程序设计入门-C语言基础知识-翁恺-第七周：指针与字符串-详细笔记（七）
第七周：指针与字符串
7.1 指针初步
sizeof
- 是一个运算符，给出某个类型或变量在内存中所占据的字节数
- sizeof(int)
- sizeof(i)
运算符 &
- scanf("%d",&i);
- 获得变量的地址，它的操作必须是变量
- int i;printf("%p",&i);
- 地址的大小与int是否相同取决于编译器，地址和整数不一定是相同的，这取决于你的系统架构。
void pointerDemo(void)
{
int i = 0;
int p;
p = (int)&i;
printf("0x%x\n", p);
printf("%p\n", &i);
printf("%lu\n", sizeof(int)); //32位系统为4 64位系统为4
printf("%lu\n", sizeof(&i));//32位系统为4 64位系统为8
}
数组与地址：
#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int a[10];
printf("%p\n", &a);
printf("%p\n", a);
printf("%p\n", &a[0]);
printf("%p\n", &a[1]);
return 0;
}
运行结果：
000000000069FE20
000000000069FE20
000000000069FE20
000000000069FE24
--------------------------------
Process exited after 0.1564 seconds with return value 0
scanf
- 如果能够将取得的变量的地址传递给一个函数，能否通过这个地址在那个函数内访问这个变量？
- scanf("%d", &i);
- scanf()的原型应该是怎样的？我们需要一个参数能保存别的变量的地址，如何表达能够保存地址的变量？
指针
- 就是保存地址的变量
int i;
int* p = &i;
int* p,q;
int p,q;//p是一个指针指向int，q是一个int类型变量，换句话说p是一个int，因此int *p就是一个指向int的指针。 - 指针变量的值是内存的地址
- 普通变量的值是实际的值
- 指针变量的值是具有实际值的变量的地址
作为参数的指针
- void f(int *p);
- 在被调用的时候得到了某个变量的地址：
- int i=0;f(&i);
- 在函数里可以通过这个指针访问外面的这个i
访问那个地址上的变量*
- *是一个单目运算符，用来访问指针的值所表示的地址上的变量
- 可以做右值也可以做左值
- int k=*p;
- *p=k+1;
传入函数的数组成了什么？
int isPrime(int x, int knownPrimes[], int numberOfKonwPrimes){
//...
}
- 函数参数表中的数组实际上是指针
- sizeof(a) == sizeof(int*)
- 但是可以用数组的运算符[]进行操作
数组参数
- 以下四种函数原型是等价的：
- int sum(int *arr, int n);
- int sum(int *, int n);
- int sum(int arr[], int n);
- int sum(int [], int);
数组变量是特殊的指针
- 数组变量本身表达地址，所以
- int a[10]; int *p=a; //无需用&取地址
- 但是数组的单元表达的是变量，需要用&取地址
- a == &a[0];
- []运算符可以对数组做，也可以对指针做：
- p[0] <==> a[0]
- *运算符可以对指针做，也可以对数组做：
- *a = 25;
- 数组变量是const的指针，所以不能被赋值
- int a[] <==>（等价于） int * const a
7.2 字符类型
字符类型
- char是一种整数，也是一种特殊的类型：字符。这是因为：
- 用单引号表示的字符字面量：'a','1'
- ''也是一个字符
- printf和scanf里面用%c来输入输出字符
字符的输入输出
- 如何输入'1'这个字符给char c?
