《Programming in C》学习笔记
我花了几个月时间精读《Programming in C》一书, 为的是查缺补漏, 打好基础, 进而深刻理解C语言. 现在把书上曾经作了标记的地方(或者写过代码验证过的细节)整理成笔记.
一． 基本数据类型
a) 基本数据类型和常量
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基本数据类型 |
常量举例 |
printf 如何格式输出 |
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_Bool |
0,1 |
%u %i |
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char |
‘c’ ‘a’ |
%c |
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unsigned char |
‘c’ ‘a’ |
%c |
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short int |
-- |
%hi %ho %hx |
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unsigned short int |
-- |
%hi %ho %hx |
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int |
10, -20, 0xff, 0777 |
%i %o %x |
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unsigned int |
10u, 0xffu, 0777U |
%u %o %x |
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long |
10l(这个字母l还是写成大写L更好看), 10L 0xffL , 077777L |
%li %lo %lx |
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unsigned long |
10UL, 0xffffffUL |
%lu %lo %lx |
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long long |
10LL, 0xffffffLL |
%lli %llo %llx |
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unsigned long long |
10ULL, 0xffffffULL |
%llu %llo %llx |
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float |
10.00f 3.14e-7f , 0x10.0p20 |
%f %e %g %a |
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double |
10.00, 3.14e-7 , 0x10.0p20 |
%f %e %g %a |
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long double |
10.00L, 3.14e-7L |
%Lf %Le %Lg |
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float _Complex |
编译器自己实现 | |
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double _Complex | ||
|
long double _Complex | ||
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_Imaginary | ||
仔细观察, 找到规律就可以记住了:
u表示unsigned
i表示int
d表示10进制
o表示8进制
l表示long
f表示float
e表示科学计数法
g表示啥我不知道(general?),智能输出浮点数格式
b) 字符常量
i. 转义字符:
\a \b \f \n \r \t \v \\ \” \’ \?
注意:
\nnn
nnn是八进制数, 如果不符合下面的条件,则属于未定义行为, vc6会忽略\字符
正则表达式: \\[0-7]{1,3}
一个转义字符只能表示一个8bit字节所容纳的8进制数, 即 \000 -- \377
\unnnn \Unnnn
nnnn是十六进制数
正则表达式: \\[Uu][0-9a-fA-F]{1,n}
具体可以用多大的十六进制数,要看编译器为这个字符准备了多大空间(vc6不支持)
\xnn
nn是十六进制数, 如果不符合下面的条件,则属于未定义行为, vc6会忽略\字符
正则表达式: \\[0-9a-fA-F]{1,2}
一个转义字符只能表示一个8bit字节所容纳的16进制数, 即 \x00 -- \xFF
ii. 多个字符常量
不同的编译器自己决定如何实现,不推荐使用,比如vc见过这样的危险代码:
long LL = 'abcd';
printf("%c %c %c %c \n",
((char*)&LL)[0], ((char*)&LL)[1],
((char*)&LL)[2], ((char*)&LL)[3]);
iii. 宽字符常量
宽字符类型名: wchar_t
vc6这样定义它: typedef unsigned short wchar_t;
我的GCC定义: typedef long wchar_t;
宽字符常量在窄字符常量前加L, 如 L’a’ L’9’
二． 符号数和无符号数类型转换陷阱
一般的数据类型转换原则大家都知道, 但是一些特殊的情况是C语言没有定义的.例如把一个无符号数赋值给有符号数,并且超过了有符号数的范围:
char c = 200; //结果 c == -56
int i = 0xFFFFFFFF; //结果 i == -1
因为这是未定义行为, 原则上不同的编译器会作出不同的处理, 事实上vc6是使用”二进制复制”来赋值的,即把200 (0xC8) 这个字节复制到字符c中; 把0xFFFFFFFF四个字节复制到整型i中.
