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C语言变长数组之剖析

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C语言变长数组之剖析 1、引言 我们知道，与C++等现代编程语言不同，传统上的C语言是不支持变长数组功能的，也就是说数组的长度是在编译期就确定下来的，不能在运行期改变。不过，在C99标准中，新增的一项功能就是允许在C语言中使用变长数组。然而，C99定义的这种变长数组的使用是有限制的，不能像在C++等语言中一样自由使用。

2、说明

参考文献[1]中对变长数组的说明如下： C99 gives C programmers the ability to use variable length arrays, which are arrays whose sizes are not known until run time. A variable length array declaration is like a fixed array declaration except that the array size is specified by a non-constant expression. When the declaration is encountered, the size expression is evaluated and the array is created with the indicated length, which must be a positive integer. Once created, variable length array cannot change in length. Elements in the array can be accessed up to the allocated length; accessing elements beyond that length results in undefined behavior. There is no check required for such out-of-range accesses. The array is destroyed when the block containing the declaration completes. Each time the block is started, a new array is allocated.

以上就是对变长数组的说明，此外，在文献[1]中作者还说明，变长数组有以下限制： 1、变长数组必须在程序块的范围内定义，不能在文件范围内定义变长数组； 2、变长数组不能用static或者extern修饰； 3、变长数组不能作为结构体或者联合的成员，只能以独立的数组形式存在； 4、变长数组的作用域为块的范围，对应地，变长数组的生存时间为当函数执行流退出变长数组所在块的时候； 上述限制是最常见的一些限制因素，此外，当通过typedef定义变长数组类型时，如何确定变长数组的长度，以及当变长数组作为函数参数时如何处理，作者也做了一一说明。详细的细节情况请参阅文献[1]。由于变长数组的长度在程序编译时未知，因此变长数组的内存空间实际上是在栈中分配的。 gcc虽然被认为是最遵守C语言标准的编译器之一，但是它并不是严格按照ISO C标准规定的方式来实现的。gcc的实现方式采取了这样的策略：最大限度地遵守标准的规定，同时从实用的角度做自己的扩展。当然，gcc提供了编译选项给使用者以决定是否使用这些扩展功能。gcc的功能扩展分为两种，一种是gnu自己定义的语言扩展；另外一种扩展是在C89模式中引入由C99标准定义的C语言特性。在参考文献[2]中，有关gcc的C语言扩展占据了将近120页的篇幅，扩展的语言功能多达几十个，由此可看出gcc的灵活程度。 在参考文献[2]中，对变长数组的描述如下：

Variable-length automatic arrays are allowed in ISO C99, and as an extension GCC accepts them in C89 mode and in C++. (However, GCC’s implementation of variable-length arrays does not yet conform in detail to the ISO C99 standard.) These arrays are declared like any other automatic arrays, but with a length that is not a constant expression. The storage is allocated at the point of declaration and deallocated when the brace-level is exited.

以上这段话并没有详细的说明gcc的变长数组实现和ISO C99的差异究竟体现在什么地方，但是从描述来看，基本上和文献[1]中的描述是一致的。文献[2]中没有说明而在文献[1]中给予了说明的几点是：变长数组是否能用static或者extern修饰；能否作为复合类型的成员；能否在文件域起作用。 另外，在文献[2]中提到，采用alloca()函数可以获得和变长数组相同的效果。在作者所用的Red Hat 9.0（Linux 2.4.20-8）上，这个函数被定义为一个库函数：

#include void *alloca(size_t size);

