C核心 那些个关键字

概述 - C语言老了

　　目前而言(2017年5月12日) C语言中有 32 + 5 + 7 = 44 个关键字. 具体如下 O(∩_∩)O哈哈~

-> C89关键字

char	short	int	unsigned
long	float	double	struct
union	void	enum	signed
const	volatile	typedef	auto
register	static	extern	break
case	continue	default	do
else	for	goto	if
return	switch	while	sizeof

-> C99新增关键字

_Bool

_Complex

_Imaginary

inline

restrict

-> C11新增关键字

_Alignas

_Alignof

_Atomic

_Generic

_Noreturn

_Static_assert

_Thread_local

下面容我细细分析起具体用法.(存在平台差异, 有问题特别欢迎评论补充, 这就相当于一个关键字字典)

C89 32个关键字

1) char

解释:

　　声明变量的时候用! char占1字节, 8bit. 多数系统(vs or gcc)上是有符号的(arm 上无符号), 范围是[-128, 127].

在工程项目开发中推荐用

#include <stdint.h>

int8_t   -> signed char
uint8_t  -> unsigned char

扯淡一点, 程序开发最常遇到的就是自解释问题. 鸡生蛋, 蛋生鸡. 后面再分析 signed 和 unsigned

演示:

#include <stdio.h>

char c;
c = getchar();
rewind(stdin);
printf("c = %d, c = %c.\n", c);

2) short

解释:

　　声明变量的时候用! short 占2字节, 为无符号的. 默认自带signed. 范围[-2^15, 2^15 - 1] 2^15 = 32800.

推荐使用 int16_t or uint16_t 类型.

演示:

short port = ;
printf("port = %d.\n", port);

3) int

解释:

　　声明变量的时候用! int 声明的变量, 占4字节, 有符号. 范围 [-2^31, 2^31-1].

推荐用 int32_t 和 uint32_t类型开发. 方便移植

演示:

int hoge = ;
printf("hoge = %d.\n", hoge);

4) unsigned

解释:

　　变量类型修饰符! 被修饰的变量就是无符号的.范围 >= 0.  unsigned 只能修饰整型的变量.

当然当你用这个修饰变量的时候. 再使用 - 和 -- 运算的时候一定要小心

演示:

unsigned int i = ;          // 正确
unsigned short s = ;        // 正确
unisgned float f = 0.11f;    // 错误

5) long

解释:

　　声明变量的时候用!长整型 x86上四字节, x64上8字节. 一定不比int字节数少.  C99之后出现long long类型8字节.

演示:

    long l = ;
    long long ll = l;
    printf("l = %ld, ll = %lld.\n", l, ll);

6) float

解释:

　　声明变量的时候用! 四字节. 精度是6-7位左右.  详细精度可以看 float与double的范围和精度

演示:

float f = -0.12f;        // 四字节
long float lf = ;       // 八字节 等同于 double, 不推荐这么写

7) double

解释:

　　声明变量的时候用!八字节,精度在15-16位左右.有的时候压缩内存用float代替.

演示:

double d = 2e13;               // 8字节
long double ld = -0.99;        // x86也是8字节, 不推荐这么用
long long double lld = ;     // 写法错误, 不支持

8) struct

解释:

　　定义结构体, 这个关键字用法广泛, 是大头. c 的重要思路就是面向过程编程. 撑起面向过程的大头就是结构体.

struct 就是定义结构的东西, 可以看看下面演示

演示:

// 普通结构体定义
struct node {
    int id;
    struct node * next;
};

struct node node = { , NULL };

// 匿名结构定义
struct {
   int id;
   char * name;
} per = { , "王志" };

9) union

解释:

　　定义公用体, 用法很花哨. 常在特殊库函数封装中用到.技巧性强

演示:

// 普通定义
union type {
    char c;
    int i;
    float f;
};

union type t = { .f = 3.33f };

// 匿名定义
union { ... } t = { .... };

// 类型匿名定义
struct cjson {
    struct cjson * next;     // 采用链表结构处理, 放弃二叉树结构, 优化内存
    struct cjson * child;    // type == ( _CJSON_ARRAY or _CJSON_OBJECT ) 那么 child 就不为空

    unsigned char type;      // 数据类型和方式定义, 一个美好的意愿
    char * key;       // json内容那块的 key名称
    union {
        char * vs;    // type == _CJSON_STRING, 是一个字符串
        double vd;    // type == _CJSON_NUMBER, 是一个num值, ((int)c->vd) 转成int 或 bool
    };
};

再来一种 union用法, 利用内存对齐.

