【C语言学习笔记】21.数组（4）从函数返回数组

海棠赠微雨.

3181人浏览 · 2023-01-17 12:55:38

海棠赠微雨. · 2023-01-17 12:55:38 发布

前言

本文介绍如何通过函数返回数组以及如何通过指定不带索引的数组名称来生成一个指向数组中第一个元素的指针

通过函数返回数组

C 语言不允许返回一个完整的数组作为函数的参数。但是，可以通过指定不带索引的数组名来返回一个指向数组的指针。将在后续中讲解有关指针的知识，可以先跳过本文，等了解了 C 指针的概念之后，再来学习本文的内容。

如果想要从函数返回一个一维数组，必须声明一个返回指针的函数，如下：

int * myFunction()
{
.
.
.
}

另外，C 不支持在函数外返回局部变量的地址，除非定义局部变量为 static 变量。

现在，让我们来看下面的函数，它会生成 10 个随机数，并使用数组来返回它们，具体如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
 
/* 要生成和返回随机数的函数 */
int * getRandom( )
{
  static int  r[10];
  int i;
 
  /* 设置种子 */
  srand( (unsigned)time( NULL ) );
  for ( i = 0; i < 10; ++i)
  {
     r[i] = rand();
     printf( "r[%d] = %d\n", i, r[i]);
 
  }
 
  return r;
}
 
/* 要调用上面定义函数的主函数 */
int main ()
{
   /* 一个指向整数的指针 */
   int *p;
   int i;
 
   p = getRandom();
   for ( i = 0; i < 10; i++ )
   {
       printf( "*(p + %d) : %d\n", i, *(p + i));
   }
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

r[0] = 313959809
r[1] = 1759055877
r[2] = 1113101911
r[3] = 2133832223
r[4] = 2073354073
r[5] = 167288147
r[6] = 1827471542
r[7] = 834791014
r[8] = 1901409888
r[9] = 1990469526
*(p + 0) : 313959809
*(p + 1) : 1759055877
*(p + 2) : 1113101911
*(p + 3) : 2133832223
*(p + 4) : 2073354073
*(p + 5) : 167288147
*(p + 6) : 1827471542
*(p + 7) : 834791014
*(p + 8) : 1901409888
*(p + 9) : 1990469526

srand((unsigned)time(NULL))是初始化随机函数种子：

1、是拿当前系统时间作为种子，由于时间是变化的，种子变化，可以产生不相同的随机数。计算机中的随机数实际上都不是真正的随机数，如果两次给的种子一样，是会生成同样的随机序列的。所以，一般都会以当前的时间作为种子来生成随机数，这样更加的随机。
2、使用时，参数可以是unsigned型的任意数据，比如srand（10）；
3、如果不使用srand，用rand（）产生的随机数，在多次运行，结果是一样的。
参考如下：

void test_rand(void)
{
    unsigned long n;
    srand((unsigned)time(NULL));
    for(int i = 0; i < 100; i++)
    {
        n = rand();
        printf("d\n", n);
    }
}

指向数组的指针

数组名是一个指向数组中第一个元素的常量指针。因此，在下面的声明中：

double balance[50];
balance 是一个指向 &balance[0] 的指针，即数组 balance 的第一个元素的地址。因此，下面的程序片段把 p 赋值为 balance 的第一个元素的地址：

double *p;
double balance[10];

p = balance;

使用数组名作为常量指针是合法的，反之亦然。因此，*(balance + 4) 是一种访问 balance[4] 数据的合法方式。

一旦把第一个元素的地址存储在 p 中，就可以使用 p、(p+1)、*(p+2) 等来访问数组元素。下面的实例演示了上面讨论到的这些概念：

实例

#include <stdio.h>
 
int main ()
{
   /* 带有 5 个元素的整型数组 */
   double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 17.0, 50.0};
   double *p;
   int i;
 
   p = balance;
 
   /* 输出数组中每个元素的值 */
   printf( "使用指针的数组值\n");
   for ( i = 0; i < 5; i++ )
   {
       printf("*(p + %d) : %f\n",  i, *(p + i) );
   }
 
   printf( "使用 balance 作为地址的数组值\n");
   for ( i = 0; i < 5; i++ )
   {
       printf("*(balance + %d) : %f\n",  i, *(balance + i) );
   }
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

使用指针的数组值

*(p + 0) : 1000.000000
*(p + 1) : 2.000000
*(p + 2) : 3.400000
*(p + 3) : 17.000000
*(p + 4) : 50.000000
使用 balance 作为地址的数组值
*(balance + 0) : 1000.000000
*(balance + 1) : 2.000000
*(balance + 2) : 3.400000
*(balance + 3) : 17.000000
*(balance + 4) : 50.000000

