C语言进阶语法及部分注意事项

目录

• 0x00 计算机原理
  • 01 缓冲区(buffer)与缓存(cache)
  • 02 一个程序运行时的内存空间
  • 03 ++与--的作用顺序
• 0x01 输入专题
  • 01 scanf
  • 02 sscanf
• 0x02 文件专题
  • 01 fopen
  • 02 文本方式打开与二进制方式打开
    • i. 区别
    • ii. 如何读写
    • iii. 判断末尾
  • 03 fseek 和 ftell
    • i ftell
    • ii fseek
  • 04 fscanf与fgets与\n
• 0x03 变量专题
  • 01 extern
  • 02 const
    • ii 与指针搭配
  • 03 typedef
  • 04 char有符号位
  • 05 enum(枚举常量)
  • 06 可变数组长度
• 0x04 指针专题
  • 01 小知识点
  • 02 表述 *(p + 1) 与 p[1] 等价
  • 03 函数指针
  • 04 二维数组与二重指针
  • 05 文件位置指针
• 0x05 结构体专题
  • 结构体大小(sizeof)
• 0x06 函数专题
  • 01 qsort
  • 02 strlen()
  • 03 内存分配函数
    • i malloc()
    • ii calloc()
• 0x07 宏定义专题（待整理）

8进制与16进制

0x00 计算机原理

01 缓冲区(buffer)与缓存(cache)

buffer是内存的一部分
cache是CPU，磁盘等的一部分
简单来说就是buffer偏重于写，而cache偏重于读。

02 一个程序运行时的内存空间

栈区（stack）	由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等
堆区（heap）	一般由程序员分配释放(malloc)， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收
全局区（静态区）（static）	全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后由系统释放
文字常量区	一般常量就是放在这里的。不能被修改。 程序结束后由系统释放
程序代码区	存放函数体的二进制代码

03 ++与--的作用顺序

一般来说，++a表示先算++再算a，但是，如果表达式里出现了多次变量，如++a = a + (a-1)，情况就不确定了。在使用++和--时需谨慎。

0x01 输入专题

01 scanf

强烈推荐这篇博客，一定要去看看：scanf函数读取缓冲区数据的问题

1. scanf(" ")；如果双引号里面的空格可以跳过广义上的空格，等价于循环+getchar

2. 正则表达式

   参考博客

   • []内是匹配的字符。

   • ^表示求反集，当遇到非集合内的字符时立即终止输入。

   • %表示选择，%* 表示跳过，其后一定要有新的%语句，否则无法读入。

   • %,%*后面的是条件，比如%s，s是一个条件，表示任意字符。%3s又多了一个条件：只拷贝3个字符。 %[a-z]的条件稍微严格一些，输入的东西不但是字符，还得是一个小写字母的字符。
     ，也就是跳过满足条件的字符，

   • 注：%[a-b 0-9]能够读入空格。单个字符也可以直接写在中括号里面

3. fgets(c, n, fp) 与 gets 不同，第一、fgets 需要加最大输入长度n这个参量, 表示加了 \0 之后 fgets 能读入的最大长度。因此需要在读入的最末尾主动赋值为 \0 ，不必管是否有 \n，这样能保证数据没有多余的 \n

4. 对正文文件的fscanf 等函数大都和标准I/O下的函数用法一样。除了 fgets

02 sscanf

本质上与scanf相同，只不过将目标字符串当作stdin

同理还有sprintf

0x02 文件专题

01 fopen

1. fopen 必须要搭配文件指针使用，如 fp = fopen( , ) 而且得配合 fscanf 等等，但是在关闭文件之可以同时对文件和标准输入输出进行操作。

2. 文件打开一定要判断是否成功。如果不成功，可以使用 perror(const char *s) 它可将 上一个函数(一般是各个库函数) 发生错误的原因输出到标准设备(stderr)。参数s所指的字符串会先打印出,后面再加上错误原因字符串。

02 文本方式打开与二进制方式打开

C语言采用文本方式和二进制方式打开文件的区别分析

i. 区别

数据怎么在磁盘上写不是由文件打开方式决定的，而是由写函数决定的。数据怎么从磁盘上读也不是由文件打开方式决定的，而是由读函数决定的。
上面说的数据怎么写是指：一种类型的变量是怎么存的？比如int 12，可以直接存12的二进制码(4个字节)，也可以存字符‘1’，字符'2'.
数据怎么读的是指：我要读一个int变量，是直接读sizeof(int)个字节，还是一个字符一个字符的读，直到读到的字符不是数字字符。

这对应了两种函数

ii. 如何读写

1. fread 以二进制的方式读入，fscanf 以正文方式读入。
   fread 可以直接按几个字节为单位读，而 fscanf 则是把文章解释为字符串然后再读。

