C语言编程中的重要问题

 第1章  C语言

    本章主要描述C语言一些基本要素。当你开始编写C程序时，你可能对C语言的一些基本问题感到困惑，如C语言所使用的约定、关键字和术语等。本章将回答这方面你经常会遇到的一些问题。
    例如，switch语句是最常用的一种C语言构件，本章将回答与它有关的三个常见问题。本章还涉及其它几个问题，如循环、分支、运算符的优先级和程序块技术。在阅读本章时，请注意有关switch语句和运算符优先级的一些问题，这些问题常常会使C语言的初学者感到迷惑。

    1．1  什么是局部程序块(local block)?
    局部程序块是指一对大括号({})之间的一段C语言程序。一个C函数包含一对大括号，这对大括号之间的所有内容都包含在一个局部程序块中。if语句和swich语句也可以包含一对大括号，每对大括号之间的代码也属于一个局部程序块。此外，你完全可以创建你自己的局部程序块，而不使用C函数或基本的C语句。你可以在局部程序块中说明一些变量，这种变量被称为局部变量，它们只能在局部程序块的开始部分说明，并且只在说明它的局部程序块中有效。如果局部变量与局部程序块以外的变量重名，则前者优先于后者。下面是一个使用局部程序块的例子：

#include <stdio.h>
void main(void);
void main()
{
     / * Begin local block for function main() * /
     iht test_ var = 10;
     printf("Test variable before the if statement: %d/n", test_var);
     if (test_var>5)
     {
           / * Begin local block for "if" statement * /
           int test_ var = 5;
           printf("Test variable within the if statement: %d/n",
                   test_var);
           {
                 / * Begin independent local block (not tied to
                      any function or keyword) * /
                  int test_var = 0;
                  printf (
                 "Test variable within the independent local block: %d/n",
                 test_var)
      }
      / * End independent local block * /
      printf ("Test variable after the if statement: %d/n", test_var);
}


/*End local block for function main () * /

上例产生如下输出结果：

Test variable before the if statement: 10
Test variable within the if statement: 5
Test variable within the independent local block:0
Test variable after the if statement: 10

    注意，在这个例子中，每次test_var被定义时，它都要优先于前面所定义的test_var变量。此外还要注意，当if语句的局部程序块结束时，程序重新进入最初定义的test_var变量的作用范围，此时test_var的值为10。



    请参见：
    1．2可以把变量保存在局部程序块中吗?



    1．2  可以把变量保存在局部程序块中吗?
    用局部程序块来保存变量是不常见的，你应该尽量避免这样做，但也有极少数的例外。例如，为了调试程序，你可能要说明一个全局变量的局部实例，以便在相应的函数体内部进行测试。为了使程序的某一部分变得更易读，你也可能要使用局部程序块，例如，在接近变量被使用的地方说明一个变量有时就会使程序变得更易读。然而，编写得较好的程序通常不采用这种方式来说明变量，你应该尽量避免使用局部程序块来保存变量。



    请参见：
    1．1 什么是局部程序块?



    1．3  什么时候用一条switch语句比用多条if语句更好?
    如果你有两个以上基于同一个数字(numeric)型变量的条件表达式，那么最好使用一条switch语句。例如，与其使用下述代码：
if (x ==l)
     printf ("x is equal to one. /n");
else if (x ==2)
     printf ("x is equal to two. /n");
else if (x = =3)
     printf ("x is equal to three. /n");
else
     printf ("x is not equal to one, two, or three. /n");

不如使用下述代码,它更易于阅读和维护：

switch (x)
{
     case 1:  printf ("x is equal to one. /n");
                      break;
     case 2:  printf ("x is equal to two. /n");
                      break
     case 3:  printf ('x is equal to three. /n");
                      break;
     default: printf ("x is not equal to one, two, or three. /n");
                      break;
}

    注意，使用switch语句的前提是条件表达式必须基于同一个数字型变量。例如，尽管下述if语句包含两个以上的条件，但该例不能使用switch语句，因为该例基于字符串比较，而不是数字比较：

   char *name="Lupto";
    if(!stricmp(name，"Isaac"))   
        printf("Your name means'Laughter'．/n");
    else if(!stricmp(name，"Amy"))
        printf("Your name means'Beloved'．/n");
    else if(!stricmp(name，"Lloyd"))
        printf("Your name means'Mysterious'．/n");
    else
        printf("I haven't a clue as to what your name means．/n");



    请参见：
    1．4 switch语句必须包含default分支吗7   
    1．5 switch语句的最后一个分支可以不要break语句吗?



