Как передать массив в функцию си
Перейти к содержимому

Как передать массив в функцию си

  • автор:

Передача массива в функцию и возврат из функции

Особенность передачи массивов в функции в языке Си в том, что передается не сам массив, а адрес массива, который хранится в локальном указателе на него.

Это можно сделать по-разному, но результат будет одинаковый:

  • void some_function(int array[]);
  • void some_function(int *array);

При этом обязательно нужно указать тип элемента массива.

Размер массива в функцию автоматически не передается, поэтому если размер массива заранее (на этапе компиляции) не оговорен, то нужно передать параметр, который содержит количество элементов в массиве, например number_of_elements:

void some_function(int array[], int number_of_elements);

Следующая программа передает массивы в функцию show_array, которая использует цикл for для вывода значений массивов:

show_array.c

void show_array (int array [], int number_of_elements)
for ( int i = 0; i < number_of_elements; i++) printf("%d\t", array[i]);
>
printf(«\n»);
>

int main()
int little_numbers[5] = ;
int big_numbers[3] = ;
show_array(little_numbers, 5);
show_array(big_numbers, 3);
>

Массив просто передается в функцию по имени (а его имя — это адрес первого элемента), а также указывает параметр, который сообщает функции количество элементов, содержащихся в массиве:

Изменение массива из функции

Возможно ли поменять значения элементов из функции?

Ответ положительный — да, это возможно, причем ничего дополнительно для этого указывать не нужно, так как в функцию передается адрес массива, а не сами значения, то и доступ происходит к тем же самым элементам, а не к их копиям.

Следующая программа использует функцию get_values, чтобы присвоить три значения массиву numbers:

values_from_keyboard.c

#include
void read_array(int array[], int number_of_elements)
for(int i = 0; i < number_of_elements; i++)
printf(«Введите значение №%d: «, i);
scanf(«%d», &array[i]);
>
>

int main()
int numbers[3] = ;
read_array (numbers, 3); //массив будет изменен!
printf(» Значения массива\n»);
for (int i = 0; i < 3; i++) printf(" numbers [%d] \n", i);
>

Как видите, программа передает массив в функцию по имени, а функция присваивает массиву элементы.

Таким образом, функция может изменить элементы массива, если ей это нужно.

Массивы и функции в языке Си. Передача указателя на массив

Массивы, также как остальные переменные, можно передавать в функции в качестве аргументов. Рассмотрим такую программу:

#include #include #include #define N 10 void rand_fill(int arr[], int min, int max); int main() { int numbers[N]; rand_fill(numbers, 30, 90); for (int i = 0; i  N; i++) printf("%d ", numbers[i]); printf("\n"); } void rand_fill(int arr[], int min, int max) { srand(time(NULL)); for (int i = 0; i  N; i++) arr[i] = rand() % (max - min + 1) + min; }

В теле функции main объявляется массив, состоящий из 10 элементов. Далее вызывается функция rand_fill() , которой передаются в качестве аргументов имя массива и два целых числа.

Если посмотреть на функцию rand_fill , то можно заметить, что ее первый параметр выглядит немного странно. Функция принимает массив неизвестно какого размера. Если предположить, что массивы передаются по значению, т. е. передаются их копии, то как при компиляции будет вычислен необходимый объем памяти для функции rand_fill , если неизвестно какого размера будет один из ее параметров?

На прошлом уроке мы выяснили, что имя массива — это константный указатель на первый элемент массива; т.е. имя массива содержит адрес. Выходит, что мы передаем в функцию копию адреса, а не копию значения. Как мы уже знаем, передача адреса приводит к возможности изменения локальных переменных в вызывающей функции из вызываемой. Ведь на одну и ту же ячейку памяти могут ссылаться множество переменных, и изменение значения в этой ячейке с помощью одной переменной неминуемо отражается на значениях других переменных.

Описание вида arr[] в параметрах функций говорит о том, что в качестве значения мы получаем указатель на массив, а не обычную (скалярную) переменную типа int , char , float и т.п.