//12.0 判断是大端序还是小端序,大端序返回true
inline bool
sh_isbig(void) {
    static union {
        unsigned short _s;
        unsigned char _c;
    } _u = {  };
    return _u._c == ;
}

还有很久以前利用union 实现内存字节对齐, 太多了. 每个关键字用法, 确实很多, 很意外.

10) void

解释:

　　这个是空关键字. 用法很多. 也是我最喜欢的关键字. 用在函数声明中, 类型定义中.

演示:

// 函数声明
extern void foo();

// 函数参数约束
extern void foo(void);   // ()中加了void表示函数是无参的, 否则是任意的

// 万能类型定义, 指针随便转
void * arg = NULL;

11) enum

解释:

　　枚举类型, C中枚举类型很简陋. 其实就相当于一种变相的INT宏常量. 估计这也许也是 INT宏常量和枚举并存的原因.

演示:

//
// flag_e - 全局操作基本行为返回的枚举, 用于判断返回值状态的状态码
// >= 0 标识 Success状态, < 0 标识 Error状态
//
typedef enum {
    Success_Exist    = +,           //希望存在,设置之前已经存在了.
    Success_Close    = +,           //文件描述符读取关闭, 读取完毕也会返回这个
    Success_Base     = +,           //结果正确的返回宏

    Error_Base       = -,           //错误基类型, 所有错误都可用它, 在不清楚的情况下
    Error_Param      = -,           //调用的参数错误
    Error_Alloc      = -,           //内存分配错误
    Error_Fd         = -,           //文件打开失败
} flag_e;

枚举变量完全可以等同于 int 变量使用, 枚举值等同于宏INT常量使用. 枚举的默认值是以1位单位从上向下递增.

12) signed

解释:

　　变量声明类型修饰符. 有符号型, 对比 unsigned 无符号型. 变量声明默认基本都是 signed, 所以多数别人就省略了.

演示:

signed int piyo = 0x1314520;
signed char * str = u8"你好吗";

当然了, 平时不需要刻意加. 会让人嫌麻烦. O(∩_∩)O哈哈~

13) const

解释:

　　const修饰的变量表示是个不可修改的量. 和常量有点区别. 可以简单认为 const type val 是个只读的.

演示:

// 声明不可修改的量
const int age = ;

// 修饰指针
const int * pi = NULL;         // *pi 不能修改指向变量
int * const pt = NULL;         // pt 不能指向新的指针
const int * const pc = NULL;   // *pc 和 pc 都不能动

其实在c中基本没有什么改变不了的. 全是内存来回搞, 软件不行硬件~~

14) volatile

解释:

　　声明变量修饰符, 可变的. 当变量前面有这个修饰符. 编译器不再从寄存器中取值, 直接内存读取写入. 保证实时性.

常用在多线程代码中.

演示:

// 具体轮询器
struct srl {
    mq_t mq;                 // 消息队列
    pthread_t th;            // 具体奔跑的线程
    die_f run;               // 每个消息都会调用 run(pop())
    volatile bool loop;      // true表示还在继续
};

以后使用loop的时候, 其它线程修改, 当前线程也能正确获取它的值.

15) typedef

解释:

　　类型重定义修饰符. 重新定义新的类型.

演示:

// 声明普通类型
typedef void * list_t;

// 声明不完全类型, 头文件中不存在struct tree
typedef struct tree * tree_t;

16) auto

解释:

　　变量类型声明符, auto变量存放在动态存储区，随着生命周期{开始 }结束而立即释放.存放在栈上.

默认变量都是auto的. 基本都是不写, 除非装逼!

演示:

{
    // 生存期开始
    int hoge = ;
    auto int piyo = ;
    // 生存期结束
}

不要用生命周期结束的变量, 存在各种意外.

17) register

解释:

　　变量修饰符,只能修饰整形变量.表示希望这个变量存放在CPU的寄存器上.现代编译器在开启优化时候,

能够一定程度上默认启用register寄存器变量.

演示:

#include <limits.h>

register int i = 0;
while (i < INT_MAX) {

   ++i;
}

由于CPU寄存器是有限的, 有时候你哪怕声明的寄存器变量也可能只是普通变量. printf("&i = %p\n", &i) 这种用法是非法.

寄存器变量不能取地址.

18) static

解释:

　　static 用法很广泛. 修饰变量, 表示变量存在于静态区, 基本就是全局区. 生存周期同系统生存周期.

static修饰的变量作用域只能在当前文件范围内. 可以看成上层语言的private. 除了auto就是static.

static修饰函数表示当前函数是私有的,只能在当前文件中使用. 更加详细的看演示部分.

