C语言之精华总结.docx

1、C语言之精华总结从研究生二年纪开始学习计算机也差不多两年了，一路走来，有很多的收获，也有不少的遗憾，现在正好有一段闲暇，就想对走过的路留下一些足迹，回忆。每个人都有自己不同的人生，说到这里，就是程序人生了，歌德在浮士德中说过：“如果不曾在悲哀中咀嚼过面包，不曾在哭泣中等待过明天，这样的人就不知道你天的力量。”所以我想记下一些带给我悲哀，带给我哭泣的程序人生。其实学习计算机的基础课程是非常重要的，离散数学，编译原理，操作系统，形式语言，如果你认真走过了这些路，在以后的日子你会发现你的路会越走越宽，以前的努力和汗水会不断的给你灵感，给你支持，给你前进的武器和勇气。你会发现以后取得的很多成就，不过是

2、朝花夕拾而已！ 对于程序语言我喜欢的是C+，它能带给你别的语言无法给予你的无上的智力快感，当然也会给你一门语言所能给你的魔鬼般的折磨。其实Java，C#，Python语言也非常的不错，我也极为喜欢。它们都是非常成功的语言，我从来就不愿意做某一种语言的盲目信仰者，每种语言都有它成功的地方，失败的地方，都有它适合的地方，不如意的地方。所以每一次看到评价语言的文章，我看看，但从来不会发言。C+的前世是C，而且C所留下的神秘以及精简在C+中是青出于蓝而胜于蓝！C所带给人的困惑以及灵活太多，即使一个有几年经验的高段C程序员仍然有可能在C语言的小水沟里翻船。不过其实C语言真的不难，下面我想指出C语言中最神

3、秘而又诡谲多变的四个地方，它们也继续在C+语言中变幻莫测。指针，数组，类型的识别，参数可变的函数。一指针。它的本质是地址的类型。在许多语言中根本就没有这个概念。但是它却正是C灵活，高效，在面向过程的时代所向披靡的原因所在。因为C的内存模型基本上对应了现在von Neumann（冯诺伊曼）计算机的机器模型，很好的达到了对机器的映射。不过有些人似乎永远也不能理解指针【注1】。注1：Joel Spolsky就是这样认为的，他认为对指针的理解是一种aptitude，不是通过训练就可以达到的 . /fog0000000073.html指针可以指向值、数组、函数，当然它也可以作为值使用。看下面的几个例子：

4、int* p;/p是一个指针，指向一个整数int* p;/p是一个指针，它指向第二个指针，然后指向一个整数int (*pa)3;/pa是一个指针，指向一个拥有3个整数的数组int (*pf)();/pf是一个指向函数的指针，这个函数返回一个整数后面第四节我会详细讲解标识符（identifier）类型的识别。1.指针本身的类型是什么？先看下面的例子：int a;/a的类型是什么？对，把a去掉就可以了。因此上面的4个声明语句中的指针本身的类型为：int* int*int (*)3真的不掉线吗？、？int (*)()它们都是复合类型，也就是类型与类型结合而成的类型。意义分别如下：point to i

5、nt（指向一个整数的指针）pointer to pointer to int（指向一个指向整数的指针的指针）pointer to array of 3 ints（指向一个拥有三个整数的数组的指针）pointer to function of parameter is void and return value is int （指向一个函数的指针，这个函数参数为空，返回值为整数）2.指针所指物的类型是什么？很简单，指针本身的类型去掉 “*”号就可以了，分别如下：intint*int ()3int ()()3和4有点怪，不是吗？请擦亮你的眼睛，在那个用来把“*”号包住的“()”是多余的，所以：in

6、t ()3就是int 3（一个拥有三个整数的数组）int ()()就是int ()（一个函数，参数为空，返回值为整数）【注2】注2：一个小小的提醒，第二个“()”是一个运算符，名字叫函数调用运算符（function call operator）。3.指针的算术运算。请再次记住：指针不是一个简单的类型，它是一个和指针所指物的类型复合的类型。因此，它的算术运算与之（指针所指物的类型）密切相关。int a8;int* p = a;int* q = p + 3;p+;指针的加减并不是指针本身的二进制表示加减，要记住，指针是一个元素的地址，它每加一次，就指向下一个元素。所以：int* q = p + 3