Если в функцию передается только адрес массива, то в теле функции никакого массива не существует, и когда там выполняется выражение типа arr[i] , то на самом деле arr ‒ это не имя массива, а переменная-указатель, к которой прибавляется смещение. Поэтому цикл в функции rand_fill можно переписать на такой:

for (int i = 0; i  N; i++) *arr++ = rand() % (max - min + 1) + min;

В теле цикла результат выражения справа от знака присваивания записывается по адресу, на который указывает arr . За это отвечает выражение *arr . Затем указатель arr начинает указывать на следующую ячейку памяти, т.к. к нему прибавляется единица ( arr++ ). Еще раз: сначала выполняется выражение записи значения по адресу, который содержится в arr ; после чего изменяется адрес, содержащийся в указателе (сдвигается на одну ячейку памяти определенного размера).

Поскольку мы можем изменять arr , это доказывает, что arr — обычный указатель, а не имя массива. Тогда зачем в заголовке функции такой гламур, как arr[] ? Действительно, чаще используют просто переменную-указатель:

void rand_fill(int *arr, int min, int max);

Хотя в таком случае становится не очевидно, что принимает функция ‒ указатель на обычную переменную или все-таки на массив. В любом случае она будет работать.

Часто при передаче в функцию массива туда же через отдельный аргумент передают и количество его элементов. В примере выше N является глобальной константой, поэтому ее значение доступно как из функции main , так и rand_fill . Иначе, можно было бы определить rand_fill так:

void rand_fill(int *arr, int n, int min, int max) { srand(time(NULL)); for (int i = 0; i  n; i++) *arr++ = rand() % (max - min + 1) + min; }

В данном случае параметр n — это количество обрабатываемых элементов массива.

Следует еще раз обратить внимание на то, что при передаче имени массива в функцию, последняя может его изменять. Однако такой эффект не всегда является желательным. Конечно, можно просто не менять значения элементов массива внутри функции, как в данном примере, где вычисляется сумма элементов массива; при этом сами элементы никак не изменяются:

int arr_sum(int *arr) { int s = 0, i; for(i = 0; i  N; i++) { s = s + arr[i]; } return s; }

Но если вы хотите написать более надежную программу, в которой большинство функций не должны менять значения элементов массивов, то лучше в заголовках этих функций объявлять параметр-указатель как константу, например:

int arr_sum(const int *arr);

В этом случае, любая попытка изменить значение по адресу, содержащемуся в таком константном указателе, будет приводить к ошибке и программист будет знать, что функция пытается изменить массив.

Усложним программу, которая была приведена в начале этого урока:

#include #include #include #define N 10 void rand_fill(int *arr, int min, int max); void arr_inc_dec(int arr[], char sign); void arr_print(int *arr); int main() { int numbers[N], i, minimum, maximum; char ch; printf("Enter minimum & maximum: "); scanf("%d %d", &minimum, &maximum); rand_fill(numbers, minimum, maximum); arr_print(numbers); scanf("%*c"); // избавляемся от \n printf("Enter sign (+, -): "); scanf("%c", &ch); arr_inc_dec(numbers, ch); arr_print(numbers); } void rand_fill(int *arr, int min, int max) { srand(time(NULL)); for (int i = 0; i  N; i++) *arr++ = rand() % (max - min + 1) + min; } void arr_inc_dec(int *arr, char sign) { for (int i = 0; i  N; i++) { if (sign == '+') arr[i]++; else if (sign == '-') arr[i]--; } } void arr_print(int *arr) { printf("The array is: "); for (int i = 0; i  N; i++) printf("%d ", *arr++); printf("\n"); }

Теперь у пользователя запрашивается минимум и максимум, затем создается массив из элементов, значения которых лежат в указанном диапазоне. Массив выводится на экран с помощью функции arr_print() . Далее у пользователя запрашивается знак + или -. Вызывается функция arr_inc_dec() , которая в зависимости от введенного знака увеличивает или уменьшает на единицу значения элементов массива.

В функциях rand_fill и arr_print используется нотация указателей. Причем в теле функций значения указателей меняются: они указывают сначала на первый элемент массива, затем на второй и т.д. В функции arr_inc_dec используется вид обращения к элементам массива. При этом значение указателя не меняется: к arr прибавляется смещение, которое увеличивается на каждой итерации цикла. Ведь на самом деле запись arr[i] означает *(arr+i) .

При использовании нотации обращения к элементам массива программы получаются более ясные, а при использовании записи с помощью указателей они компилируются чуть быстрее. Это связано с тем, что когда компилятор встречает выражение типа arr[i] , он тратит время на преобразование его к виду *(arr+i) .

