C语言之精华总结

发表于 2025-3-27 16:41

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***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
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：
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]
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 int（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：
int
int*
int ()[3]
int ()()
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：
int ()[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 a[8];
int* p = a;
int* q = p + 3;
p++;
指针的加减并不是指针本身的表示加减，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;//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（一般是黑客动画吧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，所以房间的每一个编号都用32位的数来编码【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，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，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。
1．C语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 a[3][4][5]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段求出来，
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 a[5]; int* p = a;这里p就得到了数组元素a[0]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a[3]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3[a]的这种奇怪表达式，现在你知道了，它就是a[3]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 a[2][3];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a[0]或者*a）就是第一个元素，它又是一个数组int[3]，继续取得它的第一个元素，*(*(a+0)+0)（也即a[0][0]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，就非常的笨拙，所以a[0][0]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读！比如上面的char* argv[]就可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
myname
w
u
a
i
h
u
a
\0
对于char* myname；如下表
myname
\|/
w
u
a
i
h
u
a
\0
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;

三．类型的识别。
基本类型的识别非常简单：
int a;//a的类型是a
char* p;//p的类型是char*
……
那么请你看看下面几个：
int* (*a[5])(int, char*); //＃1
void (*b[10]) (void (*)()); //＃2
doube(*)() (*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！
1．C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);//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 a[5];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a[2]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：int* (*a[5])(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 (*b[10]) (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. 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* (*a[5])(int, char*);
typedef int* (*PF)(int, char*);//PF是一个类型别名【注11】。
PF a[5];//跟int* (*a[5])(int, char*);的效果一样！
注 11：很多初学者只知道typedef char* 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”。可以参看《程序员》杂志2001.3期《C++高手技巧20招》。
＃2：void (*b[10]) (void (*)());
typedef void (*pfv)();
typedef void (*pf_taking_pfv)(pfv);
pf_taking_pfv b[10]; //跟void (*b[10]) (void (*)());的效果一样！
＃3. doube(*)() (*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；//int是const
const char*;//char是const
char* const;//*（指针）是const
const 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const
char const*;//char是const
char* const;//*（指针）是const
char 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。

