C语言细节

这篇文章主要讨论C语言细节问题。在找一份工作的时候,语言细节占的比例非常小,之前看某个贴着讨论,估计语言细节在面试中,占了10%的比重都不到,那为什么还要研究C语言的细节呢,我觉得有三个原因促使我总结这篇文章：

  • 总会有些面试官喜欢问这样的问题,尤其是偏底层开发的面试官.
  • 总有有那么两个2B同学、同事,搞两个很偏的知识点来考你,把你难倒以后,他就乐呵呵的满足了.
  • 对C语言有更加巩固的基础,增加信心,在代码出错时,可以非常肯定哪里没有错,而把精力花在真正的问题上.

###1. switch注意事项( case后面只能是整型或字符型的常量或表达式）

  1. case后面可以用continue,与break的功能一模一样

  2. case后面可以是常量,常量表达式,#define宏,枚举值。但是不能是const常量,这是因为C语言中const不是真正的常量,只不过是只读的变量,如果下面的代码位于cpp文件中,也就是采用C++的编译器,则case zero: puts(“0”);是没有问题的。这也反面证明了,C语言中没有真正的常量,const代表只读。

  3. 最好不要缺省default语句,且用default处理异常情况。

    #include #include #define FIVE 5 enum em{SIX=6}; int main() { int a = 1; int i = 0; const int zero = 0; for( i = 0; i < 7; i++ ) { switch( i ) { //case zero:puts("0");break; //gcc 报错"错误： case 标号不能还原为一个整常量" case 1:puts("1");break; case 2:puts("2");continue; case 3:puts("3");continue; case 2 + 2:puts("4");break; case FIVE: puts("5");break; case SIX: puts("6");break; default: puts("error"); } } return 0; }

###2.无符号型与有符号型数据相加

#include <stdio.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
	unsigned int a = -20;
	int b = 10;
	if( a + b > 6 )
	{
		puts(">6");
	}
	else
	{
		puts("<6");
	}
	return 0;
}

以上代码输出结果是 >6,原因是编译器做了隐私转换,把int 转换为unsigned int,编译器就会把b转换成一个很大的正数。

###3.static的作用

static在c语言中有两个作用。(1)限制变量存储域(用static修饰的变量都存储在静态存储区,在整个程序的生命周期内可见),(2)限制函数作用域(static修饰的函数,只在同一源文件中可见,同一工程的其他源文件也不可见)。C++对static进行了扩展,用定义静态数据成员和成员函数,静态数据成员和静态成员函数都是类共享,而不是某个对象特有。还要注意的就是,静态变量自动初始化为0

###4.内存的三种分配方式

  1. 从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好,这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量,static变量。
  2. 在栈上创建。在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,效率很高,但是分配的内存容量有限。
  3. 从堆上分配,亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存,程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由我们决定,使用非常灵活,但问题也最多。

发生内存错误是件非常麻烦的事情。编译器不能自动发现这些错误,通常是在程序运行时才能捕捉到。而这些错误大多没有明显的症状,时隐时现,增加了改错的难度。有时用户怒气冲冲地把你找来,程序却没有发生任何问题,你一走,错误又发作了。

常见的内存错误及其对策如下：

  1. 内存分配未成功,却使用了它。编程新手常犯这种错误,因为他们没有意识到内存分配会不成功。常用解决办法是,在使用内存之前检查指针是否为NULL。如果指针p是函数的参数,那么在函数的入口处用assert(p!=NULL)进行检查。如果是用malloc或new来申请内存,应该用if(p==NULL)或if(p!=NULL)进行防错处理。
  2. 内存分配虽然成功,但是尚未初始化就引用它。犯这种错误主要有两个起因：一是没有初始化的观念；二是误以为内存的缺省初值全为零,导致引用初值错误（例如数组）。内存的缺省初值究竟是什么并没有统一的标准,尽管有些时候为零值,我们宁可信其无不可信其有。所以无论用何种方式创建数组,都别忘了赋初值,即便是赋零值也不可省略,不要嫌麻烦。
  3. 内存分配成功并且已经初始化,但操作越过了内存的边界。 例如在使用数组时经常发生下标“多1”或者“少1”的操作。特别是在for循环语句中,循环次数很容易搞错,导致数组操作越界。
  4. 忘记了释放内存,造成内存泄露。 含有这种错误的函数每被调用一次就丢失一块内存。刚开始时系统的内存充足,你看不到错误。终有一次程序突然死掉,系统出现提示：内存耗尽。动态内存的申请与释放必须配对,程序中malloc与free的使用次数一定要相同,否则肯定有错误（new/delete同理）。
  5. 释放了内存却继续使用它。