Напишите программу, в которой из функции main в другую функцию передаются два массива: «заполненный» и «пустой». В теле этой функции элементам «пустого» массива должны присваиваться значения, так или иначе преобразованные из значений элементов «заполненного» массива, который не должен изменяться.

Курс с решением задач:
pdf-версия

Передача массивов в функции

Здесь рассмотрена операция по передаче массивов в качестве аргументов функции, поскольку существуют исключения из стандартного правила передачи по значению.

Когда массив используется в качестве аргумента функции, передается только адрес массива, а не копия всего массива. При вызове функции с именем массива в функцию передается указатель на первый элемент массива. (Надо помнить, что в С имена массивов без индекса — это указатели на первый элемент массива.) Параметр должен иметь тип, совместимый с указателем. Имеется три способа объявления параметра, предназначенного для получения указателя на массив. Во-первых, он может быть объявлен как массив, как показано ниже:

#include
void display(int num[10]);
int main (void) /* вывод чисел */
int t [10], i;
for (i=0; i display(t);
return 0;
>

Хотя параметр num объявляется как целочисленный массив из десяти элементов, С автоматически преобразует его к целочисленному указателю, поскольку не существует параметра, который мог бы на самом деле принять весь массив. Передается только указатель на массив, поэтому должен быть параметр, способный принять его.

Следующий способ состоит в объявлении параметра для указания на безразмерный массив, как показано ниже:

где num объявлен как целочисленный массив неизвестного размера. Поскольку С не предоставляет проверку границ массива, настоящий размер массива не имеет никакого отношения к параметру (но, естественно, не к программе). Данный метод объявления также определяет num как целочисленный указатель.

Последний способ, которым может быть объявлен num, — это наиболее типичный способ, применяемый при написании профессиональных программ, — через указатель, как показано ниже:

Он допустим, поскольку любой указатель может быть индексирован с использованием [], если он является массивом. (На самом деле массивы и указатели очень тесно связаны друг с другом.) Все три метода объявления параметра приводят к одинаковому результату — указателю. С другой стороны, элемент массива используется как аргумент, трактуемый как и другие простые переменные. Например, программа может быть написана без передачи всего массива:

void display(int num)
printf («%d «, num);
>

Как можно видеть, в display() передается параметр типа int. Не имеет значения, что display() вызывается с элементом массива в качестве параметра, поскольку передается только одно значение.

Важно понять, что при использовании массива в качестве аргумента функции происходит передача в функцию его адреса. Это означает, что код внутри функции действует и может изменять настоящее значение массива, используемого при вызове. Например, рассмотрим функцию print_upper(), выводящую строку прописными буквами:

#include
#include
void print_upper(char *string);
int main(void) /* вывод строки в верхнем регистре */
char s[80];
gets (s);
print_upper(s) ;
return 0;
>

void print_upper(char *string)
register int t;
for(t=0; string[t]; ++t)
string[t] = toupper(string[t]);
printf(«%c», string[t]);
>
>

После вызова print upper() происходит изменение содержимого массива s в main(). Если это не нужно, следует переписать программу следующим образом:

# include
#include
void print upper(char *string);
int main(void) /* вывод строки в верхнем регистре */
char s[80];
gets(s);
print_upper(s);
return 0;
>

void print_upper(char *string)
register int t;
for(t=0; string[t]; ++t)
printf («%c», toupper (string[t]));
>

В данной версии содержимое массива s остается неизменным, поскольку значения не меняются.

Классический пример передачи массивов в функции находится в стандартной библиотечной функции gets(). Хотя gets() из библиотеки Borland С++ гораздо сложнее, функция, показанная в данном примере, содержит основную идею работы. Для того, чтобы избежать путаницы и не вызвать стандартную функцию, данная функция называется xgets().

/* простейшая версия стандартной библиотечной функции gets() */

void xgets (char *s)
register char ch;
register int t;
for(t=0; t ch = getche();
switch(ch)
case ‘ \r’:
s[t] = ‘\0’; /* null завершает строку */
return;
case ‘\b’:
if(t>0) t-;
break;
default:
s[t] = ch;
t++;
>
>
s[79] = ‘ \0’;
>

Функция xgets() должна вызываться с указателем на символ. Это может быть имя символьного массива, который по определению является указателем на символ. xgets() организует цикл for от 0 до 79. Таким образом предотвращается ввод больших строк с клавиатуры. Если набирается более 80 символов, функция завершает работу. Поскольку C не имеет проверки границ массива, следует убедиться, что массив, передаваемый в xgets(), может принять, по крайней мере, 80 символов. По мере набора символов на клавиатуре они вводятся в строку. Если набирается забой, счетчик t уменьшится на 1. При нажатии на ввод помещается нулевой символ в конец строки, то есть строка оканчивается. Поскольку массив, используемый при вызове xgets(), модифицируется, после возврата он будет содержать набранные символы.