演示:

// 修饰全局变量, 只对当前文件可见
static int _fd = ;

// 修饰局部变量, 存储在全局区, 具有记忆功能
{
    static int _cnt = ;
}

// 修饰函数, 函数只能在当前文件可见
static void * _run(void * arg) {
   ......
   return arg;
}

//
// C99之后加的static新用法, 编译器优化
// static 只能修饰函数第一维,表示数组最小长度, 方便编译器一下取出所有内存进行优化
//
int sum(int a[static ]) { ... }

19) extern

解释:

　　extern 关键字表示声明, 变量声明, 函数声明.  奇葩的用法很多.

演示:

// 声明引用全局变量
extern int g_cnt;

// 声明引用全局函数
extern int kill(int sig, int val);

当然有时候extern不写, 对于变量不行会出现重定义. 对于函数是可以缺省写法. 再扯一点

// extern 主动声明, 希望外部可以调用
extern int kill(int sig, int val);

// extern 缺省,不推荐外部调用
int kill(int sig, int val);

20) break

解释:

　　结束语句. 主要用于循环的跳转, 只能跳转到当前层级. 也用于switch 语句中, 跳出switch嵌套.

演示:

for(;;) {
   // 符合条件跳转
   if(six == )
       break;
}

// break 跳出while循环
int i = ;
while(i < ) {
   if(i == )
      break;
} 

break用法主要和循环一块使用, 还有do while. 但只能跳转当前层循环.

21) case

解释:

　　switch 语句中分支语句. 确定走什么分支.

演示:

// case 普通用法 和 break成对出现
switch ((c = *++ptr)) {
case 'b': *nptr++ = '\b'; break;
case 'f': *nptr++ = '\f'; break;
case 'n': *nptr++ = '\n'; break;
case 'r': *nptr++ = '\r'; break;
case 't': *nptr++ = '\t'; break;
}

多扯一点, 对于case相当于标记点. switch 中值决定case跳转到哪里.再一直往下执行, 遇到break再结束switch嵌套.

22) continue

解释:

　　跳过此次循环. 直接进行条件判断操作. for 和 while 有些局别. for 会执行第三个后面的语句.

演示:

// for 循环 continue
for(int i = ; i < ; ++i) {
    if(i %  == )
         continue;

     // 上面continue 调到 ++i -> i < 20 代码块
}

23) default

解释:

　　switch 分支的默认分支, 假如case都没有进入那就进入default分支. default 可以省略break. c 语法中可行.

演示:

uint32_t
skynet_queryname(struct skynet_context * context, const char * name) {
    switch(name[]) {
    case ':':
        return strtoul(name+,NULL,);
    case '.':
        return skynet_handle_findname(name + );
    default:
        skynet_error(context, "Don't support query global name %s",name);
    }
    return ;
}

24) do

解释:

　　do 循环. 先执行循环体, 后再执行条件判断.

演示:

register i = ;
do {
    if(i %  == )
           continue;

    printf("i = %d.\n", i);   

} while(++i < );

do while 循环有时候可以减少一次条件判断. 性能更好, 代码更长.

25) else

解释:

　　else 是 if 的反分支. 具体看演示

演示:

#include <stdbool.h>

if(true) {
   puts("你好吗?");
}
else {
  puts("我们分手吧.");
}

// 附赠个else 语法
#if defined(__GNUC__)

// 定义了 __GNUC__ 环境, 就是gcc环境

#else

#error "NOT __GNUC__, NEED GCC!";

#enfif

26) for

解释:

　　for 循环其实就是while循环的语法糖. 也有独到的地方.

演示:

for(int i = ; i < ; ++i) {
    if(i == )
       continue;
    if(i == )
       break;
}

等价于下面这个
int i = ;
while(i < ) {
  if(i == ) {
     ++i;
     continue;
  }
  if(i == )
     break;  

  ++i;
}

// for 最好的写法, 在于死循环写法
for(;;) {
   // xxxx
}

for(;;) {  } 比 while(true) { } 写法好, 有一种不走条件判断的意图, 虽然汇编代码是一样的.

27) goto

解释:

　　goto 是我第二喜欢的关键字.  可以在当前函数内跳转. goto 可以替代所有循环.

演示:

__loop:
   // xxx 死循环用法
goto __loop;
__exitloop:

还有就是在工程开发中, goto 常用于复制的业务逻辑.

    if ((n = *tar) == '\0') // 判断下一个字符
        goto __err_ext;    

    if(cl % rl){ // 检测 , 号是个数是否正常
    __err_ext:
        SL_WARNING("now csv file is illegal! c = %d, n = %d, cl = %d, rl = %d."
            , c, n, cl, rl);
        return false;
    }

28) if

解释:

　　if 分支语句. 用法太多了. 程序语句中分支就是智能.

