C语言编程：从指针函数到结构体的深度探索

# C语言编程：从指针函数到结构体的深度探索 ## 1. 编写`tail`程序 在编程实践中，有时需要打印输入内容的最后几行。`tail`程序就能实现这个功能，默认情况下，它会打印最后 10 行，但也可以通过参数 `-n` 来指定打印的行数。以下是对该程序的要求： - 无论输入内容或 `n` 的值是否合理，程序都应能合理运行。 - 程序要充分利用可用的存储空间，不能使用固定大小的二维数组来存储行，而应采用类似排序程序中的存储方式。 ## 2. 指针函数与排序程序 ### 2.1 指针函数的概念 在 C 语言里，函数本身并非变量，但可以定义指向函数的指针。这些指针能进行赋值、存入数组、作为参数传递给其他函数以及从函数返回等操作。 ### 2.2 排序程序的改进 为了说明指针函数的应用，我们对之前的排序程序进行了修改。当输入参数 `-n` 时，程序会按数值对输入行进行排序，而非按字典序排序。排序通常包含三个部分： - 比较操作：确定任意两个对象的顺序。 - 交换操作：反转对象的顺序。 - 排序算法：不断进行比较和交换，直至对象有序。 排序算法与比较和交换操作相互独立，通过传递不同的比较和交换函数，我们可以按不同标准进行排序。以下是改进后的排序程序代码： ```c #include <stdio.h> #include <string.h> #define MAXLINES 5000 /* max #lines to be sorted */ char *lineptr[MAXLINES]; /* pointers to text lines */ int readlines(char *lineptr[], int nlines); void writelines(char *lineptr[], int nlines); void qsort(void *lineptr[], int left, int right, int (*comp)(void *, void *)); int numcmp(char *, char *); /* sort input lines */ main(int argc, char *argv[]) { int nlines; /* number of input lines read */ int numeric = 0; /* 1 if numeric sort */ if (argc > 1 && strcmp(argv[1], "-n") == 0) numeric = 1; if ((nlines = readlines(lineptr, MAXLINES)) >= 0) { qsort((void**) lineptr, 0, nlines-1, (int (*)(void*,void*))(numeric ? numcmp : strcmp)); writelines(lineptr, nlines); return 0; } else { printf("input too big to sort\n"); return 1; } } ``` ### 2.3 `qsort`函数的实现 `qsort`函数可以处理任何数据类型，它接受一个指针数组、两个整数和一个带有两个指针参数的函数作为参数。以下是`qsort`函数的代码： ```c /* qsort: sort v[left]...v[right] into increasing order */ void qsort(void *v[], int left, int right, int (*comp)(void *, void *)) { int i, last; void swap(void *v[], int, int); if (left >= right) /* do nothing if array contains */ return; /* fewer than two elements */ swap(v, left, (left + right)/2); last = left; for (i = left+1; i <= right; i++) if ((*comp)(v[i], v[left]) < 0) swap(v, ++last, i); swap(v, left, last); qsort(v, left, last-1, comp); qsort(v, last+1, right, comp); } ``` ### 2.4 `numcmp`函数的实现 `numcmp`函数用于按数值比较两个字符串，它通过调用`atof`函数计算字符串的数值。以下是`numcmp`函数的代码： ```c #include <stdlib.h> /* numcmp: compare s1 and s2 numerically */ int numcmp(char *s1, char *s2) { double v1, v2; v1 = atof(s1); v2 = atof(s2); if (v1 < v2) return -1; else if (v1 > v2) return 1; else return 0; } ``` ### 2.5 `swap`函数的实现 `swap`函数用于交换两个指针，其代码如下： ```c void swap(void *v[], int i, int j) { void *temp; temp = v[i]; v[i] = v[j]; v[j] = temp; } ``` ### 2.6 排序程序的扩展 我们还可以为排序程序添加各种选项，例如： - `-r` 选项：实现逆序（降序）排序，确保它能与 `-n` 选项配合使用。 - `-f` 选项：忽略大小写进行排序，使 `a` 和 `A` 被视为相等。 - `-d` 选项：仅比较字母、数字和空格，确保它能与 `-f` 选项配合使用。 - 字段搜索功能：可以按行内的字段进行排序，每个字段可根据独立的选项集进行排序。 ## 3. 复杂声明的处理 ### 3.1 复杂声明的问题 C 语言的声明语法有时会让人感到困惑，尤其是涉及指针函数的声明。声明不能从左到右直接读取，且括号使用过多。例如： - `int *f();` 表示 `f` 是一个返回指向 `int` 指针的函数。 - `int (*pf)();` 表示 `pf` 是一个指向返回 `int` 的函数的指针。 ### 3.2 `dcl`程序：C 声明转文字描述 `dcl` 程序可以将 C 声明转换为文字描述，它基于特定的语法规则进行解析。以下是 `dcl` 程序的主要代码： ```c #include <stdio.h> #include <string.h> #include <ctype.h> #define MAXTOKEN 100 enum { NAME, PARENS, BRACKETS }; void dcl(void); void dirdcl(void); int gettoken(void); int tokentype; /* type of last token */ char token[MAXTOKEN]; /* last token string */ char name[MAXTOKEN]; /* identifier name */ char datatype[MAXTOKEN]; /* data type = char, int, etc. */ char out[1000]; main() /* convert declaration to words */ { while (gettoken() != EOF) { /* 1st token on line */ strcpy(datatype, token); /* is the datatype */ out[0] = '\0'; dcl(); /* parse rest of line */ if (tokentype != '\n') printf("syntax error\n"); printf("%s: %s %s\n", name, out, datatype); } return 0; } /* dcl: parse a declarator */ void dcl(void) { int ns; for (ns = 0; gettoken() == '*'; ) /* count *'s */ ns++; dirdcl(); while (ns-- > 0) strcat(ou ```