; j++)
{
if (out[j].times > out[i].times)
{
struct NewSort t;
t = out[j];
out[j] = out[i];
out[i] = t;
}
}
}
//输出排序后的字母及其出现次数
for (int i = 0; i < N; i++) {
printf("%c\t%d\n",out[i].c,out[i].times);
}

}

这是最后一段代码了，里面有用到结构体，结构体实际上就是将不同类型的数据集合成一个复杂数据类型，里面可以是基本数据类型、指针、也可以嵌套结构体。
对于结构体所占据的存储空间，采用补齐算法（对齐算法），也就是结构体占据的存储空间是其定义中最大变量长度的倍数。比如上面代码所定义的结构体NewSort，本来它的长度应该是：1（char）+
4(int)=5字节，但是由于补齐算法，它会补成int型字节的倍数，也就是8字节。
struct NewSort out
;这一句是利用上面的结构体声明创建一个用于输出的结构体数组，然后利用for循环语句对其进行赋值。

最后的冒泡排序是利用了双重嵌套循环，从首元素开始，将它后面所有的数据与它进行比较，如果后面的数据比当前的数据大，那么两个元素进行交换。
最后，将排序后的数组打印。
这里有一点我自己的习惯，重新定义一个用于输出的数组是为了保障输入的值不变，也就是数据源不会改变，当然，输入和输出用同一个数组在实现上是完全没有问题的。