真的理解C语言么？ |
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真的理解C语言么？
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彻底理解这种话说不出口，能越来越接近彻底理解即可《征服C指针》笔记并不能涵盖书中的巧妙，还是希望大家可以自行阅读，把本文当作一个备忘录 blog链接：真的理解C语言么？–《征服C指针》笔记 前言使用C语言开发了大半年了，对其中一些奇怪的约束和用法表示迷惑和不理解，《征服C指针》这本书是周末偶尔发现的，大致了解了一下，“这就是我要的”脱口而出，能让自己在热爱的计算机领域进步的书籍总是让人兴奋的，更何况是C语言相关的并且通俗易懂。 不将学到的知识记录下来甚是可惜，于是有了这篇文章。 打好基础C语言是什么样的语言C语言曾经是只能使用标量的语言。 什么是标量呢？：char、int、double、枚举类型等算术类型以及指针。相对的，像数组、结构体和联合体这种由多个标量组合而成的类型，我们称为聚合类型。 早期C语言能够一起实现的功能，只有将标量这种小巧的类型从右边放到左边（赋值），或者标量间的运算、标量间的比较等。 所以为什么不支持if (str == "abc")的原因浮出水面，字符串不是标量，他是char类型的数组，在C中不能用==一下子对数组里的所有元素进行比较。 关于指针关于指针，K&R中有如下说明： 指针是一种保存变量地址的变量。在C语言中，指针的使用非常广泛这里先介绍一下变量的概念，C程序里使用的变量值是被保存在内存中的。也就是说，各个变量都被分配了某个地址的内存。向变量赋值，就是把值保存在这个地址的内存中。在C语言中，单是保存整数的变量就有诸如char类型、short类型、int类型和long类型等多种类型。用来保存变量的内存上的空间叫做对象，而被保存为对象的数据类型叫做对象类型。 此外，C语言标准对于“指针”一词是如下定义的： 指针类型可以由函数类型、对象类型或不完全类型派生，派生指针类型的类型被称为引用类型所以，可以这么概括： 指针类型是类型指针类型由其他类型派生而来，例如其类型可以为指向int的指针类型指针类型也是类型，也存在指针类型的变量，指针类型的值先有指针类型，因为有了指针类型，所以有了指针类型的变量和指针类型的值指针类型的值，实际上就是内存的地址借着这个机会，纠正一下读法： // 指向int的指针 类型 的 变量hoge_p int *hoge_p;再看一段神奇的代码： int *p = 3; // 警告 int *p = 0; // 无警告为什么第二行代码没有警告？在C语言中，在应当被当作指针处理的上下文中，0这个常量会被当作空指针处理。 关于数组下标运算符[]与数组毫无关系！选自书中原文，一开始就亮明这句话，体现它的重要性。 关键就在于，在表达式中，不论数组名后是否加[]，数组都会被解读成指向其初始化元素指针，所以，有一句话是错的。 在C语言中，如果数组名后不加[]，而只是写数组名，那么此名称就表示“指向数组初始元素的指针”可以注意到，是表达式中，因为声明时用的*、&、[]与表达式中的他们是风马牛不相及的。 而且下标运算符也是一种运算符，他需要访问下标和指针，也算是一个二元运算符，既然二元运算符a + b可以改写为b + a，那么同理如下： #include int main(void) { int array[5]; int *p; for (int i = 0; i整体还是能猜出来的： 调用方将实参的值从后往前压入栈中函数参数优先传递给了寄存器edi，esi，add_func中，将两个寄存器的值赋值给局部变量a，ba，b求和，最终放入eax，调用约定规定函数的返回值要保存在寄存器eax中可变长参数typedef char* va_list; void va_start ( va_list ap, prev_param ); /* ANSI version */ type va_arg ( va_list ap, type ); void va_end ( va_list ap );说明： 1）va_list：一个字符指针，可以理解为指向当前参数的一个指针，取参必须通过这个指针进行。 2）va_start：对ap进行初始化，让ap指向可变参数表里面的第一个参数。第一个参数是 ap 本身，第二个参数是在变参表前面紧挨着的一个变量，即“...”之前的那个参数； 3）va_arg: 获取参数。它的第一个参数是ap，第二个参数是要获取的参数的指定类型。按照指定类型获取当前参数，返回这个指定类型的值，然后把 ap 的位置指向变参表中下一个变量的位置； 4）va_end：释放指针，将输入的参数 ap 置为 NULL。通常va_start和va_end是成对出现。 利用malloc()动态分配内存是否应该强制转换malloc()的返回值类型？ ANSI C之前，C语言没有void *，所以malloc()的返回值为char *，需要强制转换ANSI C之后，malloc()返回值改为了void *，不需要转换C++中，无法将void *赋值给普通指针变量，需要强制转换这小节关于内存的介绍以及下一小节对齐的介绍还是较为清晰的，要是不了解相关知识的可以去看看，暂时不做描述。 