- scanf("%c", &c); -> 1
- scanf("%d", &i); c=i; -> 49
- '1'的ASCII编码是49，所以当c==49时，它代表字符'1'
#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
char c;
scanf("%c", &c);
printf("c=%d\n", c);
printf("c='%c'\n", c);
return 0;
}
输出结果：
1
c=49
c='1'
--------------------------------
Process exited after 0.9084 seconds with return value 0
字符计算
- 一个字符加一个数字得到ASCII码表中那个数之后的字符
- char c ='A';c++;printf("%c\n", c); // B
- 两个字符相减，得到它们在表中的距离
大小写转换
- 字母在ASCII表中是顺序排列的
- 大写字母和小写字母是分开排列的，并不在一起
- 'a'-'A'可以得到两段之间的距离，于是
- a+'a'-'A'可以把一个大写字母变成小写字母
- a+'A'-'a'可以把一个小写字母变成大写字母
#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
char c = 'e';
printf("a=%d\n", 'a');
printf("A=%d\n", 'A');
printf("a-A=%d\n", 'a' - 'A');
printf("A-a=%d\n", 'A' - 'a');
c = c + 'A' - 'a';
printf("c+A-a=%c\n", c);
c = c + 'a' - 'A';
printf("c+A-a=%c\n", c);
return 0;
}
a=97
A=65
a-A=32
A-a=-32
c+A-a=E
c+A-a=e
--------------------------------
Process exited after 0.1735 seconds with return value 0
逃逸字符
- 用来表达无法打印出来得到控制字符或特殊字符，它由一个反斜杠""开头，后面跟上另一个字符，这两个字符合起来，组成了一个字符
- printf("请分别输入身高的英尺和英寸，"
"如输入"5 7"表示5英尺7英寸");
- printf("请分别输入身高的英尺和英寸，"
制表位
- 每行的固定位置，不是代表固定大小的字符数量。
- 一个\t使得输出从下一个制表位开始
- 用\t才能使得上下两行对齐
- printf("123\t456\n");
- printf("12\t456\n");
- 以上两行在一个位置。
123 456
12 456
--------------------------------
Process exited after 0.222 seconds with return value 0
回车和换行
- 在早期的打字机中回车和换行是两个动作
- 回车是将输入的位置从页面的最右边挪动到最左边，换行则是新起一行
- 大部分shell会把\n翻译为\r\n
7.3 字符串
- char word[] = {'H','e','l','l','o','!','\0'};
- '\0'可以看作整数0
- 以0（整数0）结尾的一串字符
- 0或'\0'是一样的，但是和'0'不同，'\0'一定是一个字节的变量，而整数0是4个字节
- 0标志字符串的结束，但它不是字符串的一部分
- 计算字符串长度的时候不包含这个0
- 字符串在内存中是以数组的形式存在，以数组或指针的形式访问
- 更多是以指针的形式
- string.h 里有很多处理字符串的函数
字符串变量
- char *str = "Hello";
- char word[] = "Hello";
- char line[10] = "Hello";
字符串常量（字符串字面量）
- "Hello"
- "Hello"会被编译器变成一个字符数组放在某处，这个数组的长度是6，结尾还有表示结束的0
- 两个相邻的字符串常量会被自动连接起来
字符串
- C语言的字符串是以字符数组的形式存在的
- 不能用运算符对字符串做运算
- 通过数组的方式可以遍历字符串
- 唯一特殊的地方是字符串字面量可以用来初始化字符数组
- 以及标准库提供了一系列字符串函数
- 在C语言诞生的年代，计算机更多的是用来做数字计算而不是信息处理，因此C语言没有为字符串专门设计一个字符串类型。
字符串输入输出
- char string[8];
- scanf("%s", string);
- printf("%s", string);
- scanf读入一个单词（到空格、tab或回车为止）
- scanf是不安全的，因为不知道要读入的内容长度
- scanf("%7s",string); 只读7个字符
- 在%和s之间的数字表示最多允许读入的字符串数量，这个数字应该比数组的大小小一
- 下一个scanf从哪里开始？
- 当第一个scanf读够了7个字符，溢出的字符就会交由第二个scanf读取了。
常见错误
- char *string;
- scanf("%s", string);
- 指针没有没初始化就使用，可能导致程序出错。
- 由于没有对string初始化，使用的是程序中已有内存的任一地方，所以不一定每次运行都出错，但是当那个内存有很重要的东西的时候，程序可以就出错了。
空字符串
- char buffer[100] = "";
- 这是一个空的字符串，buffer[0] == '\0'
- char buffer[] = "";
- 这个数组的长度只有1!