这个函数在调用它的函数的栈空间中分配一个size字节大小的空间，当调用alloca()的函数返回或退出的时候，alloca()在栈中分配的空间被自动释放。当alloca()函数执行成功时，它将返回一个指向所分配的栈空间的起始地址的指针；然而，非常特别的一点是，当alloca()函数执行失败时，它不会像常见的库函数那样返回一个NULL指针，之所以会出现这样的状况，是由于alloca()函数中的栈调整通常是通过一条汇编指令来完成的，而这样一条汇编指令是无法判断是否发生溢出或者是否分配失败的。alloca()函数通常被实现为内联函数，因此它是与特定机器以及特定编译器相关联的，可移植性因此而大打折扣，实际上是不推荐使用的。 作者之所以会关注变长数组的问题是出于一次偶然的因素，在调试的时候发现gdb给出的变长数组的类型很怪异，由此引发作者对gcc中的变长数组进行了测试。本文中给出的就是对测试结果的说明和分析。

3、实例

第一个测试所用的源代码很简单，如下所示： 1 int 2 main(int argc, char *argv[]) 3 { 4 int i, n; 5 6 n = atoi(argv[1]); 7 char arr[n+1]; 8 bzero(arr, (n+1) * sizeof(char)); 9 for (i = 0; i < n; i++) { 10 arr[i] = (char)('A' + i); 11 } 12 arr[n] = '\0'; 13 printf("%s\n", arr); 14 15 return (0); 16 }

上述程序名为dynarray.c，其工作是把参数argv[1]的值n加上1作为变长数组arr的长度，变长数组arr的类型为char。然后向数组中写入一些字符，并将写入的字符串输出。 像下面这样编译这个程序：

[root@cyc test]# gcc -g -o dynarray dynarray.c 然后，用gdb观察dynarray的执行情况： [root@cyc test]# gdb dynarray (gdb) break main Breakpoint 1 at 0x80483a3: file dynarray.c, line 6. (gdb) set args 6 (gdb) run Starting program: /root/source/test/a.out 6

Breakpoint 1, main (argc=2, argv=0xbfffe224) at dynarray.c:6 6 n = atoi(argv[1]); (gdb) next 7 char arr[n+1]; (gdb) next 8 bzero(arr, (n+1) * sizeof(char)); (gdb) print/x arr $2 = {0xb0, 0xe5} (gdb) ptype arr type = char [2] (gdb) print &arr $3 = (char (*)[2]) 0xbfffe1c8

这里，当程序执行流通过了为变长数组分配空间的第7行之后，用print/x命令打印出arr的值，结果居然是两个字节；而如果尝试用ptype打印出arr的类型，得到的结果居然是arr是一个长度为2的字符数组。很明显，在本例中，因为提供给main()函数的参数argv[1]是6，因此按常理可知arr应该是一个长度为7的字符数组，但很遗憾，gdb给出的却并不是这样的结果。用print &arr打印出arr的地址为0xbfffe1c8。继续上面的调试过程：

(gdb) x/4x &arr 0xbfffe5c8: 0xbfffe5b0 0xbfffe5c0 0x00000006 0x40015360 (gdb) x/8x $esp 0xbfffe5b0: 0xbffffad8 0x42130a14 0xbfffe5c8 0x0804828d 0xbfffe5c0: 0x42130a14 0x4000c660 0xbfffe5b0 0xbfffe5c0

可以看到，在&arr（即地址0xbfffe5c8）处的第一个32位值是0xbfffe5b0，而通过x/8x $esp可以发现，栈顶指针esp恰好就指向的是0xbfffe5b0这个位置。于是，可以猜想，如果arr是一个指针的话，那么它指向的就恰好是当前栈顶的指针。继续上面的调试：