2. fread 返回值是成功读入的以size为单位长度的项数

iii. 判断末尾

首先说明一点，ASCII表有256个字符。

EOF是等于-1，但是 实际上文档末尾是没有EOF这个玩意的。EOF是读入函数的返回值。
在以文本方式打开的文件中，返回值为int，不会与ASCII(char类型)冲突。故EOF有效。
而在以二进制打开的文件中，要想读字符，就必须得用 sizeof(char) ，这样不可避免地就会出现 EOF 与ASCII冲突。此时就得用feof来判断。

feof ：若为末尾返回非零，若还没到就返回0。 返回非零的触发条件和 fgets等函数返回-1的条件相同

03 fseek 和 ftell

i ftell

原型如下

long ftell(FILE *stream);

它的返回值为long类型，只有一个参数为文件指针

ii fseek

原型如下

int fseek (FILE * stream, long int offset, int origin );

1. 它中间的那个参数是long类型，因此中间那个参数可以这样写：22L，L表示这个整数是long类型。
   需要注意的是，offset移动的量永远是字节数。 由于二进制文件和文本文件存储格式的区别 ，需要自己手动计算偏移量
2. 第三个参数只有三个值SEEK_SET表示文件开头，SEEK_CUR表示当前指针位置，SEEK_END表示文件末尾
3. 当offset是向文件尾方向偏移的时候，无论偏移量是否超出文件尾，fseek都是返回0，当偏移量超出文件尾的时候，文件指针是指向文件尾的。并不会返回偏移出错-1值。当offset是向文件头方向偏移的时候，如果offset没有超出文件头，fseek返回值为0.当offset超出文件头时，fseek返回出错-1值，文件指针不变还是处于原来的地址。

04 fscanf与fgets与\n

fscanf遇到\n和空格停止，但fgets会读进去。
建议用fgets去除\n，fgetc不一定行

0x03 变量专题

01 extern

extern a显式的说明了a的存储空间是在程序的其他地方分配的，在文件中其他位置或者其他文件中寻找a这个变量。

02 const

用const修饰的变量通常也叫常变量，因为这个变量有地址，有空间。只不过它的读写方式设定为了只读，这也就意味这只能通过赋初值的方式给它值。

	const（运行时概念）	define（编译时概念）
原理	常量声明	字符替换
谁来编译？	编译器	预编译器
空间	需要分配空间 （C与C++中const变量内存分配问题详解)）	不需要分配空间
安全检查	有类型区别，需要在编译阶段进行类型检查	没有数据类型的区别，没有类型安全检查
有无生命周期	有（当前函数）	无（全局）

（注：const在C语言中与在C++中的内存分配方式不同。此处讨论C语言的情况）

const修饰的全局变量，在常量区分配内存空间，不能通过变量地址来修改值；
const修饰的局部变量在栈区分配内存空间，可以通过变量地址来修改值

ii 与指针搭配

const的位置可以发生改变，但有可能含义就发生了变化

例如： const int * p 和 int const * p等价，表示 *p 不能改，
    而 int * const p 则表示 p 不能改。

如何记？
* 是右结合运算符，它若先和p结合，那const修饰的就是*p，否则const修饰的就是p

03 typedef

typedef基本用法
在一个定义 typedef <字符串> 中， <字符串> 中会出现一个未定义的类型名 Type_A
当你写：Type_A object; 的时候，它的含义就是：用 object去替换 <字符串> 中的 Type_A 。

例如：

typedef int int_array[4];
int_array object;

实际上是：用 object 替换 字符串 "int int_array[4];" 中的 int_array 得到的结果： int object[4];

又例如：

typedef void (*PU)(int a, char b);
PU pa;

实际上就是用 pa 替换 void (*PU)(int a, char b); 中的 PU 。

这也就是编译器处理tyepdef定义的原理。
typedef可以看作是定义了一个新的类型，这个类型在解释的时候按照以上规则定义变量。

typedef与结构体搭配也可以用上面的理论解释：

使用typedef关键字定义结构体类型	定义结构体类型的同时定义结构体类型变量
typedef struct student {  int age;  int height; }std; // std相当于struct student	struct student {  int age;  int height; }std1,std2; //定义了student数据类型的结构体和std1、 std2结构体变量

04 char有符号位

在x86平台上，默认有符号，但在arm平台上默认没符号。
保险起见，用 signed char

05 enum(枚举常量)

定义类似于结构体
相当于一次性定义多个常量。
用它定义变量没用

06 可变数组长度

老师可能讲的是在C语言中不能用变量作为数组的长度，但实际上， 哪怕是c89的标准，在满足一定条件时也是能够用变量作为数组长度的。

例如：

int len = 3;
char a[len];

在语法上是没有问题的。

尽管如此，我本人还是不推荐使用这种写法。

1. 这样写无法在定义的时候初始化。char a[len] = {0}就是错的。
2. 这样写只能作为局部变量，如果定义为全局变量就有问题。

0x04 指针专题

01 小知识点

1. 字符串常量有返回值，其返回值为首字母的地址

2. 数组名，是指向它的第一个一级成员的指针
   数组名取地址，是指向整个数组的指针

02 表述 *(p + 1) 与 p[1] 等价

本质是因为 [] 是下标运算符。 x[y] 等价于 *((x) + (y))