在上面的实例中，p 是一个指向 double 型的指针，这意味着它可以存储一个 double 类型的变量。一旦我们有了 p 中的地址，*p 将给出存储在 p 中相应地址的值，正如上面实例中所演示的。

指向数组首位的指针，与数组的指针效果是等价的:

#include <stdio.h>
 
int main ()
{
   /* 带有 5 个元素的整型数组 */
   double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 17.0, 50.0};
   double *p;
   int i;
 
   p = balance;
 
   /* 输出数组中每个元素的值 */
   printf( "使用指针的数组值\n");
   printf( "使用 p[i] 作为地址的数组值\n");
   for ( i = 0; i < 5; i++ )
   {
       printf("p[%d]: %f\n",  i, p[i] );
   }
 
   return 0;
}

关于 double 类型与 float 类型：

printf() 只会看到双精度数，printf 的 %f 格式总是得到 double，所以在 printf() 中使用 %f 跟 %lf 的输出显示效果是一样的。但是对于变量来说，double 类型比 float 类型的精度要高。double 精度更高，是指它存储的小数位数更多，但是输出默认都是 6 位小数，如果你想输出更多小数，可以自己控制，比如 %.10lf 就输出 10 位小数。

所以一般情况下 double 类型的占位符可以用 %lf。

float 单精度浮点数在机内占 4 个字节，用 32 位二进制描述。
double 双精度浮点数在机内占 8 个字节，用 64 位二进制描述。

浮点数在机内用指数型式表示，分解为：数符，尾数，指数符，指数四部分。

数符占 1 位二进制，表示数的正负。

指数符占 1 位二进制，表示指数的正负。

尾数表示浮点数有效数字，0.xxxxxxx, 但不存开头的 0 和点。

指数存指数的有效数字。

指数占多少位，尾数占多少位，由计算机系统决定。

可能是数符加尾数占 24 位，指数符加指数占 8 位 – float。

数符加尾数占 48 位，指数符加指数占 16 位 – double。

知道了这四部分的占位，按二进制估计大小范围，再换算为十进制，就是你想知道的数值范围。

对编程人员来说，double 和 float 的区别是 double 精度高，有效数字 16 位，float 精度 7 位。但 double 消耗内存是 float 的两倍，double 的运算速度比 float 慢得多，C 语言中数学函数名称 double 和 float 不同，不要写错，能用单精度时不要用双精度（以省内存，加快运算速度）。

类型	比特数	有效数字	数值范围
float	32	6-7	-3.410(-38)～3.410(38)
double	64	15-16	-1.710(-308)～1.710(308)
long double	128	18-19	-1.210(-4932)～1.210(4932)

简单来说，Float 为单精度，内存中占 4 个字节，有效数位是 7 位（因为有正负，所以不是8位），在我的电脑且 VC++6.0 平台中默认显示是6位有效数字；double为双精度，占 8 个字节，有效数位是 16 位，但在我的电脑且 VC++6.0 平台中默认显示同样是 6 位有效数字

例子：在 C 和 C++ 中，如下赋值语句:

float a=0.1;
编译器报错：warning C4305: ‘initializing’ : truncation from 'const double ’ to 'float ’

原因：在 C/C++ 中（也不知道是不是就在 VC++ 中这样），上述语句等号右边 0.1，我们以为它是个 float，但是编译器却把它认为是个 double（因为小数默认是 double），所以要报这个 warning,一般改成 0.1f 就没事了。

本人通常的做法，经常使用 double，而不喜欢使用 float。

C 语言和 C# 语言中，对于浮点类型的数据采用单精度类型 float 和双精度类型 double 来存储，float 数据占用 32bit, double 数据占用 64bit,我们在声明一个变量 float f= 2.25f 的时候，是如何分配内存的呢？如果胡乱分配，那世界岂不是乱套了么，其实不论是 float 还是 double 在存储方式上都是遵从 IEEE 的规范的，float 遵从的是 IEEE R32.24 ,而 double 遵从的是 R64.53。

无论是单精度还是双精度在存储中都分为三个部分：

符号位(Sign)：0 代表正，1 代表为负。
指数位(Exponent)：用于存储科学计数法中的指数数据，并且采用移位存储。
尾数部分(Mantissa)：尾数部分。

C++ 中 float 与 double 类型的精度区别

double 精度高，有效数字 15-16 位，float 精度低，有效数字 6-7位，但是 double 消耗的内存是 float 的两倍，运算速度比 float 慢得多，建议能用 float 保证精度的就用 float，少用 double。

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main()
{
    float a=12.257902012398877;
    double b=12.257902012398877;
    const float PI=3.1415926;         // 常量定义
    cout<<setprecision(15)<<a<<endl;  // 只有6-7位有效数字，后面的就不精确
    cout<<setprecision(15)<<b<<endl;  // 有15-16位有效数字，所以完全正确
    cout<<setprecision(15)<<PI<<endl; 
    return 0;
}