C语言基础要点

C语言基础

• C语言基础
  • C程序编译过程
    • C程序编译步骤
    • 汇编语言
    • 32关键字
    • 数据类型
    • 常量
    • size程序
    • 类型限定
    • goto语句
    • 指针
    • 指针和字符串
    • 作用域
    • 函数
    • 内存
    • 进程内存结构
    • 可执行文件结构
    • 内存处理常见问题
    • 联合体
    • 文件指针

C程序编译过程

C程序编译步骤

• 预处理：宏定义展开、头文件展开、条件编译等，同时将代码中的注释忽略，此处不检验语法
• 编译：检验语法，将处理后的文件生成汇编文件
• 汇编：将汇编文件生成目标文件（二进制文件）
• 链接：C语言编写的程序需要依赖各种库，所以编译之后还需要把库链接到最终的可执行程序中

例子（gcc编译过程）:

• 分步编译

  预处理：gcc -E hello.c  -o hello.i
  编译：  gcc -S hello.i  -o hello.s
  汇编：  gcc -c hello.s  -o hello.o
  链接：  gcc    hello.o  -o hello
  

  选项	功能
  -E	只进行预处理
  -S	只进行预处理和编译
  -c	只进行预处理、编译和汇编
  -o <filename>	指定生成的输出文件名<filename>

• 简化编译

    gcc hello.c -o hello
  

  不带选项，直接源文件编译为可执行文件（二进制文件）

汇编语言

一些汇编语言的操作符

操作符	作用
mov	移动
add	添加
push	压栈
pop	出栈
call	调用

eax 32位寄存器

32关键字

• 数据类型关键字（12）

  • unsigned, signed
  • short, int, long, float, double, char
  • struct, union, enum
  • void

• 存储类型关键字（5）

  • auto, static, register, extern, const

• 控制语句关键字（12）

  • if, else, switch, case, default
  • for, while, do
  • break, continue
  • goto, return

• 其他关键字（3）

  • sizeof
  • typedef
  • volatile

数据类型

• 基本类型

  • 整型：short, int, long
  • 字符型：char
  • 实型【浮点型】：float,double

• 构造类型

  • 数组类型
  • 结构类型：struct
  • 联合类型：union
  • 枚举类型：enum

• 指针类型

常量

常量创建的两种方法

• define宏定义

    #define 标识符 替换列表
  

  define定义的宏在编译后就不存在了【进行了宏展开】,它不占用内存,因为它不是变量

• const修饰变量

  • const 是 constant 的缩写，意思是“恒定不变的”
  • 用 const 定义的变量的值是不允许改变的，即不允许给它重新赋值，即使是赋相同的值也不可以

  本质上是变量，只不过值是不允许改变的，所以叫常变量

    const 数据类型 变量名;
  

  用 const 修饰的变量，无论是全局变量还是局部变量，生存周期都是程序运行的整个过程

const VS define

1. define是预编译指令，而const是普通变量的定义

   • define定义的宏是在预处理阶段展开的
   • const定义的只读变量是在编译运行阶段使用的

2. const定义的是变量，而define定义的是常量

   • define定义的宏在编译后就不存在了，它不占用内存，因为它不是变量，系统只会给变量分配内存
   • const定义的常变量本质上仍然是一个变量，具有变量的基本属性，有类型、占用存储单元
   • 可以说，常变量是有名字的不变量，而常量是没有名字的。有名字就便于在程序中被引用，所以从使用的角度看
   • 除了不能作为数组的长度，用const定义的常变量具有宏的优点，而且使用更方便

因为const定义的对象有数据类型，而宏定义的对象没有数据类型。所以编译器可以对前者进行类型安全检查，而对后者只是机械地进行字符替换，没有类型安全检查。这样就很容易出问题，即“边际问题”或者说是“括号问题”

结论：所以编程时在使用const和define都可以的情况下尽量使用常变量来取代宏

补充：const 可以通过指针变相修改【C可以，C++不行】

const int num = 520;
int *p = #
p = 1314;

size程序

类型限定

extern 声明变量，在变量未赋值前不占用空间

const 定义常变量【存储值不能修改的变量】

volatile 防止编译器优化代码

register 定义寄存器变量

goto语句

goto语句原则供参考

• 使用goto语句只能goto到同一函数内

• goto的始与终

  • 应是函数内一段小功能的结束处

  • 函数内另外一段小功能的开始处　　

• 不能从一段复杂的执行状态中的位置goto到另外一个位置

• 应该避免像两个方向跳转

指针

• 野指针

  指针变量指向一个未知的空间【无法确定其内容的空间】

  操作系统将0~255作为系统占用空间，不允许访问操作

• 空指针

  空指针是指内存空间编号为0的空间

• 万能指针

  万能指针可以接收任意类型变量的内存地址

  注意：如果需要改变变量值，需要转换对应类型

指针和字符串

char str[] = "hello world"; // 栈区字符串
char* ptr = "hello world";  // 数据区常量区字符串

// ch[2] = 'm'; // 通过
// p[2] = 'm';  // err
// *(p + 2) = 'm';  // err

作用域

变量类型	作用域	生命周期	存储位置
局部变量	函数内部	到函数结束	栈区
全局变量	项目中所有文件	到程序销毁	数据区
静态局部变量	函数内部	到程序销毁	数据区
静态全局变量	定义所在文件中	到程序销毁	数据区

函数

全局函数和静态函数

• 在C语言中默认全部是全局函数，使用关键字static可以将函数声明为静态
• 声明为静态意味着只能在创建函数的文件中使用

内存

• 代码区【text】

  • 可执行文件的二进制代码（函数）

  共享，只读

• 数据区【全局区静态区】

  • 未初始化数据区【bss】
  • 初始化数据区【data】
  • 文字常量区【data】

• 栈区【stack】

  系统为每一个程序分配一个临时空间

  • 局部变量，函数信息，函数参数，数组...

  栈区大小为：1M

  • 可扩展【windows 10M】【Linux 16M】

• 堆区【heap】

  存储大型数据【图片，音乐，视频】

  • 操作需求：

    • 手动开辟 malloc

    • 手动释放 free

  用于动态内存分配

进程内存结构

高地址 ↓

• 栈区【向下增长】
• 堆区【向上增长】
• 未初始化全局变量【BSS区，用零初始化】
• 已初始化全局变量、静态变量、常量数据【数据区】
• 可执行代码【代码区】

低地址 ↑

可执行文件结构

• 未初始化全局变量【BSS区，用零初始化】
• 已初始化全局变量、静态变量、常量数据【数据区】
• 可执行代码【代码区】

内存处理常见问题

• 数组下标越界

• 堆空间开辟野指针

  • int* p = (int*)malloc(0);
  • int* p = (int*)malloc(10); // 与整型不符，10/4

• 堆空间不允许多次释放【空指针可以】

• 开辟所用指针迷失，释放出错

联合体

• 共用体占用的内存应足够存储共用体中最大的成员
• 同一时间只使用一个变量【以最后一次赋值为基准】

文件指针

typedef struct {

    short           level;      // 缓冲区“满”或者“空”的程度
    unsigned        flags;      // 文件状态标志
    char            fd;         // 文件描述符
    unsigned char   hold;       // 如无缓冲区不读取字符
    short           bsize;      // 缓冲区的大小
    unsigned char   *buffer;    // 数据缓冲区的位置
    unsigned        ar;         // 指针，当前指向
    unsigned        istemp;     // 临时文件，指示器
    short           token;      // 用于有效性的检查

} FILE;