C语言中的几个重要概念

一、C语言的指针

1.指针说明

　指针是包含另一变量的地址变量。

　　(1)int *p

　　　p是一个指针，指向一个整形数。

　　(2)int *p()

　　　p是一个函数，该函数返回一个指向整数的指针。

　　(3)int (*p)()

　　　p是一个指针，该指针指向一个函数，这个函数返回一个整数。

　　(4)int *p[]

　　　p是一个数组，该数组的每一个元素是指向整数的指针。

　　(5)int (*p)[]

　　　p是一个指针，该指针指向一个数组，这个数组的每一个元素是一个整数。

　　(6)int *(*p)()

　　　p是一个指针，该指针指向一个函数，这个函数返回一个指向整数的指针。

2.指针的初始化（赋地址）

　　(1)通过符号&取变量（包括结构变量、数组第一个元素）的地址赋给指针；

　　(2)把数组名赋给指针；

　　(3)把函数名赋给指向函数的指针；

　　(4)动态分配内存

　　　例：struct c{double r,i;};

　　　　　struct c *p;

　　　　　p=(struct c *)malloc(sizeof(struct c));

3.指针与数组、函数的关系

　(1)对于一维数组 int a[i] 或指针 int *a

　　a+i 指向 a[i]

　(2)对于字符串 char s[i] 或指针 char *s

　　s+i 指向第 i个字符 s[i]

　(3)对于二维数组int a[i][j]

　　*a+j 指向 a[0][j]

　　*(a+i) 指向 a[i][0]

　　*(a+i)+j 指向 a[i][j]

　　例：对于 a[2][3]={1,2,3,4,5,6,}; 有 *(*(a+1)+1)=5;

　(4)对于字符串数组char p[i][j] 或字符型指针数组char *p[i]

　　*p+j 指向第 0个字符串的第 j个字符

　　*(p+i) 指向第 i个字符串的第 0个字符

　　*(p+i)+j 指向第 i个字符串的第 j个字符

　　例：对于 *p[]={"ABC","DEF"}; 有 *(*(p+1)+1)='E';

　　例：对于 char p[][3]={"ABC","DEF"}; 有 *(*(p+1)+1)='E';

　(5)对于指针数组int *a[i]

　　a[i] 指向 变量i

　　即 *a[i]=变量i 或 a[i]=&变量i

　(6)对于结构struct XY

　　{int x;int *y}*p;

　　p是指向结构XY的指针

　　(*p).x 或 p->x 是表示 x 的内容

　　(*p).y 或 p->y 是表示指针 y 的值（地址）

　　*(*p).y 或 *p->y 是表示 y 所指的内容

　　&(*p).x 或 &p->x 是表示 x 的地址

　(7)指向函数的指针

　　对于 void func(char *str)

　　　　　　　{…}; //定义了一个函数

　　　　　　void (*p)(char*);//定义了一个函数指针

　　　　　　p=func; //让指针指向函数

　　则(*p)("…"); //用指针p可以调用函数func

　(8)指向多个不同函数的指针数组

　　对于void function_1() {…};

　　　　…

　　　　void function_4() {…}; //定义了四个函数

　　　　typedef void(*menu_fcn)();//定义了指向函数的指针

　　　　menu_fcn command[4]; //定义了指针数组

　　　　command[0]=function_1;

　　　　…

　　　　command[3]=function_4; //让指针数组指向四个函数

　　则command[0](); //用指针数组中的一个元素调用一个函数

4.指针的分类

　(1)近指针（near）：

　　近指针为16位指针，它只含有地址的偏移量部分。近指针用于不超过64K 字节的单个数据段或代码段。在微、小和中编译模式下产生的数据指针是近指针（缺省状态）；在微、小和中编译模式下产生的码指针（指向函数的指针）是近指针（缺省状态）。

　(2)远指针（far）

　　远指针为32位指针，指针的段地址和偏移量都在指针内。可用于任意编译模式。每次使用远指针时都要重装段寄存器。远指针可寻址的目标不能超过64K ，因为远指针增减运算时，段地址不参与运算。在紧凑、大和巨模式下编译产生的数据指针是远指针（缺省状态）。

　(3)巨指针（huge）

　　巨指针为32位指针，指针的段地址和偏移量都在指针内。可用于任意编译模式。远指针寻址的目标可以超过64K 。巨指针是规则化的指针。

5.指针的转换

　(1)远指针转换成巨指针

　　使用以下函数

　　void normalize(void far * * p)

　　　{

　　　*p=(void far *)(((long)*p&0xffff000f)+(((long)*p&0x0000fff00<<12));

　　　}

6.指针的使用

　(1)将浮点数转换成二进制数

　　float ff=16.5;

　　unsigned char *cc;

　　(float*)cc=&ff;