- 因此这个字符串放不下任何的字符。
string.h
- strlen
- strcmp
- strcpy
- strcat
- strchr
- strstr
strlen
- size_t strlen(const char *s);
- 返回s的字符串长度（不包括结尾的0）
strcmp
- int strcmp(const char *s1, const char *s2);
- 比较两个字符，返回
- 0:s1==s2
- 1:s1>s2
- -1:s1<s2
strcpy
- char *strcpy(char *restrict dst, const char *restrict src);
- 把src的字符串拷贝到dst
- restrict表名src和dst不重叠（C99）
- 返回dst
- 为了能链起代码来
strcat
- char * strcat(char *restrict s1, const *restrict s2);
- 把s2拷贝到s1的后面，接成一个长的字符串
- 返回s1
- s1必须有足够的空间
安全问题
- strcpy和strcat都可能出现安全问题
- 如果目的地没有足够的空间？
安全版本
- char * strncpy(...) 只拷贝多少个长度的字符
- char * strncat(...) 只链接多少个字符的长度
- int strncmp(...) 只比较前几个字符
字符串中找字符
- char * strchar(const char *s, int c); //从左边开始找第一个出现的字符
- char * strrchr(const char *s,int c); //从右边开始找第一个出现字符
- 返回NULL表示没有找到
7.3 课后练习
1、题目内容： 题目内容：
你的程序要读入一行文本，其中以空格分隔为若干个单词，以‘.’结束。你要输出这行文本中
每个单词的长度。这里的单词与语言无关，可以包括各种符号，比如“it's”算一个单词，长
度为 4。注意，行中可能出现连续的空格。
输入格式:
输入在一行中给出一行文本，以‘.’结束，结尾的句号不能计算在最后一个单词的长度内。
输出格式：
在一行中输出这行文本对应的单词的长度，每个长度之间以空格隔开，行末没有最后的空格。
输入样例：
It's great to see you here.
输出样例：
4 5 2 3 3 4
题目分析：
- 以空格分割单词计数，输出每个单词的长度
- 遇到.或者字符串结束'\0' 停止程序
程序实现：
#include <stdio.h>
#include "inputText.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
inputALineOfText();
return 0;
}
#ifndef inputText_h
#define inputText_h
#include <stdio.h>
#include <string.h>
void inputALineOfText();
#endif
#include "inputText.h"
void inputALineOfText(){
char str[500];
printf("Please input a line of text:");
gets(str);
printf("Your input text's word length respectively are:\n");
int wordCount=0;
for(int i=0;i<sizeof(str)/sizeof(str[0]);i++){
//printf("'%c',",str[i]);
if(str[i]==' '){//单词边界
if(wordCount>0){
printf("%d ",wordCount);
}
wordCount = 0;//重新计数
}
else if(str[i]=='.'){
printf("%d",wordCount);
break;
}
else if(str[i]=='\0'){
printf("%d",wordCount);
break;
}else{
wordCount++;
}
}
}
测试样例：
Please input a line of text:It's great to see you here.
Your input text's word length respectively are:
4 5 2 3 3 4
--------------------------------
Process exited after 13.37 seconds with return value 0
2、 题目内容：
NMEA-0183 协议是为了在不同的 GPS（全球定位系统）导航设备中建立统一的 BTCM
（海事无线电技术委员会）标准，由美国国家海洋电子协会（NMEA-The National Marine
Electronics Associa-tion）制定的一套通讯协议。GPS 接收机根据 NMEA-0183 协议
的标准规范，将位置、速度等信息通过串口传送到 PC 机、PDA 等设备。
NMEA-0183 协议是 GPS 接收机应当遵守的标准协议，也是目前 GPS 接收机上使用最
广泛的协议，大多数常见的 GPS 接收机、GPS 数据处理软件、导航软件都遵守或者至少兼
容这个协议。
NMEA-0183 协议定义的语句非常多，但是常用的或者说兼容性最广的语句只有
$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPGLL 等。
其中$GPRMC 语句的格式如下：
$GPRMC,024813.640,A,3158.4608,N,11848.3737,E,10.05,324.27,1
50706,,,A50
这里整条语句是一个文本行，行中以逗号“,”隔开各个字段，每个字段的大小（长度）不一，
这里的示例只是一种可能，并不能认为字段的大小就如上述例句一样。
字段 0：$GPRMC，语句 ID，表明该语句为 Recommended Minimum Specific
GPS/TRANSIT Data（RMC）推荐最小定位信息
字段 1：UTC 时间，hhmmss.sss 格式
字段 2：状态，A=定位，V=未定位