Как передать массив в функцию си

Если функция принимает в качестве параметра массив, то фактически в эту функцию передается указатель на первый элемент массива. То есть как и в случае с указателями нам доступен адрес, по которому мы можем менять значения. Поэтому следующие объявления функции будут по сути равноценны:

void print(int numbers[]); void print(int *numbers);

Передадим в функцию массив:

#include void print(int[]); int main() < int nums[] ; print(nums); > void print(int numbers[]) < std::cout 

В данном случае функция print выводит на консоль первый элемент массива.

Теперь определим параметр как указатель:

#include void print(int*); int main() < int nums[] ; print(nums); > void print(int *numbers)

Здесь также в функцию передается массив, однако параметр представляет указатель на первый элемент массива.

Ограничения

Поскольку параметр, определенный как массив, рассматривается именно как указатель на первый элемент, то мы не сможем корректно получить длину массива, например, следующим образом:

void print(int numbers[]) < int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]); // или так // size_t size = std::size(nums); std::cout

И также мы не сможем использовать цикл for для перебора этого массива:

void print(int numbers[])

Передача маркера конца массива

Чтобы должным образом определять конец массив, перебирать элементы массива, обращаться к этим элементам, необходимо использовать специальный маркер, который бы сигнализировал об окончании массива. Для этого могут использоваться разные подходы.

Первый подход заключается в том, чтобы один из элементов массива сам сигнализировал о его окончании. В частности, массив символов может представлять строку - набор символов, который завершается нулевым символом '\0'. Фактически нулевой символ служит признком окончания символьного массива:

#include void print(char[]); int main() < char chars[] ; print(chars); > void print(char chars[]) < for (unsigned i<>; chars[i] != '\0'; i++) < std::cout >

Однако при таком подходе мы должны быть уверены, что массив содержит такой подобный признак завершения. И если бы в данном случае нулевого байта не оказалось бы в строке, то это привело бы к неприятным последствиям. Поэтому обычно применяется другой подход, который заключается в передаче в функцию размера массива:

#include void print(int[], size_t); int main() < int nums[]; size_t n ; print(nums, n); > void print(int numbers[], size_t n) < for(size_t i <>; i < n; i++) < std::cout >

Третий подход заключается в передаче указателя на конец массива. Можно вручную вычислять указатель на конец массива. А можно использовать встроенные библиотечные функции std::begin() и std::end() :

int nums[] < 1, 2, 3, 4, 5 >; int *begin ; // указатель на начало массива int *end ; // указатель на конец массива

Причем end возвращает указатель не на последний элемент, а адрес за последним элементом в массиве.

Применим данные функции:

#include void print(int*, int*); int main() < int nums[] < 1, 2, 3, 4, 5 >; int *begin ; int *end ; print(begin, end); > void print(int *begin, int *end) < for (int *ptr ; ptr != end; ptr++) < std::cout >

Константные массивы

Поскольку при передаче массива передается фактически указатель на первый элемент, то используя этот указатель, мы можем изменить элемены массива. Если нет необходимости в изменении массива, то лучше параметр-массив определять как константный:

#include void print(const int*, const size_t); void twice(int*, const size_t); int main() < int numbers[]; size_t n = std::size(numbers); print(numbers, n); twice(numbers, n); // увеличиваем элементы массива в два раза print(numbers, n); > void print(const int numbers[], const size_t n) < for(size_t i <>; i < n; i++) < std::cout std::cout void twice(int *numbers, const size_t n) < for(size_t i <>; i < n; i++) < numbers[i] = numbers[i] * 2; >>

В данном случае функция print просто выводит значения из массива, поэтому параметры этой функции помечаются как константные.

Функция twice изменяет элементы массива - увеличивает их в два раза, поэтому в этой функции параметр-массив является неконстантным. Причем поле выполнения функции twice массив numbers будет изменен.