语法揭秘解读C语言声明C语言阅读起来有时候会反直觉，答案很简单：C语言原本是在美国诞生的语言，所以我们应该用英文来读，可以遵循以下规则： 先看标识符（变量名或函数名）从贴近标识符的地方开始，按如下优先级解释派生类型（指针、数组、函数）用于整合声明的括号用于表示数组的[]、表示函数的()表示指针的*完成对派生类型的解释之后，通过of、to或returning连接句子添加类型修饰符（位于左侧，比如int、double）C语言英语表达int hoge;hoge is intint hoge[10];hoge is array of intint hoge[10][3];hoge is array of array of intint *hoge[10];hoge is array of pointer to intdouble (*hoge)[3];hoge is pointer to array of doubleint func(int a);func is funciton returning intint (*func_p)(int a) ;funcc_p is pointer to function returning int英文表达清晰多了，也不容易有歧义。 C语言数据类型的模型指针：  数组：  数组和指针都是派生类型，单独都较为清晰，混在一起呢，比如指向数组的指针。 一听到“指向数组的指针”，有人也许要说： 这不是很简单嘛，数组名后不加[]，不就是“指向数组的指针”吗？ 抱有这个想法的人，请将 前文重新阅读一下！ 的确，在表达式中，数组可以被解读成指针。但是，这不是“指向数组的指针”，而是“指向数组初始元素的指针”。 int main() { int (*array_p)[3]; int array[3]; array_p = &array; // array_p = array; // warning: assignment to 'int (*)[3]' from incompatible pointer type 'int *' [-Wincompatible-pointer-types] return 0; }但注意到，这只是warning，没有强制报错，从地址的角度来看，array 和&array也许就是指向同一地址。但要说起它们的不同之处，那就是它们在做指针运算时结果不同。 因为int 类型的长度是4个字节，所以给“指向 int 的 指针”加1，指针前进4个字节。 但对于“指向 int 的数组（元素个数 3）的指针”，这个指针指向的类型为“int 的数组（元素个数 3）”，当前数组的尺寸为12个字节（如果 int 的长度为 4 个字节），因此给这个指针加1，指针就前进12 个字节。  C语言不存在多维数组int hoge[3][2]的读法是什么：hoge ia array of array，是数组的数组，有多维数组么，多维是便于逻辑上理解的概念，实际排布如下：  如果函数的形参需要是所谓的“多维数组”，该怎么声明函数呢？如下都是可以的，要记住，函数会被解读成指针，上文提到：在声明函数形参时，才可以将数组的声明解读为指针，也只有这种情况下int a[]和int *a具有相同的意义了。 void func(int (*hoge)[2]); void func(int hoge[3][2]); void func(int hoge[][2]);函数类型的派生函数类型也是一种派生类型，“参数（类型）”是它的属性。  下文原封不动来自书本，特地使用引用，最好理解这段话。 可是，函数类型和其他派生类型有不太相同的一面。无论是int还是double，亦或数组、指针、结构体，只要是函数以外的类型，大体都可以作为变量被定义。而且，这些变量在内存占用一定的空间。 因此，通过sizeof运算符可以取得它们的大小。 像这样，有特定长度的类型，在标准中称为对象类型。可是，函数类型不是对象类型。因为函数没有特定长度。 所以C中不存在“函数类型的变量”（其实也没有必要存在）。数组类型就是将几个派生类型排列而成的类型。因此，数组类型的全体长度为： 派生源的类型的大小×数组的元素个数。可是，函数类型是无法得到特定长度的，所以从函数类型派生出数组类型是不可能的。也就是说，不可能出现“函数的数组”这样的类型。可以有“指向函数的指针”类型，但不幸的是，对指向函数类型的指针不能做指针运算，因为我们无法得到当前指针类型的大小。此外，函数类型也不能成为结构体和共用体的成员。总而言之：从函数类型是不能派生出除了指针类型之外的其他任何类型的。不过“指向函数的指针类型”，可以组合成指针或者作为结构体、共用体的的数据类型的成员。毕竟“指向函数的指针类型”也是指针类型，而指针类型又是对象类型。 另外，函数类型也不可以从数组类型派生。表达式基本表达式： 标识符（变量名、函数名）常量（包括整数常量和浮点数常量）字符串常量（使用“”括起来的字符串）使用()括起来的表示式表达式代表某处的内存区域的时候，我们称当前的表达式为左值（lvalue）；相对的是，表达式只是代表值的时候，我们称当前的表达式为右值。 在表达式中，数组会被解读为指针，除了以下三个情况： 当作为sizeof操作数时，返回的是数组整体的长度作为&运算符操作数时，这个上文有例子，指向数组的指针初始化数组时的字符串字面量。我们都知道字符串常量是“char 的数组”，在表达式中它通常被解读成“指向char 的指针”。其实，初始化char的数组时的字符串常量，作为在花括号 中将字符用逗号分开的初始化表达式的省略形式数组被解读为指针时，该指针不是左值，所以以下代码是错误的： char str[10]; str = "abc";只能对左值赋值。 解读C语言声明（续）const 是在ANSI C中追加的修饰符，它将类型修饰为“只读”。 char *my_strcpy(char *dest, const char *src) { src = NULL; // ←即使对 src 赋值，编译器也没有报错 } // 此时，成为只读的不是 src，而是 src 所指向的对象。 