7、;/q指向从p开始的第三个整数。p+;/p指向下一个整数。double* pd;/某些计算之后double* pother = pd 2;/pother指向从pd倒数第二个double数。4.指针本身的大小。在一个现代典型的32位机器上【注3】，机器的内存模型大概是这样的，想象一下，内存空间就像一个连续的房间群。每一个房间的大小是一个字节（一般是二进制8位）。有些东西大小是一个字节（比如char），一个房间就把它给安置了；但有些东西大小是几个字节（比如double就是8个字节，int就是4个字节，我说的是典型的32位），所以它就需要几个房间才能安置。注3：什么叫32位？就是机器CPU一次处理的

8、数据宽度是32位，机器的寄存器容量是32位，机器的数据，内存地址总线是32位。当然还有一些细节，但大致就是这样。16位，64位，128位可以以此类推。这些房间都应该有编号（也就是地址），32位的机器内存地址空间当然也是32位，所以房真的不掉线吗？、？间的每一个编号都用32位的二进制数来编码【注4】。请记住指针也可以作为值使用，作为值的时候，它也必须被安置在房间中（存储在内存中），那么指向一个值的指针需要一个地址大小来存储，即32位，4个字节，4个房间来存储。注4：在我们平常用到的32位机器上，绝少有将32位真实内存地址空间全用完的（232 4G），即使是服务器也不例外。现代的操作系统一般会实现

9、32位的虚拟地址空间，这样可以方便运用程序的编制。关于虚拟地址（线性地址）和真实地址的区别以及实现，可以参考Linux源代码情景分析的第二章存储管理，在互联网上关于这个主题的文章汗牛充栋，你也可以google一下。但请注意，在C+中指向对象成员的指针（pointer to member data or member function）的大小不一定是4个字节。为此我专门编制了一些程序，发现在我的两个编译器（VC7.1.3088和Dev-C+4.9.7.0）上，指向对象成员的指针的大小没有定值，但都是4的倍数。不同的编译器还有不同的值。对于一般的普通类（class），指向对象成员的指针大小一般为4

10、，但在引入多重虚拟继承以及虚拟函数的时候，指向对象成员的指针会增大，不论是指向成员数据，还是成员函数。【注5】。注5：在Andrei Alexandrescu的Modern C+ Design的5.13节Page124中提到，成员函数指针实际上是带标记的（tagged）unions，它们可以对付多重虚拟继承以及虚拟函数，书上说成员函数指针大小是16，但我的实践告诉我这个结果不对，而且具体编译器实现也不同。一直很想看看GCC的源代码，但由于旁骛太多，而且心不静，本身难度也比较高（这个倒是不害怕_），只有留待以后了。还有一点，对一个类的static member来说，指向它的指针只是普通的函数指针

11、，不是pointer to class member，所以它的大小是4。5.指针运算符&和*它们是一对相反的操作，&取得一个东西的地址（也就是指针），*得到一个地址里放的东西。这个东西可以是值（对象）、函数、数组、类成员（class member）。其实很简单，房间里面居住着一个人，&操作只能针对人，取得房间号码；*操作只能针对房间，取得房间里的人。参照指针本身的类型以及指针所指物的类型很好理解。小结：其实你只要真正理解了1，2，就相当于掌握了指针的牛鼻子。后面的就不难了，指针的各种变化和C语言中其它普通类型的变化都差不多(比如各种转型)。二数组。在C语言中，对于数组你只需要理解三件事。1C语

