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

目录

• 第七周：指针与字符串
  • 7.1 指针初步
  • 7.2 字符类型
  • 7.3 字符串
  • 7.3 课后练习

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
", p); 
    printf("%p
", &i);  
    printf("%lu
", sizeof(int)); //32位系统为4 64位系统为4
    printf("%lu
", 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
", &a);
 printf("%p
", a);
 printf("%p
", &a[0]);
 printf("%p
", &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
", c);
 printf("c='%c'
", 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 ", 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
", 'a');
 printf("A=%d
", 'A');
 printf("a-A=%d
", 'a' - 'A');
 printf("A-a=%d
", 'A' - 'a');
 c = c + 'A' - 'a';
 printf("c+A-a=%c
", c);
 c = c + 'a' - 'A';
 printf("c+A-a=%c
", 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");

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 使得输出从下一个制表位开始
• 用 才能使得上下两行对齐
  • printf("123 456 ");
  • printf("12 456 ");
  • 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 翻译为

7.3 字符串

• char word[] = {'H','e','l','l','o','!',''};

• ''可以看作整数0
• 以0（整数0）结尾的一串字符
  • 0或''是一样的，但是和'0'不同，''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] == ''
• 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'' 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:
");
 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]==''){
   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]==''){//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] == ''){
   gpsCode[j]='';
   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] = '';
    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]='';
    }
    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
",str);
  int length = strlen(str);//sizeof(str)/sizeof(str[0]);
  int gpsCode = calculateGPSCode(str,length);  
  printf("Correct gpsCode is %d
",gpsCode);
  char realGPSCode[20];
  getGPSCode(realGPSCode,str,length);  
  long realCodeLong = hexToDec(realGPSCode);
  printf("Real GPSCode is %d
",realCodeLong);
  
  if(realCodeLong == (long)gpsCode){
   int isContainsGPS = isContainsGPSInfo(str,length);
   printf("isContainGPS:%d 
",isContainsGPS);
   if(isContainsGPS == 1){
    char utcTime[20];
    getUTCTime(utcTime,str,length);
    char beiJingTime[10];
    getBeiJingTime(beiJingTime,utcTime);
    printf("utcTime:%s
",utcTime); 
    printf("Success!
"); 
    printf("BeiJingTime is %s
",beiJingTime);    
   }      
  }else {
   printf("Invalid GPS reenter:
");   
  }    
  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