    1. 4 switch语句必须包含default分支吗?
    不，但是为了进行错误检查或逻辑检查，还是应该在switch语句中加入default分支。例如，下述switch语句完全合法：

switch (char_code)
{
      case tyt:
      case 'y': printf ( " You answered YES ! /n" )
           break
      case 'N':
      case 'n': printf ("You answered NO!/n");
           break
}

但是，如果一个未知字符被传递给这条switch语句，会出现什么情况呢?这时，程序将没有任何输出。因此，最好还是加入一个default分支，以处理这种情况：

......
default: printf ("Unknown response : %d/n", char_code);
          break
......

  此外，default分支能给逻辑检查带来很多方便。例如，如果用switch语句来处理数目固定的条件，而且认为这些条件之外的值都属于逻辑错误，那么可以加入一个default分支来辨识逻辑错误。请看下列：

void move_cursor (int direction)
{
     switch (direction)
     {
           case UP:     cursor_up()
                            break
           case DOWN:   cursor_down()
                            break
           case LEFT:   cursor_left ()
                            break
           case RIGHT:  cursor_ right ( )
                             break
           default:     printf ("Logic error on line number %ld!!! /n",
                                     __ LINE__ )
                             break
     }
}


    请参见：   
    1．3 什么时候用一条switch语句比用多条if语句更好?
    1．5 Switch语句的最后一个分支可以不要break语句吗?

    1．5 switch语句的最后一个分支可以不要break语句吗?
    尽管switch语句的最后一个分支不一定需要break语句，但最好还是在switch语句的每个分支后面加上break语句，包括最后一个分支。这样做的主要原因是：你的程序很可能要让另一个人来维护，他可能要增加一些新的分支，但没有注意到最后一个分支没有break语句，结果使原来的最后一个分支受到其后新增分支的干扰而失效。在每个分支后面加上break语句将防止发生这种错误并增强程序的安全性。此外，目前大多数优化编译程序都会忽略最后一条break语句，所以加入这条语句不会影响程序的性能。




    请参见：
    1. 3 什么时候用一条switch语句比用多条if语句更好?
    1. 4 switch语句必须包含default分支吗?

    1. 6 除了在for语句中之外，在哪些情况下还要使用逗号运算符?
    逗号运算符通常用来分隔变量说明、函数参数、表达式以及for语句中的元素。下例给出了使用逗号的多种方式：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void main(void);

void main ()
{
     / * Here, the comma operator is used to separate
          three variable declarations.  * /
     int i, j, k;
     / * Notice how you can use the comma operator to perform
          multiple initializations on the same line.  * /
     i=0, j=1, k=2;
printf("i= %d, j=%d, k= %d/n", i, j, k);
     / * Here, the comma operator is used to execute three expressions
          in one line: assign k to i, increment j, and increment k.
          The value that i receives is always the rigbtmost expression.  * /
     i= ( j++, k++ );
     printf("i=%d, j=%d, k=%d/n", i, j, k);
     / * Here, the while statement uses the comma operator to
          assign the value of i as well as test it.  * /
     while (i=(rand() % 100), i !=50)
        printf("i is %d, trying again... /n", i)
     printf ("/nGuess what? i is 50!/n" )
}

请注意下述语句：
     i：(j++，k++)
    这条语句一次完成了三个动作，依次为：
    (1)把k值赋给i。这是因为左值(lvaule)总是等于最右边的参数，本例的左值等于k。注意，本例的左值不等于k++，因为k++是一个后缀自增表达式，在把k值赋给j之后k才会自增。如果所用的表达式是++k，则++k的值会被赋给i，因为++k是一个前缀自增表达式，k的自增发生在赋值操作之前。
    (2)j自增。
    (3)k自增。
    此外，还要注意看上去有点奇怪的while语句：
while (i=(rand() % 100), i !=50)
  printf("i is %d, trying again... /n");

  这里，逗号运算符将两个表达式隔开，while语句的每次循环都将计算这两个表达式的值。逗号左边是第一个表达式，它把0至99之间的一个随机数赋给i；第二个表达式在while语句中更常见，它是一个条件表达式，用来判断i是否不等于50。while语句每一次循环都要赋予i一个新的随机数，并且检查其值是否不等于50。最后，i将被随机地赋值为50，而while语句也将结束循环。



    请参见：
    1．12 运算符的优先级总能保证是“自左至右”或“自右至左”的顺序吗?
    1．13 ++var和var++有什么区别?



