Язык Си - руководство для начинающих - M. УЭИТ

*v = temp;

}

После всех встретившихся трудностей, проверим, работает ли этот вариант 1

Вначале x = 5 и y = 10.

Теперь x = 10 и y = 5.

Да программа работает. Посмотрим, как она работает. Во-первых, теперь вызов функции выглядит следующим образом:

interchange(&x, &y);

Вместо передачи значений х и у мы передаем их адреса. Это означает, что формальные аргументы u и v, имеющиеся в спецификации:

interchange(u,v)

при обращении будут заменены адресами и, следовательно, они должны быть описаны как указатели. Поскольку х и у - целого типа, u и v являются указателями на переменные целого типа, и мы вводим следующее описание:

int *u, *v;

Далее в теле функции оператор описания:

int temp;

используется с целью резервирования памяти. Мы хотим поместить значение переменной х в переменную temp, поэтому пишем:

temp = *u;

Вспомните, что значение переменной u - это &х, поэтому переменная u ссылается на х. Это означает, что операция *u дает значение x, которое как раз нам и требуется. Мы не должны писать, например, так:

temp = u; /* неправильно */

поскольку при этом происходит запоминание адреса переменной х, а не ее значения; мы же пытаемся осуществить обмен значениями, а не адресами.

     Точно так же, желая присвоить переменной у значение переменной х, мы пользуемся оператором:

*u = *v;

который соответствует оператору

x = y;

     Подведем итоги. Нам требовалась функция, которая могла бы изменять значения переменных х и у. Путем передачи функции адресов переменных х и у мы предоставили ей возможность доступа к ним. Используя указатели и операцию *, функция смогла извлечь величины, помещенные в соответствующие ячейки памяти, и поменять их местами.

     Вообще говоря, при вызове функции информация о переменной может передаваться функции в двух видах. Если мы используем форму обращения:

function1(х);

происходит передача значения переменной х. Если же мы используем форму обращения:

function2(&x);

происходит передача адреса переменной х. Первая форма обращения требует, чтобы определение функции включало в себя формальный аргумент того же типа, что и х:

functionl(num)

int num;

     Вторая форма обращения требует, чтобы определение функции включало в себя формальный аргумент, являющийся указателем на объект соответствующего типа:

function2(ptr)

int *ptr;

     Пользуйтесь первой формой, если входное значение необходимо функции для некоторых вычислений или действий, и второй формой, если функция должна будет изменять значения переменных в вызывающей программе. Вторая форма вызова уже применялась при обращении к функции scanf( ). Когда мы хотим ввести некоторое значение в переменную num, мы пишем scanf("%d, &num). Данная функция читает величину, затем, используя адрес, который ей дается, помещает эту величину в память.

     Указатели позволяют обойти тот факт, что переменные функции interchange( ) являются локальными. Они дают возможность нашей функции "добраться" до функции main( ) и изменить величины описанных в ней объектов.

     Программисты, работающие на языке Паскаль, могут заметить, что первая форма вызова аналогична обращению с параметром-значением, а вторая - с параметром-переменной. У программистов, пишущих на языке Бейсик, понимание всей этой методики может вызвать некоторые затруднения. В этом случае если материал данного раздела покажется вам поначалу весьма не обычным, не сомневайтесь, что благодаря некоторой практике, все обсуждаемые средства станут простыми, естественными и удобными. 

Переменные: имена, адреса и значения

     Наше обсуждение указателей строится на рассмотрении связей между именами, aдреcaми и значениями переменных; дальше мы продолжим обсуждение этих вопросов.

     При написании программы мы представляем себе переменную как объект, имеющий два атрибута: имя и значение. (Кроме указанных, существуют еще и другие атрибуты, например тип, но это уже другой вопрос). После компиляции программы и загрузки в память "с точки зрения машины" данная переменная имеет тоже два атрибута: адрес и значение. Адрес - это машинный вариант имени.

     Во многих языках программирования адрес объекта скрыт от программиста и считается относящимся к уровню машины. В языке Си благодаря операции & мы имеем возможность узнать и использовать адрес переменной:

&bаrn - это адрес переменной bаrn.

     Мы можем получить значение переменной, соответствующее данному имени, используя только само имя:

printf(" %dn", barn)          печатает значение переменной barn

Мы можем также получить значение переменной, исходя из ее адреса, при помощи операции *:

РИС. 9.6. Имена, адреса и величнны в системе с "байтовой адресацией" тина IBM PC.

     Дано pbarn = &bаrn; тогда *pbarn - это величина, помещенная по адресу &bаrn. Хотя мы и можем напечатать адрес переменной для удовлетворения своего любопытства, это не основное применение операции &. Более важным является то, что наличие операций &, * и указателей позволяет обрабатывать адреса и их содержимое в символическом виде, чем мы и занимались в программе обмен3.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАШИХ ЗНАНИЙ О ФУНКЦИЯХ

     Теперь, когда мы знаем о функциях немного больше, соберем вместе несколько поучительных примеров, но сначала решим, чем мы будет заниматься.

     Что вы скажете насчет функции возведения в степень, которая дает возможность возводить 2 в 5-ю степень или 3 в 3-ю и т. д.? Во-первых, необходимо решить, что будет служить входом программы. Это понятно: Cи требуется знать число, возводимое в степень, и показатель степени. Достичь этого можно путем введения двух аргументов:

powеr(base, exp)

int base, exp;

(Мы ограничились здесь целыми числами, а также тем предположением, что результат будет сравнительно невелик.)

     Далее требуется решить, что будет выходом функции. Ответ, конечно, тоже очевиден. Выходом должно быть одно число, являющееся значением переменной answer. Мы можем реализовать это с помощью оператора

rеturn(answcr);

Теперь для получения требуемого результата выберем алгоритм:

     установим переменную answer равной 1,

     умножим answer на base столько раз, сколько указывает exp.

Возможно, не совсем ясно, как осуществить второй шаг, поэтому разобьем его дальше на более мелкие шаги:

     умножим answer на base и уменьшим на 1, остановимся, когда exp станет равной 0.

     Если значение exp равно, скажем 3, тогда использование такого алгоритма приведет к трем умножениям; поэтому данный способ кажется вполне разумным.

Очень хорошо. Выразим теперь этот алгоритм в виде программы на языке Си.

/* возводит основание в степень */

power(base, exp)

int base, exp;

{

int answer;

for (answer = 1; exp > 0; exp--)

        answer = answer* base;

return(answer);

}

Теперь проверим ее работу с помощью драйвера.

/* проверка возведения в степень */

main( )

{

int x;

х= power(2,3);

printf(" %dn", x);

x = power(-3,3);

prinif(" %dn", x);

x = power(4, -2);

printf(" %dn", x);

x = power(5, 10);

printf(" %dn", x);

}

Объединим указанные две функции, проведем компиляцию и выполним данную программу. Результаты оказываются следующими:

8

-27

1

761

Итак, 2 в 3-й степени - это 8, а - 3 в 3-й равно -27. Пока все правильно. Но 4 в степени -2 равно 1/16, а не 1. А 5 в 10-й степени, если память нам не изменяет,- это 9 765 625. В чем дело? Во-первых, программа не предназначалась для обработки отрицательных степеней, поэтому она и не смогла справиться с этой задачей. Во-вторых, в нашей системе величины типа int не могут превосходить 65 535.