　　//此时cc的内容为"00008441"

　　//即cc第一个字节=0；第二个字节=0；第三个字节=0x84；第四个字节=0x41；

　(2)将二进制数转换成浮点数

　　float ff;

　　unsigned char *cc;

　　cc=(unsigned char*)malloc(4);

　　cc=(unsigned char*)&ff;

　　*(cc+0)=0;

　　*(cc+1)=0;

　　*(cc+2)=0x84;

　　*(cc+3)=0x41;

　　//此时ff=16.5

　　free(cc);

 

二、C 语言的函数

1.用户自定义函数格式

　　类型 函数名（形式参数表）

　　参数说明

　　　{

　　　……

　　　}

2.函数的调用方式

　(1)传值方式

　　①传给被调用函数的是整型、长整型、浮点型或双精度型变量。被调用的函数得定义相应的变量为形参。

　　②传给被调用函数的是结构变量。被调用函数得定义结构变量为形参。

　　③传给被调用函数的是结构变量的成员。被调用函数得定义与该成员同类的变量为形参。

　（2）传址方式

　　①传给被调用函数的是变量的地址。被调用函数得定义指针变量为形参。

　　②传给被调用函数的是数组的地址即数组名。被调用的函数得定义数组或指针变量为形参。

　　③传给被调用函数的是函数的地址即函数名称。被调用函数得定义指向函数的指针变量为形参。

　　④传给被调用函数的是结构的地址。被调用函数得定义结构指针为形参。

3.函数调用(传值方式)结果的返回

　(1)返回的是数值

　　 要求被调用的函数类型与接收返回值的变量类型相同。

　(2)返回的是指针

　　 要求被调用的函数是指针函数，其指向的类型与接收的指针变量指向类型相同。

　(3)不返回任何值

　　 被调用的函数是void型。

 

三、C 语言的信息压缩法

1.使用位运算符

　　要把 5个数据的值压缩到一个字（16位）中，假定其中三个（f1、f2、f3）是标记（真或伪）各占一位；第四个是叫type的整数，其取值范围为 1到12，需要 4位的存储器；最后一个叫作index 的整数，其取值范围为从 0到 500，需占 9位。为此定义一个整型变量：unsigned int packed_data，可包含此 5个值。下图是位域分配。

　　　　　　　　　　　　type　　　　index

　　　　　　　　f1f2f3┌──┐┌───────┐

　　　　　　　 ┌┬┬┬┬┬┬┬┬┬┬┬┬┬┬┬┐

　　　　　　　 └┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴┘

　　把 n的 4个低位的值置入packed_data 的type域中，用下面的语句：

packed_data=(packed_data & ~(0xf<<9))|((n&0xf)<<9);

其中位或符号|左边是将type域置 0，右边是取 n的低 4位后左移9 位到type域中。

　　从packed_data 的type域中提取数值并把它赋予 n的语句是：

n=(packed_data>>9) & 0xf;

2.使用位域结构

　(1)定义一个叫做 packed_struct的结构，含有 5个成员

　　struct packed_struct

　　　{

　　　unsigned int f1:1

　　　unsigned int f2:1;

　　　unsigned int f3:1;

　　　unsigned int type:4;

　　　unsigned int index:9;

　　　};

　　（注：在结构中还可以放入普通数据类型，如char c;等）

　(2)定义一个变量

　　struct packed_struct packed_data;

　(3)把packed_data 的type 域置于n的低位，用语句

　　　packed_data.type=n;

　(4)从packed_data 中提取type域（按要求，把它移到低位），并把它赋予 n，用语句

　　　n=packed_data.type;

3.使用联合

　(1)一个无符号整型数与一个结构（其中包含许多无符号变量）共用一存储区，当无符号整型数被赋值后，可通过结构变量获得各位的值。

　　例如，定义一个联合

　　union {

　　unsigned equi;

　　struct {

　　　unsigned boot :1;

　　　unsigned copr :1;

　　　unsigned rsize:2;

　　　unsigned vmode:2;

　　　unsigned dnum :2;

　　　unsigned 　　 :1;

　　　unsigned cnum :3;

　　　unsigned gnum :1;

　　　unsigned 　　 :1;

　　　unsigned pnum :2;

　　　}beq;

　　}eq;

　　当调用BIOS INT 11H中断后，将AX的值赋给eq.equi，就可以从eq.beq.boot得到PC机有无系统盘的信息；从eq.beq.copr得到PC机有无浮点运算部件的信息。......