字段 3：纬度 ddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补 0）
字段 4：纬度 N（北纬）或 S（南纬）
字段 5：经度 dddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补 0）
字段 6：经度 E（东经）或 W（西经）
字段 7：速度，节，Knots
字段 8：方位角，度
字段 9：UTC 日期，DDMMYY 格式
字段 10：磁偏角，（000 - 180）度（前导位数不足则补 0）
字段 11：磁偏角方向，E=东 W=西
字段 16：校验值
这里，“”为校验和识别符，其后面的两位数为校验和，代表了“$”和“”之间所有字符
（不包括这两个字符）的异或值的十六进制值。上面这条例句的校验和是十六进制的 50，
也就是十进制的 80。
提示：运算符的作用是异或。将$和*之间所有的字符做运算(第一个字符和第二个字符异
或，结果再和第三个字符异或，依此类推)之后的值对 65536 取余后的结果，应该和后面
的两个十六进制数字的值相等，否则的话说明这条语句在传输中发生了错误。注意这个十六
进制值中是会出现 A-F 的大写字母的。另外，如果你需要的话，可以用 sscanf(s,"%d", &i)
从字符串 s 中得到其所表达的整数数字给 i。
现在，你的程序要读入一系列 GPS 输出，其中包含$GPRMC，也包含其他语句。在数据的
最后，有一行单独的
END
表示数据的结束。
你的程序要从中找出$GPRMC 语句，计算校验和，找出其中校验正确，并且字段 2 表示已
定位的语句，从中计算出时间，换算成北京时间。一次数据中会包含多条$GPRMC 语句，
以最后一条语句得到的北京时间作为结果输出。
你的程序一定会读到一条有效的$GPRMC 语句。
输入格式:
多条 GPS 语句，每条均以回车换行结束。最后一行是 END 三个大写字母。
输出格式：
6 位数时间，表达为：
hh:mm:ss
其中，hh 是两位数的小时，不足两位时前面补 0；mm 是两位数的分钟，不足两位时前面
补 0；ss 是两位数的秒，不足两位时前面补 0。
输入样例：
$GPRMC,024813.640,A,3158.4608,N,11848.3737,E,10.05,324.27,1507
06,,,A*50
END
输出样例：
10:48:13
题目分析：
- 将$和*之间所有的字符做^运算之后的值对 65536 取余后的结果为校验值validCode再取字符串中的校验值与之对比
- 如果一致，再取出utc时间转换为北京时间
- 否则输出无效的字符
- 继续读下一个字符串直至用户输入END为止。
程序实现：
#include <stdio.h>
#include "GPSValidate.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
validateGPS();
return 0;
}
#ifndef GPSValidate_h
#define GPSValidate_h
#include <stdio.h>
#include <string.h>
void validateGPS();
#endif
#include "GPSValidate.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>
/* 十六进制数转换为十进制数 */
long hexToDec(char *source);
/* 返回ch字符在sign数组中的序号 */
int getIndexOfSigns(char ch);
/* 十六进制数转换为十进制数 */
long hexToDec(char *source)
{
long sum = 0;
long t = 1;
int i, len;
len = strlen(source);
for(i=len-1; i>=0; i--)
{
sum += t * getIndexOfSigns(*(source + i));
t *= 16;
}
return sum;
}
/* 返回ch字符在sign数组中的序号 */
int getIndexOfSigns(char ch)
{
if(ch >= '0' && ch <= '9')
{
return ch - '0';
}
if(ch >= 'A' && ch <='F')
{
return ch - 'A' + 10;
}
if(ch >= 'a' && ch <= 'f')
{
return ch - 'a' + 10;
}
return -1;
}
int calculateGPSCode(char gpsStr[],int arrCount){
if(gpsStr==NULL)
return 0;
int gpsCode=0;
int isBeginCalc = 0;
int isFirstCalc = 1;
//形式参数，sizeof(gpsSrt)的长度始终为8，和实参无关
//for(int i=0;i<sizeof(gpsStr)/sizeof(gpsStr[0]);i++){
for(int i=0;i<arrCount;i++){
if(gpsStr[i]=='$'){ //开始计算异或值
isBeginCalc=1;
}else if(gpsStr[i]=='*' || gpsStr[i]=='\0'){//结束异或值计算
break;
}else{
if(isBeginCalc==1){
if(isFirstCalc==1){
gpsCode = (int)gpsStr[i];
isFirstCalc=0;
//printf("%c",gpsStr[i]);
}else{
gpsCode = gpsCode ^ (int)gpsStr[i];
//printf("^%c",gpsStr[i]);
}
}
}
}
gpsCode = gpsCode%65536;
return gpsCode;
}
void getGPSCode(char *gpsCode ,const char* gpsStr,int arrCount){
if(gpsStr==NULL)
return;
int j=0;
int isBeginGetCode=0;
for(int i=0;i<arrCount;i++){
if(gpsStr[i] == '*'){//*往后为校验码
isBeginGetCode=1;