发表于 2025-3-27 16:41

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);……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:-------|--------------------|-------item1 | kadkglasgaldfgl | jkdsfh-------|--------------------|-------item2 | kjdszhahlka | xcvz-------|--------------------|-------list:*******************That's 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Ι，小写为ι，它的英文拼写正好是iota，这个字母在θ(theta)和κ(kappa)之间！下面有一段是这样的:APL is renowned for using a set of non-ASCII symbols that are an extension of traditional arithmetic and algebraic notation. These cryptic symbols, some have joked, make it possible to construct an entire air traffic control system in two lines of code. Because of its condensed nature and non-standard characters, APL has sometimes been termed a "write-only language", and reading an APL program can feel like decoding an alien tongue. Because of the unusual character-set, many programmers used special APL keyboards in the production of APL code. Nowadays there are various ways to write APL code using only ASCII characters.在C++中有函数重载（overload）可以用来区别不同函数参数的调用，但它还是不能表示任意数量的函数参数。在标准C语言中定义了一个头文件专门用来对付可变参数列表，它包含了一组宏，和一个va_list的typedef声明。一个典型实现如下【注14】：typedef char* va_list;#define va_start(list) list = (char*)&va_alist#define va_end(list)#define va_arg(list, mode)((mode*) (list += sizeof(mode)))[-1]注14：你可以查看C99标准7.15节获得详细而权威的说明。也可以参考Andrew Konig的《C陷阱与缺陷》的附录A。ANSI C还提供了vprintf函数，它和对应的printf函数行为方式上完全相同，只不过用va_list替换了格式字符串后的参数序列。至于它是如何实现的，你在认真读完《The C Programming Language》后，我相信你一定可以do it yourself！使用这些工具，我们就可以实现自己的可变参数函数，比如实现一个系统化的错误处理函数error。它和printf函数的使用差不多。只不过将stream重新定向到stderr。在这里我借鉴了《C陷阱与缺陷》的附录A的例子。实现如下：#include#includevoid error(char* format, …){va_list ap;va_start(ap, format);fprintf(stderr, “error: “);vfprintf(stderr, format, ap);va_end(ap);fprintf(stderr, “\n”);exit(1);}你还可以自己实现printf：#includeint printf(char* format, …){va_list ap;va_start(ap, format);int n = vprintf(format, ap);va_end(ap);return n;}我还专门找到了VC7.1的头文件看了一下，发现各个宏的具体实现还是有区别的，跟很多预处理（preprocessor）相关。其中va_list就不一定是char*的别名。typedef struct {char *a0; /* pointer to first homed integer argument */int offset; /* byte offset of next parameter */} va_list;其它的定义类似。经常在Windows进行系统编程的人一定知道函数调用有好几种不同的形式，比如__stdcall，__pascal，__cdecl。在Windows下_stdcall，__pascal是一样的，所以我只说一下__stdcall和__cdecl的区别。（1）__stdcall表示被调用端自身负责函数引数的压栈和出栈。函数参数个数一定的函数都是这种调用形式。例如：int fun(char c, double d)，我们在main函数中使用它，这个函数就只管本身函数体的运行，参数怎么来的，怎么去的，它一概不管。自然有main负责。不过，不同的编译器的实现可能将参数从右向左压栈，也可能从左向右压栈，这个顺序我们是不能加于利用的【注15】。注15：你可以在Herb Sutter的《More Exceptional C++》中的条款20：An Unmanaged Pointer Problem, Part 1:Parameter Evaluation找到相关的细节论述。（2）__cdecl表示调用端负责被调用端引数的压栈和出栈。参数可变的函数采用的是这种调用形式。为什么这种函数要采用不同于前面的调用形式呢？那是因为__stdcall调用形式对它没有作用，被调用端根本就无法知道调用端的引数个数，它怎么可能正确工作？所以这种调用方式是必须的，不过由于参数参数可变的函数本身不多，所以用的地方比较少。对于这两种方式，你可以编制一些简单的程序，然后反汇编，在汇编代码下面你就可以看到实际的区别，很好理解的！重载函数有很多匹配（match）规则调用。参数为“…”的函数是匹配最低的，这一点在Andrei Alexandrescu的惊才绝艳之作《Modern C++ Design》中就有用到，参看Page34-35，2.7“编译期间侦测可转换性和继承性”。后记：C语言的细节肯定不会只有这么多，但是这几个出现的比较频繁，而且在C语言中也是很重要的几个语言特征。如果把这几个细节彻底弄清楚了，C语言本身的神秘就不会太多了。C 语言本身就像一把异常锋利的剪刀，你可以用它做出非常精致优雅的艺术品，也可以剪出一些乱七八糟的废纸片。能够将一件武器用到出神入化那是需要时间的，需要多长时间？不多，请你拿出一万个小时来，英国Exter大学心理学教授麦克.侯威专门研究神童和天才，他的结论很有意思：“一般人以为天才是自然而生、流畅而不受阻的闪亮才华，其实，天才也必须耗费至少十年光阴来学习他们的特殊技能，绝无例外。要成为专家，需要拥有顽固的个性和坚持的能力……每一行的专业人士，都投注大量心血，培养自己的专业才能。”【注16】注16：台湾女作家、电视节目主持人吴淡如《拿出一万个小时来》。《读者》2003.1期。“不用太努力，只要持续下去。想拥有一辈子的专长或兴趣，就像一个人跑马拉松赛一样，最重要的是跑完，而不是前头跑得有多快。”推荐两本书：K&R的《The C Programming language》，Second Edition。Andrew Konig的《C陷阱与缺陷》。本文从中引用了好几个例子，一本高段程序员的经验之谈。但是对纯粹的初学者不太合适，如果你有一点程序设计的基础知识，花一个月的时间好好看看这两本书，C语言本身就不用再花更多的精力了。
免责声明：本文系网络转载，版权归原作者所有，这里仅供想学习参考。如涉及作品版权问题，请我联系，感谢！转自：https://www.cnblogs.com/afarmer/archive/2011/05/05/2037543.html

发表于 2025-3-28 20:49

学习一下

发表于 2025-3-31 13:33

指针能够帮助我们直接操作内存。

发表于 2025-3-31 23:02

C语言精华

发表于 2025-4-24 19:07

学习一下

[其他] C语言之精华总结

相关帖子

浏览过的版块

技术新星奖章

技术高手奖章

伴坛终老

甘甜之泉水