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C语言深度解剖读书笔记(1.关键字的秘密)

C语言深度解剖读书笔记(1.关键字的秘密)

开始本节学习笔记之前,先说几句题外话。其实对于C语言深度解剖这本书来说,看完了有一段时间了,一直没有时间来写这篇博客。正巧还刚刚看完了国嵌唐老师的C语言视频,觉得两者是异曲同工,所以就把两者一起记录下来。等更新完这七章的学习笔记,再打算粗略的看看剩下的一些C语言的书籍。

本节知识:1.c语言中一共有32个关键字,分别是:auto、int、double、long、char、short、float、unsigned、signed、sizeof、extern、static、goto、if、else、struct、typedef、union、enum、switch、case、break、default、do、while、const、register、volatile、return、void、for、continue。注意:define、include这些带#号的都不是关键字,是预处理指令。
2.定义与声明
定义   是创建一个对象并为止分配内存。  如:int   a;
声明   是告诉编译器在程序中有这么一个对象,并没有分配内存。   如: extern   int    a;
3.对于register这个关键字定义的变量,不能进行取地址运算(&),因为对于x86架构来说,地址都是在内存中的,不是在寄存器中的,所以对寄存器进行取地址是没有意义的。并且应该注意的是给register定义的变量,应该赋一个比寄存器大小 要小的值。注意:register只是请求寄存器变量,但是不一定申请成功。
4.关键字static:=
   对于static有两种用法:
   a.修饰变量:对于静态全局变量和静态局部变量,都有一个特点就是不能被作用域外面,或外文件调用(即使是使用了extern也没用)。原因就是它是存储在静态存储区中的。对于函数中的静态局部变量还有一个问题,就是它是存在静态存储区的,即使函数结束栈区收回,这个变量的值也不改变。static int i=0;  这是一条初始化语句  而不是一条赋值语句  所以跟i=0不一样的。
   b.修饰函数 :是定义为静态函数,使函数只能在文件内部使用,这样不同文件中的函数名就不怕重名了。原因也是相同的,就是static修饰的一切都是在静态存储区中的。
-
static代码如下:
[cpp] view plaincopy


  • #include <stdio.h>
  • #include <stdlib.h>

  • int main(void)   
  • {  
  •     static
    int j=0;  
  •     int k;  
  •     void fun1()  
  •     {  
  •         j=0;  
  •         j++;  
  •         printf("fun1 %d\n",j);  
  •     }  
  •     void fun2()  
  •     {  

  •         static
    int i=0;  
  •         //i=0;
  •         printf("fun2 %d\n",i);  
  •         i++;  
  •     }  
  •     for(k=0;k<10;k++)  
  •     {  
  •             fun1();  
  •             fun2();  
  •     }   
  •     return 1;   
  • }  




5.关键字sizeof:
怎么说明sizeof是关键字不是函数,这里有两个例子:
a. int i;    printf("%d\n",sizeof i); 可见 sizeof是关键字
b. sizeof(fun());  不调用fun函数 因为sizeof是在预编译期间完成的  说明是关键字
sizeof的代码:
[cpp] view plaincopy


  • #include <stdio.h>
  • #include <stdlib.h>

  • void fun(int b[100])  
  • {  
  •     printf("sizeof(b) is %d\n",sizeof(b));  
  • }  

  • int main(void)   
  • {  
  •     int *p=NULL;  
  •     int a[100];  
  •     int b[100];  
  •     printf("sizeof(p) is %d\n",sizeof(p));  
  •     printf("sizeof(*p) is %d\n",sizeof(*p));  
  •     printf("sizeof(a[100]) is %d\n",sizeof(a[100]));  
  •     printf("sizeof(a) is %d\n",sizeof(a));  
  •     printf("sizeof(&a) is %d\n",sizeof(&a));  
  •     printf("sizeof(&a[0] is %d\n",sizeof(&a[0]));  

  •     fun(b);  
  •     return 1;  
  • }  

6.关键字if:
a.对于bool类型的比较:FLASE都是0  TRUE不一定是1   所以应该用if(bool_num);    if(!bool_num);