}
else if(gpsStr[i] == '\0'){
gpsCode[j]='\0';
break;
}
else{
if(isBeginGetCode == 1){
gpsCode[j] = gpsStr[i];
j++;
}
}
}
}
void getUTCTime(char *outChar,const char *gpsChar,int length){
if(gpsChar == NULL)
return;
int filedIndex=0;
int j=0;
for(int i=0;i<length;i++){
if(gpsChar[i] == ','){
filedIndex++;
}
else {
if(filedIndex == 1) {
outChar[j]=gpsChar[i];
j++;
} else if(filedIndex > 1){
outChar[j] = '\0';
break;
}
}
}
}
int isContainsGPSInfo(char *gpsChar,int length){
if(gpsChar == NULL)
return 0;
int isContain=0;
int filedIndex=0;
for(int i=0;i<length;i++){
if(gpsChar[i] == ','){
filedIndex++;
}
else {
if(filedIndex == 2) {
if(gpsChar[i] == 'A'){
isContain = 1;
break;
}
} else if(filedIndex > 2){
isContain = 0;
break;
}
}
}
return isContain;
}
void getBeiJingTime(char *outChar,char *utcTimeChar){
if(utcTimeChar == NULL)
return;
char utcPrefix[10];
strtok(utcTimeChar,".");
if(utcTimeChar != NULL){
int utcPrefixInt=0;
sscanf(utcTimeChar,"%d",&utcPrefixInt);
int beiJingTimeInt = utcPrefixInt + 80000;
char tmp[10];
sprintf(tmp,"%d",beiJingTimeInt);
int j=0;
int colonIndexFirst = 2;
int colonIndexSecond = 4;
for(int i=0;i<strlen(tmp);i++,j++){
if(i==0){
if(beiJingTimeInt<100000) {//5位
outChar[j]='0';
outChar[++j]=tmp[i];
colonIndexFirst--;
colonIndexSecond--;
}else{
outChar[j]=tmp[i];
}
} else if(i==colonIndexFirst || i==colonIndexSecond) {
outChar[j]=':';
outChar[++j]=tmp[i];
}
else if(i==strlen(tmp)-1) {
outChar[j]=tmp[i];
outChar[++j]='\0';
}
else{
outChar[j]=tmp[i];
}
}
}
}
void validateGPS(){
char str[500];
printf("Please input a GPS text:");
gets(str);
while(strcmp(str,"END")!=0){
printf("%s\n",str);
int length = strlen(str);//sizeof(str)/sizeof(str[0]);
int gpsCode = calculateGPSCode(str,length);
printf("Correct gpsCode is %d\n",gpsCode);
char realGPSCode[20];
getGPSCode(realGPSCode,str,length);
long realCodeLong = hexToDec(realGPSCode);
printf("Real GPSCode is %d\n",realCodeLong);
if(realCodeLong == (long)gpsCode){
int isContainsGPS = isContainsGPSInfo(str,length);
printf("isContainGPS:%d \n",isContainsGPS);
if(isContainsGPS == 1){
char utcTime[20];
getUTCTime(utcTime,str,length);
char beiJingTime[10];
getBeiJingTime(beiJingTime,utcTime);
printf("utcTime:%s\n",utcTime);
printf("Success!\n");
printf("BeiJingTime is %s\n",beiJingTime);
}
}else {
printf("Invalid GPS reenter:\n");
}
gets(str);
}
}
测试样例：
Please input a GPS text:$GPRMC,024813.640,A,3158.4608,N,11848.3737,E,10.05,324.27,150706,,,A*50
$GPRMC,024813.640,A,3158.4608,N,11848.3737,E,10.05,324.27,150706,,,A*50
Correct gpsCode is 80
Real GPSCode is 80
isContainGPS:1
utcTime:024813
Success!
BeiJingTime is 10:48:13
END
--------------------------------
Process exited after 13.36 seconds with return value 0
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