C系统级编程-复习

数组对象类型

Array of Type，它是多个相同对象类型的一维派生类型，包含两要素：元素个数，元素的对象类型

所谓多维数组，不过是元素的迭代衍生，本质还是一维的

声明	对象标识的名称	对象类型	对象存储元素类型	解释
int b[3]	b	int[3]	int	int[3]类型包含3个元素，每个元素对象类型为int
int a[2][3]	a	int[2][3]	int[3]	int[2][3]类型包含2个元素，每个元素对象类型为int[3]

sizeof用法

当其后跟对象类型时，必须加括号

sizeof(3);	// √
sizeof 3 ;	// √
sizeof(int[3]);	// √
sizeof int[3] ;	// ×

不完全对象类型

对象类型的其中一种分类：完全对象类型，不完全对象类型。

不完全对象类型，指缺少“能确定对象大小”信息的类型，包括：

• 缺少元素个数的数组： extern int a[]
• 变长数组VLA
• 包含不完全对象类型的struct/union
• void类型

指针对象类型

Pointer to Type，任何一种对象类型，都有对应的指针对象类型

原类型	对应指针类型	解释
int[2][3]	int(*)[2][3]	数组指针的语法比较怪
int(*)[2][3]	int(**)[2][3]	指针类型也是类型，也就有对应的指针类型
int*[2][3]	int*(*)[2][3]	元素为int*的[2][3]形数组，其指针类型就如第一行

举一反三，int(*[2])[3] 类型应该如下解构（结合上表规则）：

它是一个2元素数组，数组中的元素类型是指针，该指针指向int[3]（即类型为int(*)[3]）

int(*ppa[2])[3];		// 此时ppa[1]没有指向具体内存，所以不能直接解引用寻找对应内存地址
int a[3] = {1,2,3};

ppa[1] = &a;
printf("%d\n", (*ppa[1])[2]);	// 输出3
(*ppa[1])[2] = 10;
printf("%d\n", (*ppa[1])[2]);	// 输出10

typedef使用

C提供typedef为对象类型提供别名。

对于数组、指针相关的typedef，稍显不同寻常

原始类型	目标类型（别名）	声明语法	描述
int(*)[2]	PAINT	typedef int (*PAINT)[2];	倒像是声明变量了
int[2]	AINT	typedef int AINT[2];
int[2][3]	AAINT	typedef int AAINT[2][3];

由于将对象类型包装，所以指针语义将被延续：

typedef int* PINT;
int* p,q;	// p是int*, q是int
PINT r,s;	// r和s均为int*

内存对象的属性：值

每个内存对象的值包含两层语义：值，值的类型。可表示为二元组<Value, ValueType>

• 对于非数组对象类型：ValueType = ObjectType，对象按规则转换成Value （左值转换）；
• 对于数组对象类型： Value = 第一个元素的首地址，ValueType = 元素类型对应的Pointer Type
  • e.g. int a[2]，其对象类型为int[2]，则a的值为<a代表的内存的首地址, int*>（可以从编译器报错中确认）

对内存对象的抽象：内存六元组

Object = <Addrress, ObjectType, Name, Size, Value, ValueType>

名称	含义	说明
Address	系统给对象分配内存的首地址编号	系统分配，不再改变
ObjectType	对象的类型	即声明变量时的变量类型
Name	对象标识符	即声明变量时的变量名，在符号表中，代表这块内存
Size	内存的大小	内存的字节数量，sizeof可得
Value	这段内存的表示值	根据ObjectType确定
ValueType	这段内存的表示值类型	根据ObjectType确定

内存信息读取的三步骤

定位内存 --> 识别对内存的操作类型 --> 获取相应返回值

通过表达式（左值表达式）定位内存：

• 变量名表达式
• * 和 指针 结合的表达式

对于每块内存，有3种操作类型（evaluate）：

• &(exp)：获取exp定位的内存的首地址，返回值为<Address, ObjectType*>
• sizeof(exp)：获取exp定位的内存的大小，返回值为<Size, size_t>
• exp（表达式本身）：获取exp定位的内存的值，返回值为<Value, ValueType>

获取的返回值：即为值，形如<Value, ValueType>

表达式与左值

表达式：一些列操作符和操作对象组成的序列

左值：能定位到一个对象内存的表达式

表达式类型

基本表达式

后缀表达式

一元表达式

Cast表达式

条件表达式

运算表达式

位运算表达式

逻辑运算表达式

逗号运算表达式

const修饰符（qualifiers）

对于一个对象类型ObjectType，用const修饰符修饰将会产生一个新的对象类型ObjectType const（和const ObjectType等价），不过该对象的表示值类型仍为ValueType

... become qualified type, the value has unqualified version ...

声明	ObjectType	ValueType	解释
int const a = 10;	int const	int	说明a表示的内存is unmodifiable
int* const p = &a;	int* const	int*	const修饰int*。p的内存表示一个int*指针，它是unmodifiable的
int const* p = &a;	int const*	int const*	const修饰int。p的内存表示一个int const*的正常指针，其指向的内存类型是int const的，即为unmodifiable的int
int const* const p = &a	int const* const	int const*	p本身、指向的内存均为unmodifiable
int const g[1][2] = {1,2};	int const[1][2]	int const(*)[3]	仍旧把int const当作整体看，数组的元素对象类型是int const

对ObjectType中含有const修饰的内存的修改操作，都会导致编译错误。

const的位置摆放：若放在ObjectType之前，可能会导致歧义。例如const int* p = &a;，const究竟修饰int还是修饰int*未可知，属于未定义行为。

关于字符串

char str[8] = "hello";

双引号修饰的字符串都有一个隐藏的'\0'；如上例，"hello"会在静态区找合适的空间存放'h' 'e' 'l' ... '\0'，而之后可以直接通过"hello"定位到这块内存 ：

• 基本的evaluate：&"hello"获取地址，sizeof("hello")获取大小，"hello"返回值<addr, char*>（数组的表示值）
• sizeof("hello")，结果为6，定位到"hello"内存，返回其大小；sizeof("hello"+1-1)，结果为4，"hello"作为表达式的一部分，返回值的类型是char*，+1和-1操作后整个表达式的类型仍为char*，所以为指针大小4
• char c = "hello"[0]，c将得到'h'，因为"hello"定位到内存后，后面等同数组的操作，合乎逻辑；"hello"[0] = 'e'则是一个未定义行为，视编译器而定，不要乱来
• char* p = "hello"; char* q = "hello";，可以想见，p和q的值应该相同，都指向同一个内存地址

在C中，有String和String Literal的区分，前者仅在结尾以'\0'结尾（如"hello world"），后者可包含多个'\0'（如"hello\0world"）。不失一般性，两者可统称字符串

sizeof(String Literal)：全部字符串长度，包括结尾'\0'

strlen(String Literal)：第一个String的长度，不包括'\0'

sizeof("abc\0def");	// 8 : a b c \0 d e f \0
strlen("abc\0def");	// 3 : a b c

复合字面量（Compound Literal）

一种合法的后缀表达式，强调按字面意义理解Type + Initializer

int* q = (int[2]){2, 3};

同样可以定位内存，相关的evalute操作适用，且对其内存的修改为合法行为（String Literal则是未定义行为）

字面量（Literal）和常量（Constant）

	常量	String Literal	Compound Literal
是否可定位内存（为左值）
是否能修改内存
值