(gdb) next 9 for (i = 0; i < n; i++) {

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c语言的数据类型、运算符和表达式

c语言的数据类型、运算符和表达式

数据类型、运算符和表达式一、C 语言的基本数据类型数据是程序处理的对象。

C 中将数据分为不同的数据类型，任何数据都属于某一种特定的数据类型。

数据类型的作用有两个：一是指明为数据分配多大的存储空间和规定了数据的存储结构，进而规定了数据的取值范围；二是规定了数据所能进行的操作。

C 的数据类型分为基本数据类型和构造类型。

基本数据类型是系统定义的，用户可以直接使用。

构造类型由用户自行定义。

C 的数据类型如图所示。

C 标准没有规定各类数据所占用内存位数。

所以不同c 编译系统的各类数据所占用内存位数是不一样的。

上机使用时，应注意使用的c 编译系统的具体规定。

Turbo C 基本类型 所占位数 数的范围 [signed] char 8 -128~127 unsigned char 8 0~255 [signed]int 16 -32768~32767 short [int] 16 -32768~32767long [int] 32 -2147483648~2147483647 unsigned [int] 16 0~65535 unsigned short [int] 16 0~65535 unsigned long [int]320~4294967295C++数据类型基本类型字符型(char) 空类型(void)整型短整型(short int) 无符号整型(unsigned int)长整型(long int)基本整型(int) 实型(浮点型) 双精度型(double)单精度型(float) 指针构造类型枚举(enum) 联合(union)结构体(struct)数组float 32 约6位有效数字double 64 约12位有效数字在Visual C++中：char:1 Byteint:4 Byteshort:2 Bytelong:4 Bytefloat:4 Bytedouble:8 Byte二、常量常量：整型常量、实型常量、字符常量、字符串常量、符号常量1．整型常量C语言程序中可以使用十进制、八进制和十六进制来表示整型常量。

C语言程序设计教程PPT完整全套教学课件

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联合体定义和使用场景分析
联合体定义
使用`union`关键字定义联合体类型，指定联合体名 称和成员列表。
内存共享
联合体的所有成员共享同一块内存空间。
使用场景
适用于多种数据类型但只需存储其中一种的场景， 如混合类型的数据存储和处理。
枚举类型定义及应用举例
枚举类型定义
使用`enum`关键字定义枚举类型，指定枚举名称和枚举常量列表。
01
跳转语句的概念和 特点
改变程序执行流程，实现程序的 跳转。
02
跳转语句的语法和 示例
break语句、continue语句、 goto语句等。
03
跳转语句的应用场 景
适用于需要中断循环、跳过某些 操作等特殊情况。
04
函数与模块化设计
函数定义和调用
函数定义的基本语法
返回类型 函数名(参数列表) { 函数体 }
将数组元素作为实参传递给形参，形参和实参类型必须一致；
数组名作为函数参数
将数组名作为实参传递给形参，形参和实参类型可以不一致，但形 参数组的大小必须大于等于实参数组的大小；
多维数组作为函数参数
多维数组可以作为函数参数传递，但需要注意多维数组的传递方式 和一维数组的传递方式不同。
06
指针与动态内存管理
02
数据类型、运算符与表达式
基本数据类型
01
整型（int）
02
浮点型（float、 double）
字符型（char）
03
04
布尔型（bool）
常量与变量
常量
在程序运行过程中，其值不能被改变 的量。
变量
在程序运行过程中，其值可以被改变 的量。
运算符和表达式
C语言第2讲--数据的表示之基本数据类型

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5.字符输出举例
例3.7（P51） main() 运行结果：A,B { char a,b; 65,66 a='a'; b='b'; /*或 b=98；可向字符变量赋以整数 */ a=a-32; b=b-32; printf("%c,%c\n%d,%d\n",a,b,a,b); } 注：Ｃ语言允许字符变量参与数值运算，即用字符 的ASCII 码参与运算。 大小写字母的ASCII 码相差32，因此运算后把小写 字母换成大写字母
结果：total1=300 total2=600
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二、变量
变量以标识符命名。 变量的定义: 类型名 标识符1,标识符2,......标识符n; int a,b,c; float x,y,z;
注意事项:
/* a,b,c 为整型变量 */ /* x,y,z 为单精度型变量 */
(1)
(2)
变量必须先定义后使用
double a1,a2; a1,a2为double型变量名，每个 变量占8个字节的空间
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3.浮点型数据的格式输出
#include <stdio.h> /*可省 */ void main() { float a=123.456; double b=1234.5678; printf(“a=%f\n”,a); printf(“b=%f\n”,b); }
输出结果： a=123.456001 b=1234.567800
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4.printf( )函数中浮点型数据的输 出格式符（自阅）
%f ：按小数形式输出实数（包括双精度），默认保留6位
小数。
%e(=%E)：按指数形式输出实数（包括双精度） ，尾数 部分默认保留6位有效数字。 %.3f：按小数形式输出实数，保留3位小数。 %8.3f ：按小数形式输出实数，保留3位小数，数据总宽
C语言程序设计练习题之数组与结构体