演示:

if(false) {
   puts("我想做个好人!");
}

29) return

解释:

　　程序返回语句太多了. 用于函数返回中. 返回void 直接 return;

演示:

#include <stdlib.h>

int main(int argc, char * argv[]) {

   return EXIT_SUCCESS;
}

30) switch

解释:　

　　条件分支语句. 很复杂的if else if 时候可以switch.

演示:

#include <unistd.h>

do {
    int rt = write(fd, buf, sizeof buf)
    if(rt < ) {
       switch(errno) {
       case EINTER
           continue;
       default:
           perror("write error");
       }
    }
} while(rt > );

31) while

解释:

　　循环语句, 有do while 和 while 语句两种.

演示:

#define _INT_CNT (10)

int i = -;
while(++i < _INT_CNT) {
     // ......
}

32) sizeof

解释:

　　这个关键字也称为 sizeof 运算符. 计算变量或类型的字节大小. 这个关键字特别好用!

演示:

sizeof (main)   -> x86 上四字节

// 获取数组长度,只能是数组类型或""字符串常量,后者包含'\0'
#define LEN(arr) (sizeof(arr) / sizeof(*(arr))) 

到这里C89保留的关键字基本解释完毕.

C99 5个新增关键字

33) _Bool

解释:

　　bool类型变量, 等价于 unsigned char . 只有0和1.

演示:

#include <stdbool.h>

bool flag = true;

// 或者直接用
_Bool flag = !;

34) _Complex

解释:

　　对于C99 标准定义, 存在 float _Complex, double _Complex, long double _Complex 复数类型. 下面先演示gcc 中关于复数的用法.

演示:

#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <complex.h>

//
// 测试 c99 complex 复数
//
int main(int argc, char * argv[]) {

    float complex f = -1.0f + .0if;
    printf("The complex number is: %f + %fi\n",crealf(f), cimagf(f));

    double complex d = csqrt(4.0 + .0i);
    printf("d = %lf + %lfi\n", creal(d), cimag(d));

    return ;
}

其实在复数类型中, gcc标准实现

#define complex         _Complex

而在VS 中实现具体为

#ifndef _C_COMPLEX_T
    #define _C_COMPLEX_T
    typedef struct _C_double_complex
    {
        double _Val[];
    } _C_double_complex;

    typedef struct _C_float_complex
    {
        float _Val[];
    } _C_float_complex;

    typedef struct _C_ldouble_complex
    {
        long double _Val[];
    } _C_ldouble_complex;
#endif

typedef _C_double_complex  _Dcomplex;
typedef _C_float_complex   _Fcomplex;
typedef _C_ldouble_complex _Lcomplex;

总的而言, 学习C 最好的平台就是 *nix 平台上使用 Best new GCC. 当然除了科学计算会用到复数, 其它很少.

这里VS 和 GCC实现不一样. 用起来需要注意.

35) _Imaginary

解释:

　　虚数类型. _Complex 复数类型的虚部. 例如 10.0i, 10.8if 等等.  这个关键字在VS 上没有实现. 其实我也觉得没有必要.

和_Complex有重叠.

演示:

　　这个关键字无法在代码中表示. 系统保留, 我们不能使用.

36) inline

解释:

　　内联函数,从C++中引入的概念. 就是将小函数直接嵌入到代码中. C的代码损耗在于函数的进出栈. 要是可以推荐用内联函数

替代宏. 宏能不用就不用. 函数声明的时候不要加inline 需要加extern, 定义的时候需要加inline.

演示:

/*
 * 对json字符串解析返回解析后的结果
 * jstr        : 待解析的字符串
 */
extern cjson_t cjson_newtstr(tstr_t str);

inline cjson_t
cjson_newtstr(tstr_t str) {
    str->len = _cjson_mini(str->str);
    return _cjson_parse(str->str);
}

// 还有就是和static 一起使用
static inline int _sconf_acmp(tstr_t tstr, struct sconf * rnode) {
    return strcmp(tstr->str, rnode->key);
}

37) restrict

解释:

　　这是很装逼的关键字用于编译器优化. 关键字restrict只用于限定指针；该关键字用于告知编译器，

所有修改该指针所指向内容的操作全部都是基于(base on)该指针的，即不存在其它进行修改操作的途径；

这样的后果是帮助编译器进行更好的代码优化，生成更有效率的汇编代码。

演示:

extern void *mempcpy (void *__restrict __dest,
                      const void *__restrict __src, size_t __n)
     __THROW __nonnull ((, ));

上面是摘自GCC 的 string.h中. 其实正式用法

// 简单演示用法, GCC 和 VS 都是 __restrict 推荐加在 * 后面
static void _strlove(char * __restrict dest) {
    *dest = '\0';
}

Pelles C 编译器可以完整支持 restrict.

