嵌入式第四天：（C语言入门）

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什么是数组？

数组：

数组的使用：

数组的初始化：

数组名：

数组案例：

一维数组的最大值：

一维数组的逆置：

数组和指针：

通过指针操作数组元素：

指针数组：

数组名做函数参数：

字符数组与字符串：

字符数组与字符串区别：

字符串的输入输出：

字符指针：

 字符串常用库函数：

strlen：

strcpy：

strcat：

 strcmp：

字符串案例：

什么是数组？

1. 数组是C语言中的一种数据结构，用于存储一组具有相同数据类型的数据。

2. 数组中的每个元素可以通过一个索引（下标）来访问，索引从0开始，最大值为数组长度减1。

数组：
数组的使用：

语法格式：

类型 数组名[元素个数];
int arr[5];

1. 数组名不能与其它变量名相同，同一作用域内是唯一的。

2. 其下标从0开始计算，因此5个元素分别为 arr[0]，arr[1]，arr[2]，arr[3]，arr[4]。

#include <stdio.h>

int main() {
    // 定义了一个数组，名字叫a，有10个成员，每个成员都是int类型
    int a[10]; 
    // a[0]…… a[9]，没有a[10]
    // 没有a这个变量，a是数组的名字，但不是变量名，它是常量
    a[0] = 0;
    // ……
    a[9] = 9;
    // 数据越界，超出范围，错误
    // a[10] = 10;  // err

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        a[i] = i; // 给数组赋值
    }

    // 遍历数组，并输出每个成员的值
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%d ", a[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}
数组的初始化：

1. 在定义数组的同时进行赋值，称为初始化。

2. 全局数组若不初始化，编译器将其初始化为零。

3. 局部数组若不初始化，内容为随机值。

	int a1[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 }; // 定义一个数组，同时初始化所有成员变量
	int a2[10] = { 1, 2, 3 }; // 初始化前三个成员，后面所有元素都设置为0
	int a3[10] = { 0 }; // 所有的成员都设置为0

	 // []中不定义元素个数，定义时必须初始化
	int a4[] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; // 定义了一个数组，有5个成员
数组名：

数组名是一个地址的常量，代表数组中首元素的地址。

#include <stdio.h>

int main() {
    // 定义一个数组，同时初始化所有成员变量
    int a[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; 

    // 数组名是一个地址的常量，代表数组中首元素的地址
    printf("a = %p\n", a);
    printf("&a[0] = %p\n", &a[0]);

    int n = sizeof(a);     // 数组占用内存的大小，10个int类型，10 * 4  = 40
    int n0 = sizeof(a[0]); // 数组第0个元素占用内存大小，第0个元素为int，4
    int num = n / n0;      // 元素个数
    printf("n = %d, n0 = %d, num = %d\n", n, n0, num);

    return 0;
}
数组案例：
一维数组的最大值：
#include <stdio.h>

int main() {
    // 定义一个数组，同时初始化所有成员变量
    int a[] = {1, -2, 3, -4, 5, -6, 7, -8, -9, 10};

    // 假设第0个元素就是最大值
    int temp = a[0];
    for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++) {
        // 如果有元素比临时的最大值大，就交换值
        if (a[i] > temp) {
            temp = a[i];
        }
    }
    printf("数组中最大值为：%d\n", temp);

    return 0;
}
一维数组的逆置：
#include <stdio.h>

int main() {
    // 定义一个数组，同时初始化所有成员变量
    int a[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; 

    int i = 0;  // 首元素下标
    int j = sizeof(a) / sizeof(a[0]) - 1;   // 尾元素下标
    int temp;

    while (i < j) {
        // 元素交换值
        temp = a[i];
        a[i] = a[j];
        a[j] = temp;
        // 位置移动
        i++;
        j--;
    }

    for (i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++) {
        printf("%d, ", a[i]);
    }

    return 0;
}
数组和指针：
通过指针操作数组元素：

1. 数组名字是数组的首元素地址，但它是一个常量。

2. * 和 [] 效果一样，都是操作指针所指向的内存。

#include <stdio.h>

int main() {
    int a[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
    int i = 0;
    int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);

    for (i = 0; i < n; i++) {
        // * 和 [] 效果一样，都是操作指针所指向的内存
        // printf("%d, ", a[i]);
        printf("%d, ", *(a + i));
    }
    printf("\n");

    // 定义一个指针变量保存a的地址
    int *p = a; 
    for (i = 0; i < n; i++) {
        // printf("%d, ", p[i]);
        printf("%d, ", *(p + i));
    }
    printf("\n");

    return 0;
}
指针数组：

指针数组，它是数组，数组的每个元素都是指针类型。

#include <stdio.h>

int main() {
    // 指针数组
    int *p[3];
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = 3;