    1．7  怎样才能知道循环是否提前结束了?
    循环通常依赖于一个或多个变量，你可以在循环外检查这些变量，以确保循环被正确执行。请看下例：

int x
char * cp[REQUESTED_BLOCKS]
/ * Attempt (in vain, I must add... )to
     allocate 512 10KB blocks in memory.  * /
for (x = 0;  x<REQUESTED_ BLOCKS ; x++ )
{
     cpi[x]= (char * ) malloc (10000,1)
     if (cp[x]= = (char * ) NULL)
           break
}
/ * If x is less than REQUESTED-BLOCKS,
     the loop has ended prematurely.  * /
if (x<REQUESTED_BLOCKS)
  printf ("Bummer ! My loop ended prematurely ! /n" );

注意，如果上述循环执行成功，它一定会循环512次。紧接着循环的if语句用来测试循环次数，从而判断循环是否提前结束。如果变量x的值小于512，就说明循环出错了。

    1．8  goto，longjmp()和setjmp()之间有什么区别?
    goto语句实现程序执行中的近程跳转(local jump)，longjmp()和setjmp()函数实现程序执行中的远程跳转(nonlocaljump，也叫farjump)。通常你应该避免任何形式的执行中跳转，因为在程序中使用goto语句或longjmp()函数不是一种好的编程习惯。
    goto语句会跳过程序中的一段代码并转到一个预先指定的位置。为了使用goto语句，你要预先指定一个有标号的位置作为跳转位置，这个位置必须与goto语句在同一个函数内。在不同的函数之间是无法实现goto跳转的。下面是一个使用goto语句的例子：

void bad_programmers_function(void)
{
     int x
     printf("Excuse me while I count to 5000... /n") ;
     x----l~
     while (1)
    {
           printf(" %d/n", x)
           if (x ==5000)
                 goto all_done
           else
                 x=x+1;
    }
all_done:
     prinft("Whew! That wasn't so bad, was it?/n");
}



如果不使用goto语句，是例可以编写得更好。下面就是一个改进了实现的例子：



void better_function (void)
{
     int x
     printf("Excuse me while I count to 5000... /n");
     for (x=1; x<=5000, x++)
           printf(" %d/n", x)
     printf("Whew! That wasn't so bad, was it?/n") ;
}

   前面已经提到，longjmp()和setjmp()函数实现程序执行中的远程跳转。当你在程序中调用setjmp()时，程序当前状态将被保存到一个jmp_buf类型的结构中。此后，你可以通过调用longjmp()函数恢复到调用setjmp()时的程序状态。与goto语句不同，longjmp()和setjmp()函数实现的跳转不一定在同一个函数内。然而，使用这两个函数有一个很大的缺陷，当程序恢复到它原来所保存的状态时，它将失去对所有在longjmp()和setjmp()之间动态分配的内存的控制，也就是说这将浪费所有在longjmp()和setjmp()之间用malloc()和calloc()分配所得的内存，从而使程序的效率大大降低。因此，你应该尽量避免使用longjmp()和setjmp()函数，它们和goto语句一样，都是不良编程习惯的表现。
    下面是使用longjmp()函数和setjmp()函数的一个例子：

#include <stdio.h>
#include <setjmp.h>
jmp_buf saved_state;
void main(void);
void call_ longjmp (void);



void main(void)
{
     int ret_code;
     printf("The current state of the program is being saved... /n");
     ret_code = setjmp (saved_state)
     if (ret_code ==1)
     {
           printf("The longjmp function has been called. /n" )
           printf("The program's previous state has been restored. /n");
           exit(0)
     }
     printf("I am about to call longjmp and/n");
     printf('return to the previous program state... /n" )
     call_ longjmp ( )
}
void call_longjmp (void)
{
     longjmp (saved_state, 1 )
}

  1．9  什么是左值(lvaule)?
    左值是指可以被赋值的表达式。左值位于赋值语句的左侧，与其相对的右值(rvaule，见 1．11)则位于赋值语句的右侧。每条赋值语句都必须有一个左值和一个右值。左值必须是内存中一个可存储的变量，而不能是一个常量。下面给出了一些左值的例子：

int x;
int *p_int;
x=1;
   p_int=5;

  变量x是一个整数，它对应于内存中的一个可存储位置，因此，在语句“x＝1”中，x就是一个左值。注意，在第二个赋值语句“*p_int＝5"中，通过“*”修饰符访问p_int所指向的内存区域；因此，p_int是一个左值。相反，下面的几个例子就不是左值：

#define CONST_VAL 10
int x
/* example 1 * /
l=x;
/ * example 2 * /
CONST_VAL = 5;

在上述两条语句中，语句的左侧都是一个常量，其值不能改变，因为常量不表示内存中可
存储的位置。因此，这两条赋值语句中没有左值，编译程序会指出它们是错误的。



    请参见：   
    1. 10 数组(array)可以是左值吗?    ．
    1. 11 什么是右值(rvaule)?