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一、单项选择题(在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的。

) 1.若有定义 int a[4] = {l, 2, 3, 4}；则 a[a[0]+2 * a[2]-a[3]]等于A. 1B. 2C. 3D. 42 .设有数组定义：char array [ ]=〃China 〃；则数组array 所占的空间为A. 4个字节B. 5个字节C. 6个字节D. 7个字节3 .设有定义 char a 口=“xyz”, b □二{'x',' y',' z'};,则语句 cout«sizeof (a)«* ，，«sizeof (b) «endl;的输出结果为 A. 3 3B. 3 4C. 4 3D. 4 44 .设 int b[ ][5]={1,2,3,4,5,6,7}；,则元素 b[l] [2]的值是A. 0B. 2C. 6D. 75 .数组定义为int a L2J [3j={1, 2, 3, 4, 5, 6},值为1的数组元素是A. a [0] [0] B, a [1] [1] C. a [1] [2] D. a [2] [3]6 . C++中，若有说明：int a[3] [4];则对a 数组元素的正确引用是9 .设 char x[][10] = {〃Windows 〃，〃dos 〃，〃unix 〃};,执行 cout«x[l][2];后输出的结果是A. nB. iC. oD. s10 .以下叙述中错误的是A.对于double 类型数组，不可以直接用数组名对数组进行整体输入或输出B.数组名代表的是数组所占存储区的首地址，其值不可改变C.当程序执行中，数组元素的下标超出所定义的下标范围时，系统将给出“下标越界” 的出错信息D.可以通过赋初值的方式确定数组元素的个数11 .设#pragma pack(l),则结构体类型变量占用内存的字节数是A.各成员占用内存字节数之和B.第一个成员占用的内存字节数C.占用内存最大成员所需的字节数D.最后一个成员占用的内存字节数12 .下面程序运行后，输出结果是#include <iostream> using namespace std;数组与结构体A. a[2][4] B, a[l + l][0] 7 .定义二维数组并初始化，正确的是A.mta[][]={l,2,3,4,5,6}; C.inta[][3]={ 1、2,3,4,5,6}; 8 .以下数组定义中，不正确的是A. inta[2][3];C. int c[100][100]={0};C. a(2)(l)D. a[l,3] B.int a[2][]={ 1,2,3,4,5,6};D.inta[2,3]={ 1,2,34,5,6};B. mt b[][3]={0,l,2,3)；D. mt d[3][]={]l,2},{l,2,3},{l,2,3,4}};21int/mtp[8]={l,2,3,4,5,6,7,8}J=0,j=0;while(i++<7)if(p[i]%2) j+=p[i]；cout<<j«endl;return 0;}A. 15B. 16C. 20D. 3613.下面程序运行后，输出结果是#include <iostream>using namespace std;int main()int a[3][3]={{l,2},{3,4},{5,6}},ij,s=0;fbr(i=l;i<3;i++)砧i(J=0jv=i;j++)s+=a[i][j];cout«s«endl;retuin 0;}A. 18B. 19C. 20D. 2114.下面程序运行后，输出结果是#mclude<iostieam>using namespace std;int main(){ mt a[3][3]={l,2,3,4,5,6,7,8,9},n,sum=0;fdi(n=0;n<3;n++)sum=sum+a [n] [n];cout«sum«endl;return 0:}A. 6B. 12C. 15D. 4515.下面程序运行后，输出结果是#include <iostream>using namespace std;stmct abc{ mt a, b, c; };int main。