    // 指针变量赋值
    p[0] = &a;
    p[1] = &b;
    p[2] = &c;

    for (int i = 0; i < sizeof(p) / sizeof(p[0]); i++) {
        printf("%d, ", *(*(p + i)));
        // printf("%d, ", *(p[i]));
    }
    printf("\n");

    return 0;
}
数组名做函数参数：

数组名做函数参数，函数的形参本质上就是指针。

#include <stdio.h>

// 下面3种写法完全等价
// void print_arr(int a[10], int n)
// void print_arr(int a[], int n)
void print_arr(int *a, int n) {
    int i = 0;
    for (i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d, ", a[i]);
    }
    printf("\n");
}

int main() {
    int a[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
    int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);

    // 数组名做函数参数
    print_arr(a, n);

    return 0;
}
字符数组与字符串：
字符数组与字符串区别：

1. C语言中没有字符串这种数据类型，可以通过char的数组来替代。

2. 数字0(和字符 '\0' 等价)结尾的char数组就是一个字符串，字符串是一种特殊的char的数组。

3. 如果char数组没有以数字0结尾，那么就不是一个字符串，只是普通字符数组。

字符串的输入输出：

 由于字符串采用了'\0'标志，字符串的输入输出将变得简单方便。

#include <stdio.h>

int main()
{
    char str[100];

    printf("input string1: ");
    // scanf("%s",str) 默认以空格分隔
    // 可以输入空格
    gets(str);
    printf("output: %s\n", str);

    return 0;
}
字符指针：

1. 字符指针可直接赋值为字符串，保存的实际上是字符串的首地址。

2. 这时候，字符串指针所指向的内存不能修改，指针变量本身可以修改。

#include <stdio.h>

int main() {
    char *p = "hello";  // 和 const char *p = 'hello' 等价，有没有const都一样
    // 指针变量所指向的内存不能修改
    // *p = 'a';    // err
    printf("p = %s\n", p);

    // 指针变量可以修改
    p = "world";
    printf("p = %s\n", p);

    return 0;
}
 字符串常用库函数：
strlen：

作用：

strlen 函数的作用是返回字符串的长度，即字符串中字符的个数，不包括末尾的空字符（'\0'）。

解释：

在C语言中，字符串是以字符数组的形式存储的，并且以空字符串('\0')作为结束标签。strlen函数通过遍历这个字符数组，直到遇到空字符为止，来计算字符串的长度。

函数原型：

size_t strlen(const char *str);

1. str是一个指向字符数组(字符串)的指针。

2. 函数返回一个size_t 类型的值，表示字符串的长度。

示例：

#include <stdio.h>  
#include <string.h>  
  
int main() {  
    char str[] = "Hello, World!";  
    printf("The length of the string is: %zu\n", strlen(str));  
    return 0;  
}

输出：

The length of the string is: 13

 注意事项：

  1. strlen 函数不会检查传入的指针是否为null，所以在使用之前应该确保指针是有效的。
  2. strlen 函数计算的是字符串中字符的个数，不包括末尾的空字符。
  3. 由于 strlen 需要遍历整个字符串来计算长度，所以对于非常长的字符串，它的执行时间可能会相对较长。如果你在处理大量字符串或者对性能有严格要求的情况下，可能需要考虑其他方法来优化字符串长度的计算。
strcpy：

作用：

strcpy 函数的作用是将一个字符串（包括空字符'\0'）复制到另一个字符串中，源字符串以空字符'\0'结束，strcpy 会将源字符串的所有字符（直到空字符为止）复制到目标字符串中，并且在目标字符串的末尾添加一个空字符，以表示字符的结束。

解释：

在C语言中，字符串是通过字符数组来表示的。strcpy 函数接受两个参数：一个是指向目标字符串的指针，另一个是指向源字符串的指针。函数将源字符串的内容复制到目标字符串中，覆盖目标字符串的原始内容（如果有的话）。

函数原型：

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

 1. dest 是一个指向目标字符数组的指针，用于存储复制的字符串。

 2. src 是一个指向源字符数组的指针，既要复制的字符串。 

 3. 函数返回一个指向目标字符串的指针。

示例：

#include <stdio.h>  
#include <string.h>  
  
int main() {  
    char source[] = "Hello, World!";  
    char destination[50];  
      
    strcpy(destination, source);  
      
    printf("The destination string is: %s\n", destination);  
    return 0;  
}

 输出：

The destination string is: Hello, World!