　(2)两个结构共享同一存储区域

　　例如：union REGS

　　struct WORDREGS{unsigned int ax,bx,cx,dx,si,di,cflag,flags};

　　struct BYTEREGS{unsigned char al,ah,bl,bh,cl,ch,dl,dh};

　　union REGS {struct WORDREGS x;struct BYTEREGS h;}

 

四 、位运算

1.数的编码—补码

　(1).正数的补码与原码同。

　(2).负数的补码为

　　①第一位（符号位）为 1；

　　②剩余原码位数逐位取反；

　　③然后对整个数加 1。

2.位逻辑运算的特殊用途

　(1).取一个数中的某些字节

　　例　a & 0x00ff得到a的低字节，a & 0xff00得到a的高字节。

　　　┌─┬───┬────┬────────┐

　　　│数│十进制│十六进制│　　　补码　　　│

　　　├─┼───┼────┼────────┤

　　　│ a│　　　│0x2cac　│0010110010101100│

　　　│　│　　　│0x00ff　│0000000011111111│

　　　├─┴───┼────┼────────┤

　　　│ 按位与　 │ ox00ac │0000000010101100│

　　　│ 运算结果 │　　　　│　　　　　　　　│

　　　└─────┴────┴────────┘

　(2).将一个数的某些特定位置1

　　例　a | 0x0f使a的低4位改为1。

　　　┌─┬───┬────┬────────┐

　　　│数│　　　│十六进制│　　　补码　　　│

　　　├─┼───┼────┼────────┤

　　　│a │　　　│0x0030　│0000000000110000│

　　　│　│　　　│0x000f　│0000000000001111│

　　　├─┴───┼────┼────────┤

　　　│按位或　　│　　　　│0000000000111111│

　　　│运算结果　│　　　　│　　　　　　　　│

　　　└─────┴────┴────────┘

　(3).将某数特定位置翻转

　　例　a ^ 0x000f使a的低4位翻转（0变1；1变0）。

　　　┌─┬───┬────┬────────┐

　　　│数│　　　│十六进制│　　　补码　　　│

　　　├─┼───┼────┼────────┤

　　　│a │　　　│ 0x007a │0000000001111010│

　　　│　│　　　│ 0x000f │0000000000001111│

　　　├─┴───┼────┼────────┤

　　　│ 按位异或 │　　　　│0000000001110101│

　　　│ 运算结果 │　　　　│　　　　　　　　│

　　　└─────┴────┴────────┘

　(4)将a的右起第2位反向变化(1变0,0变1)

　　a=a^0x02;//(0x02=00000010),异或的意义是"同值为0"

　(5).将两个数（整型数）的值互换

　　例　a=a^b;b=b^a;a=a^b; //三步使得a、b的值互换

3.移位运算的特殊用途

　(1).将某数除以2（右移1位）

　　例　a>>2 使得a被4除

　　　①对于 signed a=-8,a>>2

　　　　　　　　　　　a=-8

　　　　┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┐

　　　　│1 │1 │1 │1 │1 │0 │0 │0 │

　　　　└─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┘

　　　　　├─┬─┐　──>　　└───┐

　　　　┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┐

　　　　│1 │1 │1 │1 │1 │1 │1 │0 │

　　　　└─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┘

　　　　　　　　　　　a=-2

　　　②对于unsigned a=248,a>>2

　　　　　　　　　　　a=248

　　　　┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┐

　　　　│1 │1 │1 │1 │1 │0 │0 │0 │

　　　　└─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┘

　　　　　└───┐ ──> └───┐

　　　　┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┐

　　　　│0 │0 │1 │1 │1 │1 │1 │0 │

　　　　└─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┘

　 补0──┴─┘　　　　a=62

　(2).将某数乘以2（左移1位）

　　注　左移时signed 与unsigned变量的情况一样，均要补0。

　(3)将x的右起第n(n>=0)位置0

　　x&=~(1《n); 若x是long,则x&=~((long)1《n);

　(4)将x的右起第n(n>=0)位置1

　　x|=1《n;

　　若x是长整形数则 x|=(long)1《n;

 

五、C语言访问CPU寄存器的方法

　1.使用联合REGS,和函数 int86() / int86x() / intr()

　　REGS是用来在进行 DOS软中断调用时向各个寄存器传输数据或从各个寄存器取出返回值。

　　　　　　　　　　　union REGS 示意图

　　　　　　　　 struct　　　　　struct

　　　　　　　　WORDREGS　　　　BYTEREGS

　　　 ┌　 ┌───────┬──────┐──┬──　 ┐

　　　 │　 │　　　　　　　│　　 al　　 │ 1 byte　　　│

　　　 │　 │　　　ax　　　├──────┤──┴─ 2 bytes

　　　 │　 │　　　　　　　│　　 ah　　 │　　　　　　 │

　　　 │　 ├───────┼──────┤─────　 ┘

　　　 │　 │　　　　　　　│　　 bl　　 │

　　　 │　 │　　　bx　　　├──────┤

　　　 │　 │　　　　　　　│　　 bh　　 │

　　　 │　 ├───────┼──────┤

　　　 │　 │　　　　　　　│　　 cl　　 │

　　　 │　 │　　　cx　　　├──────┤

　　　 │　 │　　　　　　　│　　 ch　　 │

　　　 │　 ├───────┼──────┤

　　　 │　 │　　　　　　　│　　 dl　　 │

　　　 │　 │　　　dx　　　├──────┤

　　　 │　 │　　　　　　　│　　 dh　　 │

　union regs├───────┼──────┤

　　　 │　 │　　　　　　　│　　　　　　│

　　　 │　 │　　　si　　　│　　　　　　│

　　　 │　 │　　　　　　　│　　　　　　│

　　　 │　 ├───────┤　　　　　　│

　　　 │　 │　　　　　　　│　　　　　　│

　　　 │　 │　　　di　　　│　　　　　　│

　　　 │　 │　　　　　　　│　　　　　　│

　　　 │　 ├───────┤　　　　　　│

　　　 │　 │　　　　　　　│　　　　　　│

　　　 │　 │　　cflag　　 │　　　　　　│

　　　 │　 │　　　　　　　│　　　　　　│

　　　 │　 ├───────┤　　　　　　│

　　　 │　 │　　　　　　　│　　　　　　│

　　　 │　 │　　flags　　 │　　　　　　│

　　　 │　 │　　　　　　　│　　　　　　│

　　　 └　 └───────┴──────┘

　　　　　　│　　　x　两个结构变量　h　　│

　　　　　　└──　　共享同一存储域　──┘

　2.使用伪变量和函数geninterrupt()

　　Turbo C 允许使用伪变量直接访问相应的8086寄存器。伪变量的类型有两种。

① unsigned int : _AX、 _BX、 _CX、 _DX、 _CS、 _DS、 _SS、 _ES、 _SP、 _BP、 _DI、 _SI

② unsigned char: _AL、 _AH、 _BL、 _BH、 _CL、 _CH、 _DL、 _DH

 

六、C语言使用内存和寄存器的方法

　1.段和段寄存器

　　CS用来存放代码段的段地址；DS用来存放全局变量和静态变量所在段（数据段）的段地址；SS用来存放局部变量，参数所在段（堆栈）的段地址。 此外，还有堆段，是动态分配的内存。

　2.微模式编译时段的使用情况

　　只有一个段，从底往高依此装入代码，静态变量和全局变量，堆。从高往低装入堆栈。

　3.小模式编译时段的使用情况

　　数据、堆栈和近堆共用一个段，代码用一个段，还有一个远堆（用far指针存取）。

　4.中模式编译时段的使用情况

　　中模式有多个代码段，其余与小模式一样。函数指针用far指针。

　5.紧凑模式编译时段的使用情况

　　代码，静态数据，堆栈，堆（只有远堆）各有自己的段。静态数据的总量不得超过64K。

　6.大模式编译时段的使用情况

　　静态数据，堆，堆栈的分配与紧凑模式一样；代码段的分配与中模式一样。数据指针和函数指针都是远指针。静态数据的总量不得超过64K。

　7.巨模式编译时段的使用情况

　　来自不同源文件的代码放在不同的段内，来自不同源文件的静态数据也放在不同的段内，只有堆栈是合在一起的。

　8.运行库函数分配的内存：

　　　　常规内存区

　　 远堆（数据段之外） 用_fmalloc()分配，得到32位指针

　├─────────┤

64│堆（未使用的内存）│用malloc()分配，得到16位的位移地址

KB├─────────┤

数│　栈（局部变量）　│

据├─────────┤

段│　全局和静态变量　│

　├─────────┤

 

七、用C语言写中断服务程序（如果中断服务程序不牵涉到中断链以及 DOS和其本身的重入问题。） ---Turbo C

　1.函数类型为interrupt 的中断服务程序定义如下：

　　#include

　　void interrupt 函数名(bp,di,si,ds,es,dx,cx,bx,ax,ip,cs,flags);

　　unsigned int bp,di,si,ds,es,dx,cx,bx,ax,ip,cs,flags;

　2.得先保留原中断函数地址

　　void interrupt (*保留函数名)( );

　　保留函数名=getvect(0x中断号);

　3.在main函数中用自定义的中断服务程序替换原来的程序

　　setvect(0x中断号,函数名);

　4.在main函数中激活自定义的中断服务程序

　　(1)先设置要用到的寄存器的值（用伪变量），

　　(2)geninterrupt(0x中断号);

　　若替换的是计时中断程序，因PC机内的计时器每秒产生18.2次中断，则每秒自动执行18.2次新的中断程序。

　5.事后得将原中断函数地址装回向量表中

　　setvect(0x中断号，保留函数名);