C11 7个新增关键字

38) _Alignas

解释:

　　内存对齐的操作符. 需要和_Alignof配合使用, 指定结构的对齐方式.
演示:

#ifndef __cplusplus

#define alignas _Alignas
#define alignof _Alignof

#define __alignas_is_defined 1
#define __alignof_is_defined 1

#endif

例如一种用法

#include <stdio.h>
#include <stdalign.h>

struct per {
    int age;
    double secl;
    char sex;
};

int main(int argc, char * argv[]) {
    char c[];
    alignas(struct per) struct per * per = (struct per *)&c;
    printf("per = %p, c = %p.\n", per, c); 

    return ;
}

将c 数组以 struct per 对齐方式对齐返回回去.

39) _Alignof

解释:

　　得到类型和变量的对齐方式.
演示:

printf("alignof(struct per) = %zd.\n", alignof(struct per));

40) _Atomic

解释:

　　原子操作, 原子锁. gcc 很早就支持. 详细用法可以参照 CAS https://sanwen8.cn/p/18dZQie.html

讲的可以.
演示:

#include <stdio.h>
#include <stdatomic.h>

int main(int argc, char * argv[]) {

    _Atomic int hoge = ATOMIC_VAR_INIT();
    int piyo = atomic_load(&hoge);
    printf("piyo = %d.\n", piyo);
    piyo += ;
    atomic_store(&hoge, piyo);
    printf("hoge = %d.\n", hoge);

    return ;
}

具体的执行结果, 你也懂就那样. 原子操作, 对于写出高效代码很重要.

41) _Generic

解释:

　　这个比较叼, C的泛函机制. 高级函数宏. 下面来个老套路用法
演示:

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

#define ABS(x) \
        _Generic((x), int:abs, float:fabsf, double:fabs)(x)

//
// 测试 C11 语法
//
int main(int argc, char * argv[]) {

        int a = , b = , c = ;

        _Generic(a + 0.1f, int:b, float:c, default:a)++;
        printf("a = %d, b = %d, c = %d\n", a, b, c); 

        printf("int abs: %d\n", ABS(-));
        printf("float abs: %f\n", ABS(-12.04f));
        printf("double abs: %f\n", ABS(-13.09876));

        return EXIT_SUCCESS;
}

宏泛型真的很给力. 宏又能玩上天了.

　　

42) _Noreturn

解释:

　　修饰函数,绝对不会有返回值. _Noreturn 声明的函数不会返回. 引入此新的函数修饰符有两个目的:

• 消除编译器对没有 return的函数的警告.
• 允许某种只针对不返回函数的优化.

演示:

_Noreturn void suicide(void) {
    abort(); // Actually, abort is _Noreturn as well
}

再扯一点, GCC中等同于 __attribute__((__noreturn__)), 在VC中相似功能是 __declspec(noreturn).

它不是说函数没有返回值，而是说一旦你调了这个函数，它永远不会返回。一些函数是永远不会返回的，

比如 abort或者 exit之类，调用它们就意味着结束程序. 所以 warning就显得没有必要.

43) _Static_assert

解释:

　　编译器期间断言, 当 #if #error 搞完毕(预编译)之后, 编译器断言. assert是运行时断言.用的时候看具体的需求.
演示:

_Static_assert(__STDC_VERSION__ >= 201112L, "C11 support required");
// Guess I don't really need _Static_assert to tell me this :-(

44) _Thread_local

解释:

　　到这里快扯完了, 其实C11标准是个很好的尝试. 为C引入了线程和原子操作. 各种安全特性补充. 可以说C强大了.

但是还远远不够, 因为越来越丑了. C11为C引入了线程 在 头文件<threads.h>中定义.但也允许编译可以不实现.

_Thread_local是新的存储类修饰符, 限定了变量不能在多线程之间共享。
演示:

_Thread_local static int i;
// Thread local isn't local!

语义上就是线程的私有变量.

　　

后记 - 我们也不年轻了

　　如果有问题欢迎补充, 关键字当字典用也是好的 哈哈啊

　　真正男子汉  http://music.163.com/#/m/song?id=31421394&userid=16529894

　　

　　你会心痛吗, 已经心痛了 /(ㄒoㄒ)/~~