注意事项：

  1. 使用 strcpy 时必须确保目标字符串有足够的空间来存储源字符串的内容，包括末尾的空字符。如果目标字符串的空间不足以容纳源字符串，就会发生缓冲区溢出，这可能导致程序崩溃或更严重的安全问题。
  2. strcpy 不会检查目标数组的大小，因此在使用它之前，程序员必须确保目标数组足够大。为了避免缓冲区溢出，可以考虑使用 strncpy 函数，它允许你指定一个最大字符数来限制复制的字符数量。
  3. strcpy 不会检查源字符串是否为 NULL，所以在使用之前应该确保源字符串是有效的。
strcat：

作用：

strcat 函数的作用是将一个字符串（源字符串）连接到另一个字符串（目标字符串）的末尾。它会找到目标字符串中的终止空字符（'\0'），然后在这个位置后追加源字符串的所有字符（包括其自身的终止空字符）。

解释：

在 C 语言中，字符串是通过字符数组来表示的，并且以空字符（'\0'）作为结束标志。strcat 函数接受两个参数：第一个参数是目标字符串，第二个参数是要追加的源字符串。函数会将源字符串的内容复制到目标字符串的末尾，并确保新的字符串也以空字符结束。

函数原型：

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

1. dest 是指向目标字符串的指针。

2.  src 是指向源字符串的指针，即要追加到目标字符串末尾的字符串。这里的 const 修饰符表示在函数执行过程中，src 所指向的字符串内容不会被修改。

返回值：

strcat 函数返回指向目标字符串 dest 的指针。

示例：

#include <stdio.h>  
#include <string.h>  
  
int main() {  
    char str1[50] = "Hello";  
    char str2[] = ", World!";  
      
    strcat(str1, str2);  
      
    printf("%s\n", str1);  
    return 0;  
}

输出：

Hello, World!

注意事项：

  1. 使用 strcat 函数之前，必须确保目标字符串 dest 已经分配了足够的空间来容纳源字符串 src 的内容，包括终止的空字符。否则，如果目标字符串的空间不足以容纳追加的内容，就会发生缓冲区溢出，这可能导致程序崩溃或引发更严重的安全问题。
  2. 为了避免缓冲区溢出，你可以使用 strncat 函数，它允许你指定一个最大字符数来限制追加的字符数量。
 strcmp：

作用：

strcmp 函数的主要作用是按照字典顺序比较两个字符串。它会逐个比较两个字符串中的对应字符，直到出现不同的字符或者遇到字符串结束符（'\0'）为止。

解释：

在 C 语言中，字符串是通过字符数组来表示的，并且以空字符（'\0'）作为结束标志。strcmp 函数会按照 ASCII 码的顺序，从两个字符串的第一个字符开始比较，如果两个字符相等，则继续比较下一个字符；如果两个字符不相等，则根据它们的 ASCII 码大小返回相应的结果。

比较规则：

  • 如果 str1 和 str2 完全相同（包括长度和内容），则 strcmp 返回 0。
  • 如果 str1 在字典顺序上小于 str2，则 strcmp 返回一个负数。
  • 如果 str1 在字典顺序上大于 str2，则 strcmp 返回一个正数。

函数原型：

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

1 .str1 和 str2 是指向要比较的两个字符串的指针。 

2 . 函数返回一个整数，表示两个字符串的比较结果。

示例：

#include <stdio.h>  
#include <string.h>  
  
int main() {  
    char str1[] = "apple";  
    char str2[] = "banana";  
    char str3[] = "apple";  
      
    int result1 = strcmp(str1, str2); // 比较 "apple" 和 "banana"  
    int result2 = strcmp(str1, str3); // 比较 "apple" 和 "apple"  
      
    if (result1 < 0) {  
        printf("str1 is less than str2\n");  
    } else if (result1 > 0) {  
        printf("str1 is greater than str2\n");  
    } else {  
        printf("str1 is equal to str2\n");  
    }  
      
    if (result2 == 0) {  
        printf("str1 is equal to str3\n");  
    } else {  
        printf("str1 is not equal to str3\n");  
    }  
      
    return 0;  
}

输出：

str1 is less than str2
str1 is equal to str3

注意事项：

  1. 使用 strcmp 时，应确保两个字符串指针都是有效的，且指向的字符串以空字符结束。
  2. strcmp 是区分大小写的，即它会根据字符的 ASCII 码值进行比较，因此大写和小写字母被视为不同的字符。如果需要不区分大小写的比较，可以使用其他方法或自定义比较函数。
字符串案例：
  • 需求：自定义一个函数my_strlen()，实现的功能和strlen一样
  • 示例代码：
#include <stdio.h>

// 函数定义
int my_strlen(char * temp) {
    // 定义一个累加个数的变量，初始值为0
    int i = 0;
    // 循环遍历每一个字符，如果是'\0'跳出循环
    while (temp[i] != '\0') {
        // 下标累加
        i++;
    }

    return i;
}

int main() {
    char *p = "hello";
    // 函数调用
    int n = my_strlen(p);
    printf("n = %d\n", n);

    return 0;
}

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