C 语言学习笔记之高级篇

0x00 Preface

适逢假期，走马观花地看完了参考里的三本书，另外仔细研读了《C、C++指针经验总结》，精辟的语言让我对指针方面的理解总算是登堂入室，相比之下，其他书长篇大论的论述，着实有些生涩难读，故大致将一些注意到的细节整理到该文，以作后期查阅，并勉强冠上“高级篇”的标题，往后有更深的理解再作补充吧。

0x01 Main body

• 一个函数如果使用了指针作为形参，那么在函数调用语句的实参和形参的结合过程中，必须保证类型一致，否则需要强制转换。

• 如果一个整型常量的第一个字符是数字 0，那么该常量将被视作八进制数。

• '' 引起的一个字符代表一个整数，"" 括起的一个字符代表一个指针。

• 一个‘L’的 NUL 用于结束一个 ACSII 字符串，两个‘L’的 NULL 用于表示什么也不指向（空指针）。

• 结构中允许存在位段、无名字段以及字对齐所需的填充字段。位段的类型必须是 int, unsigned int 或 signed int（或加上限定符）。至于 int 位段的值可不可以取负值则取决于编译器。

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  这个声明表示 “next是一个指针，它指向一个函数，该函数返回另一个指针，该指针指向一个类型为 char 的常量指针”。

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• 把 typedef 看成是一种彻底的“封装”类型；可以用其他类型说明符对宏类型名进行扩展；在连续几个变量的声明中，用 typedef 定义的类型能够保证声明中所有的变量均为同一种类型，而用 #define 定义的类型则无法保证。

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• 动态库文件的扩展名是 “s”，静态库文件的扩展名是 “a”

• 堆中的所有东西都是匿名的，不能按名字直接访问，只能通过指针间接访问。

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• 从堆中获取内存的惟一办法就是通过调用 malloc、calloc、realloc 库函数

  • calloc 在返回指针之前先把分配好的内存的内容都清空为零
  • realloc 改变一个指针所指向的内存块的大小，可扩大可缩小，它经常把内存拷贝到别的地方然后将指向新地址的指针返回给你

• 堆经常会出现两种类型的问题：

  • 内存损坏：释放或改写仍在使用的内存
  • 内存泄漏：未释放不再使用的内存

• 二维数组不能直接传递给函数，更多维数组必须把它分解为几个维数更少的数组。

• 从逻辑上删除一段代码：特别是代码内部有注释，注释不能嵌套！

  #if 0
  	statements
  #endif

• 假如这个程序的源代码由几个源文件所组成，那么使用该函数的源文件都必须写明该函数的原型。把原型放在头文件中并使用 #include 指令包含它们，可以避免由于同一个声明的多份拷贝而导致的维护性问题。

• 数组参数是以引用形式调用的，即传址调用；标量和常量是按值传递的，即传值调用。在函数中对标量参数的任何修改都会在函数返回时丢失，因此，被调用函数无法修改调用函数以传值形式传递给它的参数。然而，当被调用函数修改数组参数的其中一个元素时，调用函数所传递的数组就会被实际地修改。

• gets() 丢弃换行符，在该行末尾存储一个 NUL 字节（一个 NUL 字节是指字节模式为全 0 的字节，类似 ‘\0’ 这样的字符常量）然后，gets() 返回一个非 NULL 值，表示该行已被成功读取。当 gets() 被调用但事实上不存在输入行时，它就返回 NULL 值，表示它到达了输入的末尾（文件尾）。

• 字符串就是一串以 NUL 字节结尾的字符。NUL 作为字符串终止符，它本身并不被看作是字符串的一部分。字符串常量就是双引号括起来的一串字符。

• 当 scanf() 对输入值进行转换时，它只读取需要读取的字符。这样该输入行包含了最后一个值的剩余部分仍会留在那里，等待被读取。while 循环将读取并丢弃这些剩余的字符。

  while((ch = getchar()) != EOF && ch != '\n')

• 如果输入中不再存在任何字符，函数就会返回常量 EOF（在 stdio.h 中定义），用于提示文件的结尾。EOF 需要的位数比字符型值所能提供的位数要多，这也是 getchar 返回一个整型值而不是字符值的原因。然而，把 getchar 的返回值首先存储于 ch 中将导致它被截短。

• 如果一个多字节字符常量的前面有一个 L，那么它就是宽字符常量，如 L’abc’