Консольный вывод программы:

1 2 3 4 5 2 4 6 8 10

Передача массив по ссылке

Еще один сценарий передачи массива в функцию представляет передача массива по ссылке. Прототип функции, которая принимает массив по ссылке, выглядит следующим образом:

void print(int (&)[]);

Обратите внимание на скобки в записи (&) . Они указывают именно на то, что массив передается по ссылке. Пример использования:

#include void print(int (&)[], size_t); int main() < int nums[] ; size_t count = std::size(nums); print(nums, count); > void print(int (&numbers)[], size_t count) < for(size_t i<>; i < count; i++) < std::cout >

Подобным образом можпо передавать константные ссылки на массивы.

void print(const int (&)[]);

С одной стороны, может показаться, что в передаче массива по ссылке нет большого смысла, поскольку при передачи массива по значению итак просто передается адрес этого массива. Но с другой стороны, передача массива по ссылке имеет некоторые преимущества. Во-первых, не копируется значение - адрес массива, мы напрямую работаем с оригинальным массивом. Во-вторых, передача массива по ссылке позволяет ограничить размер такого массива, соотвественно при компиляции компилятор уже будет знать, сколько элементов будет иметь массив.

#include void print(const int (&)[5]); // массив строго с 5 элементами int main() < int nums1[] ; print(nums1); > void print(const int (&numbers)[5]) < for(unsigned i<>; i < 5; i++) < std::cout >

Здесь функция print принимает ссылку строго на массив с 5 элементами. И поскольку мы знаем точный размер массива, то нам нет необходимости передавать в функцию дополнительно размер массива.

Если же мы попробуем передать в функцию массив с другим количеством элементов, то на этапе компиляции мы столкнемся с ошибкой, как, например, в следующем случае:

int nums2[] ; print(nums2); // ! Ошибка - в массиве nums2 6 элементов

Передача многомерного массива

Многомерный массив также передается как указатель на его первый элемент. В то же время поскольку элементами многомерного массива являются другие массивы, то указатель на первый элемент многомерного массива фактически будет представлять указатель на массив.

Когда определяется параметр как указатель на массив, размер второй размерности (а также всех последующих размерностей) должен быть определен, так как данный размер является частью типа элемента. Пример объявления:

void print(int (*numbers)[3]);

Здесь предполагается, что передаваемый массив будет двухмерным, и все его подмассивы будут иметь по 3 элемента. Стоит обратить внимание на скобки вокруг имени параметра, которые и позволяют определить параметр как указатель на массив. И от этой ситуации стоит отличать следующую:

void print(int *numbers[3])

В данном случае параметр определен как массив указателей, а не как указатель на массив.

Рассмотрим применение указателя на массив в качестве параметра:

#include void print(const int(*)[3], const size_t); int main() < int table[][3] < , , >; // количество строк или подмассивов size_t rowsCount ; print(table, rowsCount); > void print(const int (*rows)[3], const size_t rowsCount) < // количество столбцов или элементов в каждом подмассиве size_t columnsCount ; for(size_t i<>; i < rowsCount; i++) < for (size_t j<>; j < columnsCount; j++) < std::cout std::cout >

В функции main определяется двухмерный массив - он состоит из трех подмассивов. Каждый подмассив имеет по три элемента.

В функцию print вместе с массивом передается и число строк - по сути число подмассивов. В самой функции print получаем количество элементов в каждом подмассиве и с помощью двух циклов перебираем все элементы. С помощью выражения rows[0] можно обратиться к первому подмассиву в двухмерном массиве, а с помощью выражения rows[0][0] - к первому элементу первого подмассива. И таким образом, манипулируя индексами можно перебрать весь двухмерный массив.

В итоге мы получим следующий консольный вывод:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Также мы могли бы использовать нотацию массивов при объявлении и определении функции print, которая может показаться проще, нежели нотация указателей. Но в этом случае опять же надо было бы указать явным образом вторую размерность:

#include void print(const int[][3], const size_t); int main() < int table[][3] < , , >; // количество строк или подмассивов size_t rowsCount ; print(table, rowsCount); > void print(const int rows[][3], const size_t rowsCount) < // количество столбцов или элементов в каждом подмассиве size_t columnsCount ; for( size_t i<>; i < rowsCount; i++) < for (size_t j<>; j < columnsCount; j++) < std::cout std::cout >

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *