这篇是学习笔记, 因为我决定最近专门重新学习一下C语言.
经常有人说自己入门C语言时觉得C语言很简单, 不到一个月就能入门, 但用久了会觉得C语言很难, 觉得自己还没有入门. 而我现在觉得当时速成的C语言已经全部不记得了... 虽然我目前并没有使用C的需求, 但总是看到各种C系代码, 一直头疼也不是办法, 不如温故而知新, 再次"速成"一下.
语句与行
C语言我感觉对格式要求蛮宽松的, 可以一行多个语句 (每个语句必须以;结尾), 也可以跨行写语句(在行末写\折行), 不像python对缩进都有严格要求.
🌟 代码风格的话我只认VS风, 就是Visual Studio格式化出来的样式. 是的我是大括号换行派!
💡 要注意的是预编译指令必须一行不能写多个语句, 但可以折行.
注释
有两种方式
推荐的方式
👇这种注释可以跨行写, 也可以在行内写
1 |
|
💡值得一提的是只要出现 /* 就会被识别为注释的开始, 如果想把y除z指向的内存的值赋给x写成下面这样是不行的.
1 | x = y/*z |
但这个问题也很好解决, 用空格或括号就能解决.
1 | x = y / *z |
不推荐的方式
这样只能单行注释
1 | code // comment |
❗️要注意这种注释方式是借鉴自C++, 在C99中才被标准化, 而目前使用最广泛的是C89标准, 也就是说不使用是比较保险的.
内存
C语言对内存的操作似乎很多, 也很注重内存管理.
C语言为内存的分配和管理提供了几个函数. 这些函数可以在 <stdlib.h> 头文件中找到.
void *malloc(size_t size) 分配一块size大小的内存
void *calloc(size_t num, size_t size) 分配一块储存了一个num长, 每个元素 size字节的内存并将所有位初始化为0
void *realloc(void *ptr, size_t size) 重新分配内存, 把内存扩展到 newsize
void free(void *ptr) 释放ptr所指向的内存
💡 malloc是memory allocate, realloc是reallocate, calloc不知道是啥.
段与栈与堆
段 (segmentation)是指二进制可执行文件内的区域,所有某种特定类型信息被保存在里面.可以用size命令得到可执行文件中各个段的大小. 正文段 (Text Segment)用于储存指令, 数据段 (Data Segment)用于储存已初始化的全局变量, BSS段 (BSS Segment)用于储存未赋值的全局变量所需的空间.
调用栈并不储存在可执行文件中,而是在运行时创建.调用栈所在的段称为堆栈段(Stack Segment). 和其他段一样, 堆栈段也有自己的大小, 不能被越界访问, 否则就会出现段错误 (Segmentation Fault). 这种情况叫栈溢出.
栈空间有多大和操作系统相关. 在Linux中, 栈大小是由系统命令ulimit指定的, 例如 ulimit -a显示当前栈大小, 而ulimit -s 32768将把栈大小指定为32MB. 但在Windows 中, 栈大小是储存在可执行文件中的. 使用gcc可以这样指定可执行文件的栈大小: gcc -Wl,--stack=16777216, 这样栈大小就变为16MB
💡 栈溢出不一定是递归调用过多导致的, 也可能是局部变量太大. 因此较大的数组建议储存为全局变量.
栈是由编译器在需要时分配的, 不需要时自动清除的变量存储区. 里面的变量通常是局部变量, 函数参数等. 堆是由malloc()函数分配的内存块,内存释放由程序员手动控制, 在C语言由free()完成.
数组
较大的数组应在main函数之外声明.
memset(a, 0, sizeof(a))能方便地把数组a清零,这个函数在string.h里.
用strcpy(a, b), strcmp(a, b), strcat(a, b)来执行“赋值”、“比较”和“连接”操作, 这三个函数也在 string.h中
字符串
C语言中的字符串是以“\0”结尾的字符数组
不同操作系统的回车换行符是不一致的. Windows是“和“”两个字符,Linux是“”,而 MacOS是“. 如果在Windows下读取Windows文件, fgetc和getchar会把“"吃掉”, 只剩下“”; 但如果要在Linux下读取同样一个文件, 它们会忠实地先读取“, 然后才是“”.
很有意思的一个小问题: "5", '5' 和 5 有什么区别?
"5"是一个字符串, '5'是一个字符常量, 5是一个数字常量
指针
用int* a声明的变量a是指向int型变量的指针. 赋值a = &b的含义是把变量b的地址存放在指针a中, 表达式a代表a指向的变量, 既可以放在赋值符号的左边(左值), 也可以放在右边 (右值) 注意: a是指“a指向的变量”, 而不仅是“a指向的变量所拥有的值”. 理解这一点相当重要. 例如, a = a + 1就是让a指向的变量自增1. 甚至可以把它写成(a)++. 注意不要写成a++, 因为++运算符的优先级高于取内容运算符 *, 实际上会被解释成*(a++).
指针的运算
- 一个指针变量加/减一个整数是将该指针变量的原值(是一个地址)和它指向的变量所占用的内存单元字节数相加或相减.
- 两个指针变量间可以做减法, 但前提是这两个指针是指向同一个数组的元素. 两指针变量差是两个指针之间的元素个数
- 如果两指针变量指向同一数组的元素, 他们可以进行比较运算. 另外所有指针都可以和 NULL进行相等/不想等比较.
预处理
宏定义
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宏名一般为大写, 以下划线连接单词.
看了网上资料我感觉在C中宏定义主要是以下作用
增加代码抽象性
用宏定义替代magic number, 或者嵌入式中一些寄存器的位操作, 一方面增强代码可读性 (不像魔数让人不明所以, 而寄存器的位操作也很不直观), 一方面增强代码可移植性 (比如从一种单片机移植到另一种单片机, 只需更改宏定义即可)
防止重复定义
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在头文件里用这样的语句来防止头文件被重复引用. 有一些头文件被重复引用会增加编译器工作, 降低编译效率, 而有一些头文件被重复引用会引起冲突 (比如如果头文件里定义了全局变量, 会发生重复定义错误).
控制代码编译
通过Makefile控制编译选项.
还能像轮子哥这样当模板用.
❗️虽然宏定义的好处不少, 但除了以上情况尽量少用尽量不用宏定义, 因为这会让开发者看到的代码与编译器看到的代码不同, 容易导致想不到的问题.
调试技巧
调试时重点关注两方面: 当前行的跳转, 变量的变化
循环结构程序设计中最常见的两个问题: 算术运算溢出, 程序效率低下
变量在未赋值之前的值是不确定的.
gcc与gdb命令简记
gcc
常用选项:
| name_of_option | 我猜的全名 | 含义 |
|---|---|---|
| -o [filename] | output | 指定输出文件名 |
| -g | gdb | 生成调试用的符号表 |
| -Wall | warning all | This enables all the warnings about constructions that some users consider questionable, and that are easy to avoid (or modify to prevent the warning), even in conjunction with macros. |
| -lm | link math.h | 链接math.h. C++编译器会自动链接, 但C的代码使用了math.h却不启动这个选项很可能出错 |
| -ansi | ANSI | 检查代码是否符合ANSI标准 (常与-Wpedantic连用) |
| -Wpedantic | warning pedantic | Issue all the warnings demanded by strict ISO C and ISO C++; reject all programs that use forbidden extensions, and some other programs that do not follow ISO C and ISO C++. For ISO C, follows the version of the ISO C standard specified by any -std option used. |
| -O1, -O2, -O3 | optimize | 开启速度优化. 开启后编译出的程序比直接编译出的程序快, -O2比-O1快, -O3比-O2快, 但为了避免优化误解代码含义, 在算法比赛中推荐-O2. 当然如果程序十分规范就没有这种担心. |
| -DXX | define XX | 在编译时定义XX符号 (此处XX是随意什么大写单词的意思), 位于#ifdef XX和#endif中间的语句会被编译 |
gcc与g++
gcc到底能不能编译C++程序?
在某种程度上gcc和g++都可以编译 .cpp 后缀的程序, 但是gcc命令不能自动和 C++程序使用的库链接. gcc把后缀为 .c 的当作是C程序,而g++将其当作C++程序. 两者都会将后缀为 .cpp 的程序视作C++程序, 要注意虽然C++是C的超集,但是两者对语法的要求是有区别的, C++的语法规则更加严谨一些. 编译阶段, g++会调用gcc,因为 gcc命令不能自动链接C＋＋库, 所以通常用g++来完成链接, 统一起见,干脆编译和链接统统用g++了, 这就给人一种错觉, 好像cpp程序只能用g++似的.
gdb
💡执行gdb时加选项-q (quiet)可以去掉进入gdb开头的废话.
常用命令:
| 命令 | 全名 | 含义 |
|---|---|---|
| l | list | 列出十行代码. 但可以通过set listsize来更改显示多少行, 用show listsize能查看listsize. l后可以接行号, 函数名 |
| r | run | 开始运行程序 |
| b | break | 设置断点, b后接行号或函数名 |
| c | continue | 继续运行. 要注意在断点处停下后用c继续而不是r |
| n | next | 下一行 |
| s | step | 与n的区别是n会执行完本行语句, 而有函数调用时s会停在函数内 |
| u | until | 执行到指定行号或者指定函数的开头 |
| i | info | 显示各种信息. 如i b显示所有断点,i disp显示display,而i lo显示所有局部变量 |
| disp | display | 把一个表达式设置为display, 当程序每次停下来时都会显示其值 |
| cl | clear | 取消断点, 和b的格式相同. 如果该位置有多个断点, 将同时取消 |
| cond | condition | 用来设置条件断点 |
| ig | ignore | 设置记次断点, count次以前不停止 |
| wa | watch point | watch a(简写为wa a)可以在变量a修改时停下,并显示出修改前后的变量值 |
| aw | all watch point | 读写时都停下 |
| rw | read watch point | 被读取时停下 |
| q | quit | 退出gdb |
