程序设计初步
到现在为止,我们已经对语言的基本元素有了个比较完整的了解了,但是总是停留在表达式等细节方面,我们很难写出程序来,在今天任何一个程序都是个工程,如何组织我们已经掌握的这些基本元素,使得他们变成有一点功能的有机整体,这个就需要一个整体观念的设计思想,对于c来说第一步该是过程化程序设计思想,换而言之,
就是函数的设计,在上篇文字中我们已经看到了,其核心问题是如何分解要解决的问题,写出各个有独立功能的函数,然后由进入接口函数(在控制台环境下,通常是main函数)组成完整的程序。但是光是这样,我们能解决的问题相当有限,因为在实际应用中,我们要处理的不是那么简单的内置类型(int,char等),而是比这些复杂的多的数据类型,因此第二步该是如何针对具体问题写出抽象模型,即ADT(抽象数据类型),进而实现基于对象的设计思想,而学习指针和结构就需要带着这样的思想去探索,下面将通过一个简单list(链表)的设计来简要的说明一下该如何建立一个完整的程序。
第一步,建立一个空项目,最好不要选择“控制台程序”模板,这样能使得你的设计思路清楚明白,记住你现在在学习,方便快速不是你该追求的东西。
第二步,静下心来好好想一想。你的链表要提供那些接口、那些可以给用户修改的部分(如具体的数据类型),这些放在用户可见的list.h文件中。在本文中假设我们提供初始化、销毁、增加节点、删除节点、 插入节点、查找、和打印输出几项功能。那么在上面的工程里加入一个叫llst.h的文件,输入代码如下:
#ifndef LIST_H
#define LIST_H
/*定义函数状态*/
#ifndef ERR
#define ERR -1
#define OK 1;
#endif
typedef int status;
typedef void type; /*用户可以根据具体需要更改此类型*/
typedef struct listitem {
type date; /*节点数据*/
struct listitem *next; /*指向下个节点*/
} list_node;//链表节点
typedef struct {
struct listitem *ptr; /*链表头指针*/
int size; /*链表长度*/
} list;//链表
list* list_init ( void ); /*初始化*/
status list_destroy( list* ); /*销毁*/
status add_node( list*, const type ); /*加入一个节点*/
status delete_all( list* );//清空
status delete_node( list*, list_node* ); /*删除一个节点*/
status insert_node( list*, const type ); /*插入一个节点*/
list_node* find_node( const list*, const type ); /*查找*/
status list_print( const list* ); /*打印*/
#endif
第三步,在工程中加入list.c文件。Include了上面刚刚建立的头文件,并实现每个极口,由于在通常情况下此文件并不是用户可见(这里把维护等问题除外),所以笔者没加什么注释。当然这个不是什么好习惯,这里过于简单,注释就显得有些多余。
首先是include需要的头文件:
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
/*严格来说上面该用尖括号,由于网页显示不得已为之*/
#include "list.h"
接下来是初始化和销毁的实现
list* list_init ( void )
{
list *p = ( list* )malloc( sizeof( list ) );
if( p == 0 )
return 0;
p->ptr = 0;
p->size = 0;
return p;
}
status list_destroy( list *pev )
{
if( pev == 0 )
return ERR;
delete_all( pev );
free( pev );
return OK;
}
按理说,函数不能返回指针,呵呵,这里有个很多初学者都误会的问题,返回局部对象的左值和局部对象的引用(后者是c++中的说法)被返回的确不可以,因为局部对象在函数的活动记录(即函数调用栈中)分配,函数一旦结束局部对象被回收,返回的将是无效地址。因此象下面这样的函数是错误的,
int* f()
{
int *p, a;
p = &a;
return p;
}
但是由malloc分配的是堆上分配的,他不会随着函数的结束而被回收。但是这样用要相当小心,必须防止内存泄漏。程序结束前必须free
掉该空间。
下面就是完整的list.c
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
/*严格来说此处处该用尖括号,由于网页显示不得已为之*/
#include "list.h"
list* list_init ( void )
{
list *p = ( list* )malloc( sizeof( list ) );
if( p == 0 )
return 0;
p->ptr = 0;
p->size = 0;
return p;
}
status list_destroy( list *pev )
{
if( pev == 0 )
return ERR;
delete_all( pev );
free( pev );
return OK;
}
status add_node( list *p, const type date )
{
list_node *pev =
( list_node* )malloc( sizeof( list_node ) );
if( pev == 0 )
return ERR;
pev->date = date;
pev->next = p->ptr;
p->ptr = pev;
p->size++;
return OK;
}
status delete_node( list *p, list_node *pev )
{
list_node *temp = pev;
if( pev == 0 )
return ERR;
pev = temp->next;
free( temp );
p->size--;
return OK;
}
status delete_all( list *pev )
{
int ix;
if( pev == 0 )
return ERR;
if( pev->size = 0 )
return ERR;
for( ix = 0; ix < pev->size; ++ix, ++pev->ptr )
delete_node( pev, pev->ptr );
return OK;
}
status insert_node( list *p, const type date )
{
list_node *pev = p->ptr; ;
if( p == 0 )
return ERR;
pev = find_node( p, date );
if( pev == 0 )
{
type ia;
printf( "输入要插入的数\n" );
scanf( "%d", &ia );
add_node( p, ia );
}
else
{
type ia;
list_node *pv =
( list_node* )malloc( sizeof( list_node ) );
if( pev == 0 )
return ERR;
printf( "输入要插入的数\n" );
scanf( "%d", &ia );
pv->date = ia;
pv->next = pev->next;
pev->next = pv;
p->size++;
}
return OK;
}
list_node* find_node( const list *pev , const type date )
{
int ix;
list_node *p = pev->ptr;
for( ix = 0; ix < pev->size; ++ix )
if( p->date == date )
return p;
else
p = p->next;
return 0;
}
status list_print( const list *pev )
{
int ix;
list_node *p = pev->ptr;
if( pev == 0 )
return ERR;
if( pev->size == 0 )
return OK;
for( ix = 0; ix < pev->size; ++ix )
{
printf( "%d\t", p->date );
p = p->next;
}
printf( "\n" );
return OK;
}
第四步,自己写个main函数,由于个人的调试方式不同,这里不给出代码。只要确保每个函数都能正常工作就行了。
好了,到现在为止我们把一个数据结构的实现走了一遍。当然,为了简单文字。笔者减少了很多list该有的功能。很多人认为我写太烂,现在再次说明,本文和初学者交流的文字,高手们就不必在这篇文字浪费你的时间了
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