• 当一个字符串常量出现于一个表达式中时，表达式所使用的值就是这些字符所存储的地址，而不是这些字符本身。你不能把字符串常量赋值给一个字符数组，因为字符串常量的直接值是一个指针。

• signed 一般只用于 char 类型，因为其他整型类型在缺省情况下都是有符号数。

• 变量的缺省存储类型取决于它的声明位置。凡是在任何代码块之外声明的变量总是存储于静态内存中，即不属于堆栈的内存。对于这类变量，你无法为它们指定其他存储类型。

• 在代码块内部声明的变量的缺省存储类型是自动的，即它存储于堆栈中。如果加上 static，可以使它的存储类型从自动变为静态。

• 函数形参不能声明为静态，因为实参总是在堆栈中传递给函数，用于支持递归。

• 当 static 用于函数定义时，或用于代码块之外的变量声明时，它用于修改标识符的外部链接属性，但只能在声明它们的源文件中访问；当它用于代码块内部的变量声明时， 它用于修改变量的存储类型，从自动变量修改为静态，用这种方式声明的变量在程序执行之前创建，并在程序的整个执行期间一直存在，而不是每次在代码块开始执行时创建，在代码块执行完毕后销毁。

• 

• 前缀后缀操作符的结果不是被它们所修改的变量，而是变量值的拷贝。

• || && 操作符具有短路求值性质，如果表达式的值根据左操作数可决定，就不再对右操作数求值；| & 两边的操作数都要进行求值。

• 连续赋值中各个变量的长度不一。

• C 可以用于设计和实现抽象数据类型 ADT，它可以限制函数和数据定义的作用域。这个技巧也被称为黑盒设计。通过 static 实现限制对那些并非接口的函数和数据的访问。

• strlen 的结果是个无符号数，下面两等式不相等；如果把 strlen 的返回值强制转换为 int，就可以消除这个问题。

  if(strlen(x) >= strlen(y))...
  if(strlen(x) - strlen(y) >= 0)...

• 此时 sim 相当于类型名而不是结构标签。

  typedef struct{
  	int a;
  }sim;
  
  sim x;

• 对边界要求最严格的成员首先出现，对边界要求最弱的成员最后出现。这种做法可以最大限度地减少因边界对齐而带来的空间损失。(offsetof 宏)

• 把位段成员显式地声明为 signed int 或 unsigned int，位段是不可移植的，使源代码中位的操作表达得更为清楚。

• 如果操作系统无法向 malloc 提供更多的内存，就返回一个 NULL 指针，因此需要检查返回值。

• 动态分配的内存必须整块一起释放。但是，realloc 函数可以缩小一块动态分配的内存，有效地释放它尾部的部分内存。

• 定义域错误：如果一个函数的参数不在该函数的定义域之内；
  范围错误：如果一个函数的结果值过大或过小，无法用 double 类型表示。

• 堆栈帧：一个函数分成三个部分：函数序（prologue）、函数体（body）和函数跋（epilogue）。

  • 函数序用于执行函数启动需要的一些工作，例如为局部变量保留堆栈中的内存。
  • 函数体是用于执行有用工作的地方。
  • 函数跋用于在函数即将返回之前清理堆栈。

• 引用型定义

  void add(int a, int b, int &c){
  	c = a + b;
  }

  对比转换：

  int ret = 0;
  void getRet(int &r){
  	++r;
  }
  调用：getRet(ret);

  plain C（纯 C 环境）

  int ret = 0;
  void getRet(int *r){
  	++(*r);
  }
  调用：getRet(&ret);

0x02 Reference

《C陷阱与缺陷》
《C专家编程》
《C和指针(第二版)》

0x03 Postscript

跟着这篇 文章 假期继续看了几本 C 进阶的书，实话说这个过程相当枯燥，而且很多东西还不曾实战过，所以只是加深了一遍概念，但整体而言对 C 的理解还是有了一定的进步，我一直坚信看过的那些书既然被奉为经典，必然有它的闪光之处，也许目前的学习效率有点低下，但在大学这个宝贵的人生阶段，不就应该多尝试，多踩坑，毕竟我们多是普通人，纵使偶遇大佬指点一二，少走些许弯路，终归还是要靠自己稳扎稳打，方能一步一个脚印地走出属于自己的路，愿诸君共勉！