12、言中有且只有一维数组。所谓的n维数组只是一个称呼，一种方便的记法，都是使用一维数组来仿真的。C语言中数组的元素可以是任何类型的东西，特别的是数组作为元素也可以。所以int a345就应该这样理解：a是一个拥有3个元素的数组，其中每个元素是一个拥有4个元素的数组，进一步其中每个元素是拥有5个整数元素的数组。是不是很简单！数组a的内存模型你应该很容易就想出来了，不是吗？：）2数组的元素个数，必须作为整数常量在编译阶段就求出来。int i;int a;/不合法，编译不会通过。也许有人会奇怪char str = “test”;没有指定元素个数为什么也能通过，因为编译器可以根据后面的初始化字符串在编译阶

13、段求出来，真的不掉线吗？、？不信你试试这个：int a;编译器无法推断，所以会判错说“array size missing in a”之类的信息。不过在最新的C99标准中实现了变长数组【注6】注6：如果你是一个好奇心很强烈的人，就像我一样，那么可以查看C99标准6.7.5.2。3对于数组，可以获得数组第一个（即下标为0）元素的地址（也就是指针），从数组名获得。比如int a5; int* p = a;这里p就得到了数组元素a0的地址。其余对于数组的各种操作，其实都是对于指针的相应操作。比如a3其实就是*(a+3)的简单写法，由于*(a+3)=*(3+a)，所以在某些程序的代码中你会看到类似3a

14、的这种奇怪表达式，现在你知道了，它就是a3的别名。还有一种奇怪的表达式类似a-1，现在你也明白了，它就是*(a-1)【注7】。注7：你肯定是一个很负责任的人，而且也知道自己到底在干什么。你难道不是吗？：）所以你一定也知道，做一件事是要付出成本的，当然也应该获得多于成本的回报。我很喜欢经济学，经济学的一个基础就是做什么事情都是要花成本的，即使你什么事情也不做。时间成本，金钱成本，机会成本，健康成本可以这样说，经济学的根本目的就是用最小的成本获得最大的回报。所以我们在自己的程序中最好避免这种邪恶的写法，不要让自己一时的智力过剩带来以后自己和他人长时间的痛苦。用韦小宝的一句话来说：“赔本的生意老子是

15、不干的！”但是对邪恶的了解是非常必要的，这样当我们真正遇到邪恶的时候，可以免受它对心灵的困扰！对于指向同一个数组不同元素的指针，它们可以做减法，比如int* p = q+i;p-q的结果就是这两个指针之间的元素个数。i可以是负数。但是请记住：对指向不同的数组元素的指针，这样的做法是无用而且邪恶的！对于所谓的n维数组，比如int a23;你可以得到数组第一个元素的地址a和它的大小。*(a+0)（也即a0或者*a）就是第一个元素，它又是一个数组int3，继续取得它的第一个元素，*(*(a+0)+0)（也即a00或者*(*a)），也即第一个整数（第一行第一列的第一个整数）。如果采用这种表达式，就非常

16、的笨拙，所以a00记法上的简便就非常的有用了！简单明了！对于数组，你只能取用在数组有效范围内的元素和元素地址，不过最后一个元素的下一个元素的地址是个例外。它可以被用来方便数组的各种计算，特别是比较运算。但显然，它所指向的内容是不能拿来使用和改变的！关于数组本身大概就这么多，下面简要说一下数组和指针的关系。它们的关系非常暧昧，有时候可以交替使用。比如 int main(int args, char* argv)中，其实参数列表中的char* argv就是char* argv的另一种写法。因为在C语言中，一个数组是不能作为函数引数（argument）【注8】直接传递的。因为那样非常的损失效率，而这

17、点违背了C语言设计时的基本理念作为一门高效的系统设计语言。注8：这里我没有使用函数实参这个大陆术语，而是运用了台湾术语，它们都是argument这个英文术语的翻译，但在很多地方中文的实参用的并不恰当，非常的勉强，而引数表示被引用的数，很形象，也很好理解。很快你就可以像我一样适应引数而不是实参。dereferance，也就是*运算符操作。我也用的是提领，而不是解引用。我认为你一定智勇双全：既有宽容的智慧，也有面对新事物的勇气！你不愿意承认吗？：）所以在函数参数列表（parameter list）中的数组形式的参数声明，只是为了方便程序员的阅真的不掉线吗？、？读！比如上面的char* argv就可