有三种情况：

  1. 程序中的对象调用关系过于复杂,实在难以搞清楚某个对象究竟是否已经释放了内存,此时应该重新设计数据结构,从根本上解决对象管理的混乱局面。
  2. 函数的return语句写错了,注意不要返回指向“栈内存”的“指针”或者“引用”,因为该内存在函数体结束时被自动销毁。
  3. 使用free或delete释放了内存后,没有将指针设置为NULL。导致产生“野指针”。

####指针使用规则：

【规则7-2-1】用malloc或new申请内存之后,应该立即检查指针值是否为NULL。防止使用指针值为NULL的内存。

【规则7-2-2】不要忘记为数组和动态内存赋初值。防止将未被初始化的内存作为右值使用。

【规则7-2-3】避免数组或指针的下标越界,特别要当心发生“多1”或者“少1”操作。

【则7-2-4】动态内存的申请与释放必须配对,防止内存泄漏。

【规则7-2-5】用free或delete释放了内存之后,立即将指针设置为NULL,防止产生“野指针”。

###5.空结构体的大小

#include <stdio.h>
struct stu
{
};
int main(int argc, char* argv[])
{
        printf("%d\n", sizeof(struct stu));
        return 0;
}

用g++编译输出结果为1,用vc++6.0编译输出结果为1,只有用gcc编译输出结果为0特殊情况,经常考的题目是定义一个空的类,然后sizeof这个类,输出结果为1,问：为什么是1不是0？

答：编译器不能产生一个没有任何容积的数据类型,编译器认为任何一种数据类型都有其大小,用他来定义一个变量能够分配确定大小的空间,所以,编译器认为任何数据类型都有其大小。并且,编译器构造一个结构体数据类型是用来打包一些数据的,而最小的数据成员(char)需要一字节,编译器为每个结构体类型至少预留一个字节的空间,所以空结构体/空类的大小为一字节。

###6.柔性数组

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
struct student
{
		int id;
		char sex;
		int a[];
};

int main()
{

		int i = 0;
		struct	student a;
		struct student *p = &a;
		struct student *q = ( struct student * )
		malloc( sizeof( struct student) + 10 * sizeof( int ) );

		printf("sizeof( a ) = %d\n ", sizeof( a ) ); //8
		printf("sizeof( *p ) = %d\n ", sizeof( *p ) ); //8
		printf("sizeof( *q ) = %d \n", sizeof( *q ) ); //8

		for(  i = 0; i < 10; i ++ )
		{
			(*q).a[i] = i * i;
		}
		for(  i = 0; i < 10; i ++ )
		{
			printf("%d\t", 	(*q).a[i]);
			// 0, 1, 4,......,81
		}
		puts("");
		return 0;
}

这里定义了一个可变长的结构体,由sizeof( a )可知,数组a并没有占任何存储空间,为了给成员数组分配内存,必须使用malloc,但是分配完以后,sizeof( *q)还是8。可以理解,需要时柔性数组是结构体的一员,仅此而已。也可以认为柔性数组跟结构体没有任何关系,只是“挂羊头,卖狗肉”罢了,算不得结构体的正式成员。 柔性数组与成员指针完全不是一回事。

struct student
{
		int id;
		int *a;
};

上面结构体里定义了一个指针,指针要占内存,且指向一块内存,柔性数组的功能和成员指针类似,但却是完全不同的东西,柔性数组中,数组的成员和结构体其他成员地址是连续的,成员指针就完全不一样了。 很少见人用柔性数组。

###7.枚举和#define的区别

  1. 枚举常量是实体中的一种,但宏不是实体；
  2. 枚举常量属于常量,但宏不是常量（有些书把类对象宏称为预处理常量,这是错误的说法,标准C/C++没有预处理常量这种不知从哪里冒出来的说法）；
  3. 枚举常量具有类型,但宏没有类型

###8.类型定义、别名

可以用typedef 和define来为已有的数据类型定义新的数据类型,准确地说,应该是取一个别名。

(1)typedef 不支持类型扩展

#define INT32 int
unsigned INT32 i = 10;
typefdef int int32;
unsigned int32 j = 10; //出错

(2)#define有副作用

#define PCHAR char\*
PCHAR p1, p2; // p2是char型,而不是期望的char\*型数据
typedef pchar char\*;
pchar p3, p4;

###9.有关注释

A. int/*……*/i; 合法,编译器将剔除注释,然后用空格代替原来的注释

B.char *s = “abcdefgh; //higklmn”; 合法,用双引号括起来的都是常量

C.//Is it a \ 合法,\是续接符 valid comment

D. in/*……*/t i; 不合法,见A解释。

###10.如何将数值存储到指定内存

假设我们现在需要往内出地址,0x12ff7c 上存放一个整型数0x100,那么怎样才能做到呢？这题看着很变态,但是确实有用的着的地方。曾经我找工作的时候就遇到过这个问题,当然了,是关于嵌入式方面的工作。

