C語言可變參數與內存管理超詳細講解
概述
有時,您可能會碰到這樣的情況,您希望函數帶有可變數量的參數,而不是預定義數量的參數。C 語言為這種情況提供瞭一個解決方案,它允許您定義一個函數,能根據具體的需求接受可變數量的參數。下面的實例演示瞭這種函數的定義。
int func(int, ... ) { . . . } int main() { func(2, 2, 3); func(3, 2, 3, 4); }
請註意,函數func()最後一個參數寫成省略號,即三個點號(…),省略號之前的那個參數是int,代表瞭要傳遞的可變參數的總數。為瞭使用這個功能,您需要使用stdarg.h頭文件,該文件提供瞭實現可變參數功能的函數和宏。具體步驟如下:
- 定義一個函數,最後一個參數為省略號,省略號前面可以設置自定義參數。
- 在函數定義中創建一個va_list類型變量,該類型是在 stdarg.h 頭文件中定義的。
- 使用int參數和va_start宏來初始化va_list變量為一個參數列表。宏 va_start 是在 stdarg.h 頭文件中定義的。
- 使用va_arg宏和va_list變量來訪問參數列表中的每個項。
- 使用宏va_end來清理賦予va_list變量的內存。
現在讓我們按照上面的步驟,來編寫一個帶有可變數量參數的函數,並返回它們的平均值:
#include <stdio.h> #include <stdarg.h> double average(int num,...) { va_list valist; double sum = 0.0; int i; /* 為 num 個參數初始化 valist */ va_start(valist, num); /* 訪問所有賦給 valist 的參數 */ for (i = 0; i < num; i++) { sum += va_arg(valist, int); } /* 清理為 valist 保留的內存 */ va_end(valist); return sum/num; } int main() { printf("Average of 2, 3, 4, 5 = %f\n", average(4, 2,3,4,5)); printf("Average of 5, 10, 15 = %f\n", average(3, 5,10,15)); }
當上面的代碼被編譯和執行時,它會產生下列結果。應該指出的是,函數average()被調用兩次,每次第一個參數都是表示被傳的可變參數的總數。省略號被用來傳遞可變數量的參數。
Average of 2, 3, 4, 5 = 3.500000 Average of 5, 10, 15 = 10.000000
C 語言為內存的分配和管理提供瞭幾個函數。這些函數可以在<stdlib.h>頭文件中找到。
註意:void * 類型表示未確定類型的指針。C、C++ 規定 void * 類型可以通過類型轉換強制轉換為任何其它類型的指針。
動態分配內存
編程時,如果您預先知道數組的大小,那麼定義數組時就比較容易。例如,一個存儲人名的數組,它最多容納 100 個字符,所以您可以定義數組,如下所示:
char name[100];
但是,如果您預先不知道需要存儲的文本長度,例如您想存儲有關一個主題的詳細描述。在這裡,我們需要定義一個指針,該指針指向未定義所需內存大小的字符,後續再根據需求來分配內存,如下所示:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> int main() { char name[100]; char *description; strcpy(name, "Zara Ali"); /* 動態分配內存 */ description = (char *)malloc( 200 * sizeof(char) ); if( description == NULL ) { fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n"); } else { strcpy( description, "Zara ali a DPS student in class 10th"); } printf("Name = %s\n", name ); printf("Description: %s\n", description ); }
當上面的代碼被編譯和執行時,它會產生下列結果:
Name = Zara Ali
Description: Zara ali a DPS student in class 10th
上面的程序也可以使用calloc()來編寫,隻需要把 malloc 替換為 calloc 即可,如下所示:
calloc(200, sizeof(char));
當動態分配內存時,您有完全控制權,可以傳遞任何大小的值。而那些預先定義瞭大小的數組,一旦定義則無法改變大小。
重新調整內存的大小和釋放內存
當程序退出時,操作系統會自動釋放所有分配給程序的內存,但是,建議您在不需要內存時,都應該調用函數free()來釋放內存。
或者,您可以通過調用函數realloc()來增加或減少已分配的內存塊的大小。讓我們使用 realloc() 和 free() 函數,再次查看上面的實例:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> int main() { char name[100]; char *description; strcpy(name, "Zara Ali"); /* 動態分配內存 */ description = (char *)malloc( 30 * sizeof(char) ); if( description == NULL ) { fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n"); } else { strcpy( description, "Zara ali a DPS student."); } /* 假設您想要存儲更大的描述信息 */ description = (char *) realloc( description, 100 * sizeof(char) ); if( description == NULL ) { fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n"); } else { strcat( description, "She is in class 10th"); } printf("Name = %s\n", name ); printf("Description: %s\n", description ); /* 使用 free() 函數釋放內存 */ free(description); }
當上面的代碼被編譯和執行時,它會產生下列結果:
Name = Zara Ali
Description: Zara ali a DPS student.She is in class 10th
您可以嘗試一下不重新分配額外的內存,strcat() 函數會生成一個錯誤,因為存儲 description 時可用的內存不足。
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