    1．10 数组(array)可以是左值吗?
    在1．9中，左值被定义为可被赋值的表达式。那么，数组是可被赋值的表达式吗?不是，因为数组是由若干独立的数组元素组成的，这些元素不能作为一个整体被赋值。下述语句是非法的：
    int x[5]，y[5];
    x=y；



    不过，你可以通过for循环来遍历数组中的每个元素，并分别对它们赋值，例如：
    int i；
    int x[5];
    int y[5];
    ......
    for(i=0; i<5，i++)
    x＝y；
    ......

    此外，你可能想一次拷贝整个数组，这可以通过象memcpy()这样的函数来实现，例如：
    memcpy(x，y，sizeof(y))；

    与数组不同，结构(structure)可以作为左值。你可以把一个结构变量赋给另一个同类型的结构变量，例如：   
    typedef struct t_name
    {
    charlast_name[25]；   

   char first_name[15];
    char middle-init [2];
} NAME
...
NAME my_name, your_name;
...
your_name = my_name;
...

   在上例中，结构变量my_name的全部内容被拷贝到结构变量your_name中，其作用和下述语句是相同的：
    memcpy(your_name，my_name，sizeof(your_name);



    请参见：   
    1．9  什么是左值(lvaule)?
    1．11 什么是右值(rvaule)?



    1．11 什么是右值(rvaule)?
    在1．9中，左值被定义为可被赋值的表达式，你也可以认为左值是出现在赋值语句左边的表达式。这样，右值就可以被定义为能赋值的表达式，它出现在赋值语句的右边。与左值不同，右值可以是常量或表达式：例如：   
    int X，y;
    x = 1;    /*  1 iS an rvalue,  x is an lvalue  */
    y＝(x+1);    /*  (x+1)is an rvalue；y is an lvalue  */



    在1．9中已经介绍过，一条赋值语句必须有一个左值和一个右值，因此，下述语句无法通过编译，因为它缺少一个右值：
    int x;
    x=void_function_call();  /* the{unction void—function—call()
                               returns nothing */
    如果上例中的函数返回一个整数，那么它可以被看作一个右值，因为它的返回值可以存储
  到左值x中。

    请参见：
    1．9  什么是左值(lvaule)?   
    1．10 数组可以是左值吗?   

    1．12 运算符的优先级总能保证是“自左至右”或“自右至左”的顺序吗?
    对这个问题的简单回答是：这两种顺序都无法保证。C语言并不总是自左至右或自右至左求值，一般说来，它首先求函数值，其次求复杂表达式的值，最后求简单表达式的值。此外，为了进一步优化代码，目前流行的大多数C编译程序常常会改变表达式的求值顺序。因此，你应该用括号明确地指定运算符的优先级。例如，请看下述表达式：
    a=b+c/d/function—call() * 5
    上述表达式的求值顺序非常模糊，你很可能得不到所要的结果，因此，你最好明确地指定运算符的优先级：
    a＝b+(((c/d)/function—call())* 5)
    这样，就能确保表达式被正确求值，而且编译程序不会为了优化代码而重新安排运算符的优先级了。



    1．13  ++var和var++有什么区别?
    “++”运算符被称为自增运算符。如果“++”运算符出现在变量的前面(++var)，那么在表达式使用变量之前，变量的值将增加1。如果“++”运算符出现在变量之后(var++)，那么先对表达式求值，然后变量的值才增加1。对自减运算符(--)来说，情况完全相同。如果运算符出现在变量的前面，则相应的运算被称为前缀运算；反之，则称为后缀运算。
    例如，请看一个使用后缀自增运算符的例子：
    int x, y;
    x=1;   
    y=(x++* 5)；
    上例使用了后缀自增运算符，在求得表达式的值之后，x的值才增加1，因此，y的值为1乘以5，等于5。在求得表达式的值之后，x自增为2。
    现在看一个使用前缀自增运算符的例子：
    int x, y;
    x=1;
    y=(++x*5);
    这个例子和前一个相同，只不过使用了前缀自增运算符，而不是后缀自增运算符，因此，x的值先增加1，变为2，然后才求得表达式的值。这样，y的值为2乘以5，等于10。



    1．14  取模运算符(modulus operator)“％”的作用是什么?
    取模运算符“％”的作用是求两个数相除的余数。例如，请看下面这段代码：
    x=15/7;
    如果x是一个整数，x的值将为2。然而，如果用取模运算符代替除法运算符"/"，得到的结果就不同了：
    X=15％7;
    这个表达式的结果为15除以7的余数，等于1。这就是说，15除以7得2余1。
    取模运算符通常用来判断一个数是否被另一个数整除。例如，如果你要打印字母表中序号为3的倍数的字母，你可以使用下面这段代码：
    int x;
    for(x＝1; x<=26; x++)
    if((x%3)＝＝0)
       printf("%c"; x+64);   

上例将输出字符串"cfilorux"，即字母表中序号为3的倍数的所有字母。