char *my_strcpy(char *dest, const char *src) { *src = 'a'; // ←ERROR!! } // 如果将 src 自身定义为只读，需要写成下面这样： char *my_strcpy(char *dest, char * const src) { src = NULL; // ←ERROR!! } // 如果将 src 和 src 指向的对象都定义为只读，可以写成下面这样： char *my_strcpy(char *dest, const char * const src) { src = NULL; // ←ERROR!! *src = 'a'; // ←ERROR!! } 字符串字面量用""包裹的字符串称为字符串字面量，类型时char的数组，保存在只读区域，在表达式中，会被解读为指向char的指针。 可是，char 数组的初始化是个例外。此时的字符串常量，作为在花括号中分开书写的初始化表达式的省略形式，编译器会进行特殊处理。 char str[] = "abc"; char str[] = {'a', 'b', 'c', '\0'};从ANSI C开始，即使是自动变量的数组，也可以被整合来进行初始化。 关于指向函数的指针引发的混论对于 C 语言，表达式中的函数可以被解读成 “指向函数的指针”。 /*如果发生 SIGSEGV（Segmentation falut），回调函数 segv_handler */ signal(SIGSEGV, segv_handler); signal(SIGSEGV, &segv_handler); // 尽然也是对的 func_p(); (*func_p)(); // 也是对的上述代码看了之后很迷茫，都解读成指针了，怎么是否取地址，解引用都一样呢？ 为了照顾到这种混乱，ANSI C 标准对语法做了以下例外的规定： 表达式中的函数自动转换成“指向函数的指针”。但是，当函数是地址运算符&或者sizeof运算符的操作数时，表达式中的函数不能变换成 “指向函数的指针”函数调用运算符()的操作数不是“函数”，而是“函数的指针”如果对“指向函数的指针”使用解引用*，它暂时会成为函数，但是因为在表达式中，所以它会被瞬间地变回成“指向函数的指针”。 结论就是，即使对“指向函数的指针”使用*运算符，也是对牛弹琴，因 为此时的运算符*发挥不了任何作用。 阅读完书上这段话的时候我就觉的一言难尽……毕竟C语言历史较久，包容一下。 解读复杂声明int atexit(void (*func)(void)); /* * atexit is function * para is func * returning int * func is pointer to function returning void */ void (*signal(int sig, void (*func)(int)))(int); /* * signal function, para is sig and func * sig is int * func is pointer to function, para is int returning void * signal function returning pointer to function which para is int returning void */我的感觉是就别翻译成中文了，直接用英文梳理比较方便。 请记住：数组与指针截然不同大家都说C语言的指针比较难，可是真正地让初学者“挠墙”的，并不是指针自身的使用，而是“混淆了数组和指针”。此外，很多“坑爹”的入门书对指针和数组的讲解也是极其混乱。数组和指针的常见用法这一章节主要是代码上的例子，翻阅即可。 遇到了一个还是容易有歧义的例子。 double (*p[5])[2];因为[]的优先级比*高，所以一上来就是：p is an array! 读法如下： p is an arrayeach element is a pointer to array of doubledouble (*p[5])[2]; double element[2] = {1.0, 2.0}; p[0] = &element; printf("%lf\n", (*p[0])[1]);数据结构第五章主要是指针在数据结构上的应用。 拾遗指定初始化typedef struct { int a; double b; int array[10]; char *str; char array2[4]; } Hoge; void printfHoge(Hoge hoge) { printf("hoge a:%d\n", hoge.a); printf("hoge b:%lf\n", hoge.b); printf("hoge array[4]:%d\n", hoge.array[4]); printf("hoge array[5]:%d\n", hoge.array[5]); printf("hoge str:%s\n", hoge.str); printf("hoge array2:%s\n", hoge.array2); return; } int main() { Hoge hoge = { .a = 1, .b = 2.0, .array = {[4] = 5, 3}, .str = "hello", .array2 = {'b', 'y', 'e', '\0'} }; printfHoge(hoge); Hoge hoge2 = (Hoge){ .a = 1, .b = 2.0, .array = {[4] = 5, 3}, .str = "hello", .array2 = {'b', 'y', 'e', '\0'} }; printfHoge(hoge2); return 0; }直接对结构体的元素指定值并初始化，或者传递一个结构体字面量都是可以的。 |
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