18、以很容易的想到是对一个char*字符串数组进行操作，其实质是传递的char*字符串数组的首元素的地址（指针）。其它的元素当然可以由这个指针的加法间接提领（dereferance）【参考注8】得到！从而也就间接得到了整个数组。但是数组和指针还是有区别的，比如在一个文件中有下面的定义：char myname = “wuaihua”;而在另一个文件中有下列声明：extern char* myname;它们互相是并不认识的，尽管你的本义是这样希望的。它们对内存空间的使用方式不同【注9】。对于char myname = “wuaihua”如下mynamewuaihua0对于char* myname；如下

19、表myname|/wuaihua0注9：可以参考Andrew Konig的C陷阱与缺陷4.5节。改变的方法就是使它们一致就可以了。char myname = “wuaihua”;extern char myname;或者char* myname = “wuaihua”;/C+中最好换成const char* myname = “wuaihua”。extern char* myname;C之诡谲（下）三类型的识别。基本类型的识别非常简单：int a;/a的类型是achar* p;/p的类型是char*真的不掉线吗？、？那么请你看看下面几个：int* (*a5)(int, char*); /1vo

20、id (*b10) (void (*)(); /2doube(*)() (*pa)9; /3如果你是第一次看到这种类型声明的时候，我想肯定跟我的感觉一样，就如晴天霹雳，五雷轰顶，头昏目眩，一头张牙舞爪的狰狞怪兽扑面而来。不要紧（Take it easy）！我们慢慢来收拾这几个面目可憎的纸老虎！1C语言中函数声明和数组声明。函数声明一般是这样int fun(int,double);对应函数指针（pointer to function）的声明是这样：int (*pf)(int,double)，你必须习惯。可以这样使用：pf = &fun;/赋值（assignment）操作(*pf)(5, 8.9)

21、;/函数调用操作也请注意，C语言本身提供了一种简写方式如下：pf = fun;/ 赋值（assignment）操作pf(5, 8.9);/ 函数调用操作不过我本人不是很喜欢这种简写，它对初学者带来了比较多的迷惑。数组声明一般是这样int a5;对于数组指针（pointer to array）的声明是这样：int (*pa)5; 你也必须习惯。可以这样使用：pa = &a;/ 赋值（assignment）操作int i = (*pa)2/将a2赋值给i；2.有了上面的基础，我们就可以对付开头的三只纸老虎了!：）这个时候你需要复习一下各种运算符的优先顺序和结合顺序了，顺便找本书看看就够了。1：in

22、t* (*a5)(int, char*);首先看到标识符名a，“”优先级大于“*”，a与“5”先结合。所以a是一个数组，这个数组有5个元素，每一个元素都是一个指针，指针指向“(int, char*)”，对，指向一个函数，函数参数是“int, char*”，返回值是“int*”。完毕，我们干掉了第一个纸老虎。：）2：void (*b10) (void (*)();b是一个数组，这个数组有10个元素，每一个元素都是一个指针，指针指向一个函数，函数参数是“void (*)()”【注10】，返回值是“void”。完毕！注10：这个参数又是一个指针，指向一个函数，函数参数为空，返回值是“void”。3.

23、 doube(*)() (*pa)9; pa是一个指针，指针指向一个数组，这个数组有9个元素，每一个元素都是“doube(*)()”【也即一个指针，指向一个函数，函数参数为空，返回值是“double”】。现在是不是觉得要认识它们是易如反掌，工欲善其事，必先利其器！我们对这种表达方式熟悉之后，就可以用“typedef”来简化这种类型声明。1：int* (*a5)(int, char*);typedef int* (*PF)(int, char*);/PF是一个类型别名【注11】。PF a5;/跟int* (*a5)(int, char*);的效果一样！注11：很多初学者只知道typedef ch