对于浮点型与0比较要是否注意:不能直接比较,要定义精度,其实浮点型与浮点型比较也要注意这个问题,就是不能直接比较,要设定精度,如图:

原因跟浮点型的存储格式有关,因为float的有效位是6位,超出6位就未知了,所以不能直接进行比较。同样的原因,也不能用一个很大的浮点数去加一个很小的浮点数。这个加法可能体现不出来。
b.对于if后面的分号问题 ,一定要注意, 会被解析成if后面有一个空语句, 所以使用空语句的时候最好使用NULL;
c.在使用if else的时候,应该if里面先处理正常情况(出现概率大的情况),else里面处理异常情况,这是一个好习惯看着代码舒服。
7.关键字switch、case:
注意case后面应该是整型或者字符型的常量及常量表达式,case后面最好是应该安装字母或数字顺序排列,先处理正常情况,后处理异常情况。
8.关键字void:
void *的一般用途是, 接收任何类型的指针 ,如当传入函数的指针类型不确定的时候,一般用 void*接收任何类型的指针。
void* 指针作为右值赋值给其他指针的时候一定要强制类型转换,因为void* 指针类型不定。
GNU中void *p p++跟char *p p++是一样的 。
注意:strcpy跟memcpy的区别 就是 strcpy是char *   memcpy是void *  。所以说strcpy是给字符串赋值,memset是给整块内存赋值。
9.关键字extern:
extern就有两种用法:一种是声明外部定义的变量或函数、另一种是extern c告诉编译器以标准c语言方式编译
10.关键字return:
使用return的时候,要注意不能返回栈内指针,因为在函数体结束后,栈是会被收回的,其实是不能期望返回一个指针,来返回一块内存。因为返回一个指针或者地址没有问题,因为return是copy然后返回的,但是那个指针指向的内存如果是在函数栈中的话,就很有可能在函数结束后被收回了!!!
return  ; 一般返回的值是1,根据编译器而定。
11.关键字const:
a.const是用来定义只读变量的,切忌它定义的是变量,不是常量,真的常量是#define的和enum。
b.在陈正冲老师的这本书中的第35页,有说编译器不为普通const只读变量分配内存空间,而是将它们保存在符号表中,这使得它成为一个编译期间的值,没有了存储与读内存的操作,使得它的效率也很高,节省空间。具体的没怎么看懂,本次学习也不打算看懂了(因为它说const修饰的全局只读变量是在静态区的,我太认同)~~~嘿嘿
c.其实const就是修饰变量,然后这个变量就不能当作左值了,当作左值,编译器就报错!!!
d. 其实const中最不好区分的知识点是,如图:

其实对于这四个情况的记忆很简单,就是看const跟谁近,是const *p   ,还是  * const  p,还是const  *  const  p,这样就很容易看出来const是修饰谁的了吧。
e.但是const修饰的变量可以通过,指针将其改变。
f.const修饰函数参数表示在函数体内不希望改变参数的值,比如说在strcmp等函数中,用的都是const  char*
g.const修饰函数返回值表示返回值不可以改变,多用于返回指针的情况:
[cpp] view plaincopy


  • cosnt int* func()  
  • {  
  •       static
    int  count  =  0;  
  •       count++;  
  •       return &count;  
  • }  

h.在看const修饰谁,谁不变的问题上,可以把类型去掉再看,代码如下:
[cpp] view plaincopy


  • struct student  
  • {  

  • }*str;  
  • const str stu3;  
  • str const stu4;  

str是一个类型 ,所以在去掉类型的时候,应该都变成const stu3和const stu4了,所以说应该是stu4和stu3这个指针不能被赋值。
12.关键字volatile:
volatile搞嵌入式的,一定都特别属性这个关键字,记得第一使用这个关键字的时候是在韦东山老师的,Arm裸机视频的时候。volatile是告诉编译不要对这个变量进行任何优化,直接在内存中进行取值。一般用在对寄存器进行赋值的时候,或修饰可能被多个线程访问的变量。

