1. 引言

C语言作为一种历史悠久且广泛使用的编程语言，其精髓在于其简洁、高效和灵活性。在《C语言程序设计》第五版的第四章中，我们将深入探讨一些核心内容，包括函数、指针和内存管理。这些内容是C语言编程中不可或缺的部分，对于深入理解C语言及其在各种系统编程中的应用至关重要。

2. 函数

2.1 函数概述

函数是C语言中实现代码重用和模块化编程的关键机制。一个函数可以封装一系列操作，以便在程序中多次调用。

#include <stdio.h>

// 函数声明
int add(int a, int b);

int main() {
    int result = add(10, 20);
    printf("Result: %d\n", result);
    return 0;
}

// 函数定义
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

2.2 函数参数传递

在C语言中，函数参数可以通过值传递或指针传递。值传递是默认的参数传递方式，而指针传递允许函数直接访问和修改实参的地址。

void swap(int *a, int *b) {
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main() {
    int x = 10, y = 20;
    swap(&x, &y);
    printf("x = %d, y = %d\n", x, y);
    return 0;
}

2.3 函数递归

递归是一种重要的编程技巧，它允许函数调用自身以解决复杂问题。

int factorial(int n) {
    if (n <= 1) {
        return 1;
    } else {
        return n * factorial(n - 1);
    }
}

int main() {
    int result = factorial(5);
    printf("Factorial of 5 is %d\n", result);
    return 0;
}

3. 指针

3.1 指针概述

指针是C语言中非常强大的特性，它允许直接访问内存地址。指针变量存储了另一个变量的地址。

int var = 20;
int *ptr;

ptr = &var; // 将var的地址赋值给ptr

3.2 指针与数组

指针与数组紧密相关，因为数组名实际上是数组的第一个元素的地址。

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *ptr = arr; // ptr指向数组arr的第一个元素

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d ", *(ptr + i));
}

3.3 指针与函数

指针可以用于将地址传递给函数，从而允许函数直接修改实参。

void increment(int *num) {
    (*num)++;
}

int main() {
    int num = 10;
    increment(&num);
    printf("Incremented value: %d\n", num);
    return 0;
}

4. 内存管理

4.1 动态内存分配

C语言提供了malloc、calloc和realloc等函数来动态地分配和调整内存。

#include <stdlib.h>

int main() {
    int *ptr = (int *)malloc(5 * sizeof(int));
    if (ptr != NULL) {
        // 使用动态分配的内存
        free(ptr); // 释放内存
    }
    return 0;
}

4.2 内存泄漏

不当的内存管理可能导致内存泄漏，即已分配的内存未被释放。

int main() {
    int *ptr = (int *)malloc(5 * sizeof(int));
    // 忘记释放内存
    return 0;
}

4.3 内存对齐

C语言在分配内存时会考虑内存对齐，以确保数据类型以最有效的方式存储。

struct align {
    char a;
    int b;
    char c;
};

printf("Size of align: %zu\n", sizeof(struct align)); // 输出结构体大小

5. 总结

通过本章的学习，我们深入探讨了C语言中的函数、指针和内存管理。这些核心内容是C语言编程的基础，对于编写高效、可维护的代码至关重要。掌握这些概念将有助于你在未来的编程实践中更加得心应手。