24、ar* pchar；但是对于typedef的其它用法不太了解。Stephen Blaha对typedef用法做过一个总结：“建立一个类型别名的方法很简单，在传统的变量声明表达式里用类型名替代变量名，然后把关键字typedef加在该语句的开头”。可以真的不掉线吗？、？参看程序员杂志2001.3期C+高手技巧20招。 2：void (*b10) (void (*)();typedef void (*pfv)();typedef void (*pf_taking_pfv)(pfv);pf_taking_pfv b10; /跟void (*b10) (void (*)();的效果一样！3. doube

25、(*)() (*pa)9; typedef double(*PF)();typedef PF (*PA)9;PA pa; /跟doube(*)() (*pa)9;的效果一样！3.const和volatile在类型声明中的位置在这里我只说const，volatile是一样的【注12】！注12：顾名思义，volatile修饰的量就是很容易变化，不稳定的量，它可能被其它线程，操作系统，硬件等等在未知的时间改变，所以它被存储在内存中，每次取用它的时候都只能在内存中去读取，它不能被编译器优化放在内部寄存器中。类型声明中const用来修饰一个常量，我们一般这样使用：const在前面const int；/i

26、nt是constconst char*;/char是constchar* const;/*（指针）是constconst char* const;/char和*都是const对初学者，const char*;和 char* const;是容易混淆的。这需要时间的历练让你习惯它。上面的声明有一个对等的写法：const在后面int const；/int是constchar const*;/char是constchar* const;/*（指针）是constchar const* const;/char和*都是const第一次你可能不会习惯，但新事物如果是好的，我们为什么要拒绝它呢？：）const在

27、后面有两个好处：A const所修饰的类型是正好在它前面的那一个。如果这个好处还不能让你动心的话，那请看下一个！B 我们很多时候会用到typedef的类型别名定义。比如typedef char* pchar，如果用const来修饰的话，当const在前面的时候，就是const pchar，你会以为它就是const char* ，但是你错了，它的真实含义是char* const。是不是让你大吃一惊！但如果你采用const在后面的写法，意义就怎么也不会变，不信你试试！不过，在真实项目中的命名一致性更重要。你应该在两种情况下都能适应，并能自如的转换，公司习惯，商业利润不论在什么时候都应该优先考虑！不

28、过在开始一个新项目的时候，你可以考虑优先使用const在后面的习惯用法。四参数可变的函数C语言中有一种很奇怪的参数“”，它主要用在引数（argument）个数不定的函数中，最常见的就是printf函数。printf(“Enjoy yourself everyday!n”);printf(“The value is %d!n”, value);真的不掉线吗？、？你想过它是怎么实现的吗？1. printf为什么叫printf？不管是看什么，我总是一个喜欢刨根问底的人，对事物的源有一种特殊的癖好，一段典故，一个成语，一句行话，我最喜欢的就是找到它的来历，和当时的意境，一个外文翻译过来的术语，最低要求

29、我会尽力去找到它原本的外文术语。特别是一个字的命名来历，我一向是非常在意的，中国有句古话：“名不正，则言不顺。”printf中的f就是format的意思，即按格式打印【注13】。注13：其实还有很多函数，很多变量，很多命名在各种语言中都是非常讲究的，你如果细心观察追溯，一定有很多乐趣和满足，比如哈希表为什么叫hashtable而不叫hashlist？在C+的SGI STL实现中有一个专门用于递增的函数iota（不是itoa），为什么叫这个奇怪的名字，你想过吗？看文章我不喜欢意犹未尽，己所不欲，勿施于人，所以我把这两个答案告诉你：（1）table与list做为表讲的区别：table:-|-|-i

30、tem1 | kadkglasgaldfgl | jkdsfh-|-|-item2 | kjdszhahlka | xcvz-|-|-list:*Thats the difference！如果你还是不明白，可以去看一下hash是如何实现的！（2）The name iota is taken from the programming language APL.而APL语言主要是做数学计算的，在数学中有很多公式会借用希腊字母，希腊字母表中有这样一个字母，大写为，小写为，它的英文拼写正好是iota，这个字母在(theta)和(kappa)之间！你可以http:/www.wikipedia.org/wiki/APL_programming_language下面有一段是这样的:APL is renowned for using a set of non-