  1. int *p = (int *)0x12ff7c; *p = 0x100;

  2. *(int *)0x1277fc = 0x100;

这题很特别,写出来一看就懂,第一次遇到这种题的人大多都蒙了。

###11.如何不使用任何变量编写strlen函数？

代码如下：

int my_strlen1( const char \*strDest)
{
return \*strDest ? 1 + my_strlen1(strDest + 1 ) : 0;
}

更符合规范的代码示例：

int my_strlen2( const char \*strDest)
{
	assert( NULL != strDest );
	return ('\0' != \*strDest ) ? ( 1 + my_strlen2(
	strDest + 1 )) : 0;
}

###12.下面代码的输出结果是多少？为什么？

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
	char a[1000];
	int i;
	for( i = 0; i < 1000; i++)
	{
		a[i] = -1 - i;
	}
	printf("%d\n",
	strlen(a));
	return 0;
}

答：输出结果是255。只要知道两点,这题也不难（1.char其实可以看成是只占一个字节的整型。 2.char型数据的表示范围是 -128——127),由char数据类型的表示范围可知,a[0] ——a[254]都不为0, 而a[255]的值为0, 也就是字符串中的’\0’,所以数据结果为255.

###13.内存对齐

#include <stdio.h>
struct st1
{
	char c1;
	short s;
	char s2;
	int i;
};

struct st2
{
	char c1;
	char c2;
	short s;
	int i;
};
int main(int argc, char* argv[])
{
	printf("sizeof(struct st1) = %d \nsizeof(struct st2) = %d\n",
	sizeof(struct st1), sizeof(struct st2));
		return 0;
}

输出结果是：

sizeof(struct st1) = 12 
sizeof(struct st2) = 8

对于大多数的程序员来说,内存对齐基本上是透明的,这是编译器该干的活,编译器为程序中的每个数据单元安排在合适的位置上,从而导致了相同的变量,不同声明顺序的结构体大小的不同。 那么编译器为什么要进行内存对齐呢？程序1中结构体按常理来理解sizeof(st1)和sizeof(st2)结果都应该是8 。经过内存对齐后,结构体的空间反而增大了。 在解释内存对齐的作用前,先来看下内存对齐的规则：

(1) 对于结构的各个成员,第一个成员位于偏移为0的位置,以后每个数据成员的偏移量必须是min(#pragma pack()指定的数,这个数据成员的自身长度) 的倍数。

(2) 在数据成员完成各自对齐之后,结构(或联合)本身也要进行对齐,对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中,比较小的那个进行。 #pragma pack(n) 表示设置为n字节对齐。 VC6默认8字节对齐 (见参考资料5)

###14.循环语句注意事项

  1. 在多重循环中,如果有可能,应将最长的循环放在最内层,最短的循环放在最外层,以减少cpu跨切的次数
  2. 建议for循环的循环控制变量的取值采用“半开半闭区间”写法

  3. 不要在for循环中修改循环变量,放置循环失控

    for( n = 0; n < 10; n++ ) { …… n = 8; …… }

  4. 循环要尽可能的短,要使代码清晰,一目了然
  5. 把循环嵌套控制在3层以内

###15.define的注意事项

1.用define宏定义注释符号是错误的 如：#define BSC // BSC my single-line comment 上面语句中,由于注释先于预处理指令处理,所以出错。

  1. 定义一年有多少秒

    #define SEC_A_YEAR 60*60*24*365

上面定义不可靠,在16位系统下,把这样一个值复制给整型变量会溢出,且一年有多少秒也不可能是负数。 正确的定义： j #define SEC_A_YEAR 60*60*24*365UL

  1. 求两个数的和

    #define SUM(x) (x)+(x)

考虑下面这种情况,如果x是表达式5 * 3,而代码又写成 SUM(x) * SUM(x),则替换以后变成了(5 * 3 ) + (5 * 3 ) * (5 * 3 ) + (5 * 3 ),与期望不符,所以最外层括号最好别省。

  1. #define EMPTY

上面的宏定义正确吗？这样的定义是可行的,只是EMPTY不代表任何意思。如windows编程时经常碰到的__in __out宏,它们在程序中不表达任何意思,只是用于函数参数,帮助用户理解哪些是输入参数,哪些是输出参数

赖明星 /
Published under (CC) BY-NC-SA in categories 程序语言  tagged with C语言  细节