注意:const  volatile  int  i;  应该是定义了一个只读寄存器。
13.关键字struct:
a.对于空结构体的大小问题 ,vc和gcc的输出是不一样的,vc是1 、gcc是0 ,而且vc对于结构体的定义也和gcc不一样 ,vc中有c++的标准扩展了struct的作用,而gcc中是纯c的标准,就是按照标准c语言来的。
b.struct这里还有一个很有用的东西,就是柔性数组,这个东西很有意思,我已经在数据结构的静态链表中进行了阐述,这里就仅仅记录一下,不详细说明了。
14.关键字union:
union有一个作用就是判断,pc是大端存储还是小端存储的,x86是小端存储的,这个东西是有cpu决定的。arm(由存储器控制器决定)和x86一样都是小端的。

下面的是一个大端小端的一个例子,代码如下:
[cpp] view plaincopy


  • #include <stdio.h>
  • #include <stdlib.h>
  • int main(void)   
  • {  
  •     int a[5]={1,2,3,4,5};  
  •     int *p=(int *)(&a+1);  //数组指针 加一  进行正常的指针运算 走到数

  • 组尾   
  •     int *d=(int *)((int)a+1);//地址加一  不是指针运算
  •     //printf("%x\n",*((char *)((int)a+1)-1));

  •     /*因为是小端存储  高地址  0x00  0x00  0x00  0x02  0x00  0x00  0x00  0x01 低地址*/
  •     /*变成了 0x02  0x00  0x00  0x00 */
  •     printf("%x,%x",p[-1],*d);  /*  第二个值就是这么存储的0x02  0x00  0x00  0x00  低地址处  所以就是2000000*/
  •     int a=0x11223344;  
  •     char *p=(char *)((int)&a);  
  •     printf("%x\n%x\n",*(p+0),p+0);   
  •     printf("%x\n%x\n",*(p+1),p+1);  
  •     return 0;  
  • }  

下面是一个利用union判断PC是大端小端的例子,代码如下:

[cpp] view plaincopy


  • #include <stdio.h>
  • #include <stdlib.h>
  • union
  • {  
  •     int i;  
  •     char a[2];  
  • }*p,u;  

  • int main(void)   
  • {  
  •     p=&u;  
  •     p->i=0x3839;  
  •     printf("%x\n",p->i);  
  •     printf("a0p=%x,a1p=%x\n",&(p->a[0]),&(p->a[1]));  
  •     printf("a0=%x,a1=%x\n",p->a[0],p->a[1]);   
  •     return 0;  
  • }  

15.enum关键字:
枚举enum其实就是int类型,用来保存枚举常量的。enum枚举类型,这个才是真正的常量,定义常量一般用enum 。#define是宏定义是在预编译期间单纯的替换。#define宏定义无法调试,枚举常量是可以调试的。#define宏定义是无类型信息的,枚举类型是有类型信息的常量,是int型的。

16.typedef关键字:
a.typedef用于给一个已经存在的数据类型重新命名。

b.typedef并没有产生新的数据类型
c.typedef重定义的类型不能进行unsigned和signed进行扩展
原因在于typedef 定义新类型的时候 应该定义全了,unsigned int是一个类型  不能拆开的。
[cpp] view plaincopy


  • typedef  unsigned  int   int32;  


d.typedef 和 #define的区别:typedef是给已有的类型取别名,而#define只是简单的字符替换。区别如下图:

#define PCHAR char*             PCHAR p3,p4;  //p3是char*型 p4是char型
typedef char* PCHAR;             PCHAR p1,p2;    //p1和p2都是 char*型
e.有一个知识点忘记了,嘿嘿,程序如下:

[cpp] view plaincopy


  • typedef
    struct student  
  • {  
  • }str,*str1;  


str1 abc;  就是定义一个struct student *类型
str abc;   就是定义一个struct student 类型

f.对于const和typedef还有两个问题遗漏了,在< c++学习笔记(1.c到c++的升级)>这篇文章中的最后 (8.补充) 中进行了阐述。

17.关键字for
a.长循环应该在最内层,这样可以减少各个层直接的切换
b.看看如下两段代码有什么区别:
[cpp] view plaincopy


  • 程序一:  
  • for(i=0; i<m; i++)  
  • {  
  •     for(j=0; j<n; j++)  
  •     {  
  •         for(k=0; k<p; k++)  
  •         {  
  •             c[j] = a[k] * b[k][j];  
  •         }  
  •     }  
  • }  

  • 程序二:  
  • for(i=0; i<m; i++)  
  • {  
  •     for(k=0; k<p; k++)  
  •     {  
  •         for(j=0; j<n; j++)  
  •         {  
  •             c[j] = a[k] * b[k][j];  
  •         }  
  •     }  
  • }  

从程序来看,两者实现了同样的功能,区别只是第二层和第三层循环交换了位置。但是他们的差距却是巨大的 ,这个需要从CPU的cache来说了, cpu每次访问内存的时候都会先从内存将数据读入cache ,然后以后都从cache取数据。但是cache的大小是有限的 ,因此只会有部分进入cache。我们来看这个程序 c[j] = a[k] * b[k][j];  我们都知道C中二维数组是在内存中一维排列的,如果我们把k循环放在第三层 ,那么cache基本没有用了, 每次都需要重新到内存取数据,交换后每次取到cache的数据都可以复用多次 。所以说第二种写法效率高。
18.关键字char(本节最重要的知识点char越界的问题):
对于char有两种类型,分别是:unsigned  char(范围是0~255)和  signed  char(范围是-128~127)  一个是有符号的,一个是没有符号的。
在计算机中数据都是以数据的补码形式进行存储的,所以如图:

对于无符号类型(unsigned  int):就是不考虑最高位的问题,都是原码与补码相等的情况。
     然后我们说说越界的问题,对于一个unsigned  char  i;  我们给 i = 256;这很明显越界了,i是0到255的,那256的补码是什么再在它补码中取低八位就是i的值了。256的补码是1  0000  0000,所以printf ("%d\n",i);的值会是0。如果i = -1;-1的补码是1111 1111 所以会打印出255。
     对于一个char类型的越界又是什么样的呢?
     char  i; 我们给 i  =  129; 129是一个正数,它的补码就是原码:是1000 0001,但是它是char型,在char型中1000  0001是什么,如图是-127。所以printf("%d\n",i);  得到的是-127。如果i  =  -129,它的补码是0111  1111,所以它打印出来的是127。如果是i  =  259,我们就把它的补码取低八位来看。259的补码是1  0000  0011  所以说打印出来的是3。最后一个例子,如果i  =  385,它的补码是1   1000    0001  ,取低八位是1000   0001,所以打印的应该是-127。
     其实不管是有符号的还是没符号的,原则就一个,把数据转换成为补码,取低八位,然后在上面的图中去比较,就ok了。
给一个练习,代码如下:
[cpp] view plaincopy


  • #include <stdio.h>
  • #include <stdlib.h>
  • #include <string.h>
  • int main()  
  • {  
  •     char a[1000];  
  •     int i;  
  •     for(i=0; i<1000; i++)  
  •     {  
  •         a = (-1-i);  
  •     }     
  •          while(a)  
  •     {  
  •         printf("%d\n",a);  
  •         i++;  
  •     }  
  •     printf("%d\n",strlen(a));  
  •     return 0;  
  • }  



打印结构是什么:答案是255   分析步骤跟上面是一样的,自己算算吧!!!
其实int的越界原理跟char是一样的。
19.一个关于tab键的问题:
不同编辑器的tab键的字符数是不一样的,一般是4个字符,也有两个字节的,要注意一下,为了代码格式的整齐,建议设置一下tab或者使用空格。
本节遗留问题:1.printf的实现问题,其实就是可变参数的问题,看linux源码,还有一个问题就是转移字符的问题,char p = '\'' 这样一个问题。
2.浮点型的存储格式,为什么有效位是6位,小数是怎么保存的。
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