03 函数指针

为方便起见，C语言中可以将函数指针直接按函数调用的方式使用。比如func(u,v) 与(*func)(u,v) 等价

最常见的例子：qsort里面的cmp函数。cmp函数的名字是你自己定的，qsort在用你写的cmp的时候先给它一个别名。
这个过程就是函数A的地址通过一个函数指针的形参传递到另一个函数B内部，从而能够在内部调用。只要函数A格式与B里面的形参一样，A名字可以任何。
大大增加了程序的扩展性。

04 二维数组与二重指针

见此博客
具体原因是两者在内存中的分配不完全一样，二重指针更加分散一些
所以 char **p 和 char p[2][3] 之间不能相互传递参数

05 文件位置指针

对文本文件的读写也是指针实现的。

#include<stdio.h>
int main()
{
    FILE *fp, *dd;
    char x[100];
    fpos_t pos[10];
    long int pos2 = 0;
    int top = 0;
    int i ;
    
    fp = fopen("in.in","r");
    //puts("fd");
    dd = fp;
    while(feof(fp) == 0)
    {
	    fgetpos(fp, &pos[++top]);
	    fgets(x, sizeof(x) / sizeof(char), fp);
	    //pos2 = ftell(fp);
	    printf("pos[%d]=%ld",top, pos[top]);
	    puts(x);
	    //printf("pos2=%d\n", pos2);
	    //fseek(dd, pos2, SEEK_SET);
    }
    for(i = 1; i <= top; i++)
    {
	    fsetpos(dd, &pos[i]);
	    fgets(x, sizeof(x) / sizeof(char), dd);
	    printf("%d:", i);
	    puts(x);

    }
return 0;
}

0x05 结构体专题

结构体大小(sizeof)

sizeof计算结构体大小

没有成员的结构体占用的空间是1个字节。

偏移量

struct stru 
{  
		int a;  //start address is 0
		char b;  //start address is 4
		int c;  //start address is 8
};

偏移量指的是结构体变量中成员的地址和结构体变量地址的差。结构体大小等于最后一个成员的偏移量加上最后一个成员的大小。显然，结构体变量中第一个成员的地址就是结构体变量的首地址。

比如上面的结构体，第一个成员a的偏移量为0。第二个成员b的偏移量是第一个成员的偏移量加上第一个成员的大小（0+4）,其值为4；第三个成员c的偏移量是第二个成员的偏移量应该是加上第二个成员的大小（4+1）。

但在实际中，存储变量时地址要求对齐，编译器在编译程序时会遵循两条原则：
（1）结构体变量中成员的偏移量必须是成员大小的整数倍（0被认为是任何数的整数倍）
（2）结构体大小必须是所有成员大小的整数倍，也即所有成员大小的公倍数。

0x06 函数专题

01 qsort

第一个参数是地址，注意首项零的情况
第二个参数是个数
qsort在调用外部判断函数的时候，传入的参数是 数组元素的地址！ 。在自己写cmp函数的时候尤其要注意。
另外，指针在C语言中 指向的是被指元素的首地址

qsort默认从小到大排序，若cmp返回值大于0则交换，小于等于0不管。通常直接写return a - b;

一维的数组排序
int a[1000]
qsort(a,1000,sizeof(int),comp);

int comp(const void *a,const void *b)
{
  return *(int *)a-*(int *)b;
} 
-----------------------------------

字符数组排序
char a[1000][20];
qsort(a,1000,sizeof(char)*20,comp);
int comp(const void *a,const void *b)
{
   return strcmp((char *)a,(char *)b);
}
-----------------------------------

结构体排序
typedef struct str
{
   char str1[11];
   char str2[11];
}str;

str *strs;strs=(str *)malloc(sizeof(str)*10);
int compare(const void *a,const void *b)
{
  return strcmp(((str*)a)->str2,((str*)b)->str2);
}
qsort(strs,10,sizeof(str),compare); 

02 strlen()

返回值为无符号整形unsigned int。故如果参与减法运算会产生负数，需要强制类型转换

03 内存分配函数

i malloc()

功能	申请堆内存
所需头文件	#include<stdlib.h>
函数原型	void *malloc(size_t,size);
参数(size)	所申请的一块堆内存的大小，单位是字节
返回值	成功 - 指向分配好的堆内存的指针 失败 - NULL
malloc()分配给定大小（以字节为单位）的内存块，并返回一个指向块开头的指针。malloc()不会初始化分配的内存。如果在初始化之前我们尝试访问内存块的内容，那么我们将得到分段错误（或者可能是垃圾值）。

ii calloc()

功能	申请堆内存
所需头文件	#include<stdlib.h>
函数原型	void *calloc(size_t count,size_t size);
参数(count与size)	size ---- 所申请的一块堆内存的大小，单位是字节 count ---- 所申请的堆内存的块数，所有的内存块是连续分布的，无间隔的
返回值	成功 - 指向分配好的堆内存的指针 失败 - NULL
calloc()分配内存并将分配的内存块初始化为零。如果我们尝试访问这些块的内容，那么我们将得到 0。

0x07 宏定义专题（待整理）

宏定义详解