三． 数组初始化
int iarr[10] = { 0 }; //这样显示初始化第一个元素为0, 然后默认把其他元素初始化为0
//总体效果: 将所有元素初始化为0
int iarr[10] = { [5] = 5, [7] = 1}; //C语言可以指定数组的索引下标进行初始化
//注意C++中不能这么用
四． 变量长度数组
“变量长度数组”是C99新引入的数组. 我测试发现VC6是不支持这个的，但是GCC支持！我写了这样的测试代码，发现程序居然也支持作为i是负数，而且在负数的情况下，GCC的内存分配虽然怪异(0索引元素作为数组物理内存中的最后一个元素,依次向前排列)，但也是保证正确的(数组/下标/元素地址/指针计算不是产生错误)。
#include
void fun(int i)
{
char kk = 'B';
char buf[ i ];
char mm = 'E';
printf("size :: %d %x -- %x\n", sizeof(buf), (size_t)buf, (size_t)&buf[i-1]);
buf[i-1] = 'a';
printf("\t\t\t buf[i-1]:%c\t %x:%c \t %x:%c \n", buf[i-1], (size_t)&kk, kk, (size_t)&mm, mm);
}
int main(int argc, char * argv[], char * envp[])
{
fun(2);
fun(3);
fun(4);
fun(1);
fun(0);
fun(-1);
fun(-10);
}
GCC安全的为负数长度的数组分配了空间，保证了这种数组的安全使用, 不会影响栈上的其他变量空间。
下面是输出：
buf[i-1]:a bfbfec7f:B bfbfec7e:E
size :: 3 bfbfec50 -- bfbfec52
buf[i-1]:a bfbfec7f:B bfbfec7e:E
size :: 4 bfbfec50 -- bfbfec53
buf[i-1]:a bfbfec7f:B bfbfec7e:E
size :: 1 bfbfec60 -- bfbfec60
buf[i-1]:a bfbfec7f:B bfbfec7e:E
size :: 0 bfbfec60 -- bfbfec5f
buf[i-1]:a bfbfec7f:B bfbfec7e:E
size :: -1 bfbfec60 -- bfbfec5e
buf[i-1]:a bfbfec7f:B bfbfec7e:E
size :: -10 bfbfec60 -- bfbfec55
buf[i-1]: bfbfec7f:B bfbfec7e:E
我估计这种不通用的东西产品里应该很少用。尽量避免使用，以增强移植性。
至于数组长度是负数的情况，我是这么想的：
GCC就像数学家发现自然数后又发现了负数那样，GCC为人们实现了负数数组长度，并告诉我们数组长度也可以是负数。至于负数有什么物理意义，数学家先不管了；数组长度负数有什么实际意义，Gcc就不管了,它只是保证了正确的实现。
五． 结构的初始化
结构的初始化尽管可以这样:
{
int a;
char buf[10];
} Recode;
Recode rr = {
10,
{'0','1','2','3','4'}
};
但是这样的隐患是初始化时必须牢记结构成员的顺序, 而且不利于结构声明以后的修改. 如果编译器支持,最好使用下面的形式:
.a = 10,
.buf = {'0','1','2','3','4'}
};
六． 0长度数组
0长度数组是个奇怪的东西, 下面的代码(两种形式之一)是可以通过编译的.
char buf[];
或者
char buf[0];
有什么用处呢? 大家知道数组名其实是数组所在内存的首地址, 那么0长度数组的名字,其实是在内存某个地方中作了一个标记, 在适合的时候将这个标记后面的一段内存作为这个数组的内容. 貌似数组下标溢出了,但是善于利用这点可以实现一个”变长”结构体.
例如下面的代码:
#include
#include
static const size_t def_name_len = 32 ;
typedef struct __Name
{
size_t index;
size_t len;
char buf[0];
} Name, *PName ;
Name * createName(size_t index, const char * strname)
{
size_t len;
PName pname = NULL;
if (strname == NULL)
{
len = def_name_len;
}
else
{
len = strlen(strname);
}
pname = (PName) malloc( sizeof(Name) + len + 1);
if(pname == NULL) return NULL;
pname->index = index;
pname->len = len;
pname->buf[0] = '\0';
if (strname) strncpy(pname->buf, strname, len+1);
return pname;
}
void freeName(PName pname)
{
if(pname == NULL) return;
free(pname);
pname = NULL;
}
int main()
{
int i;
PName namelist[4] = {
createName(1, "name1"),
createName(2, "name2"),
createName(3, "name3"),
createName(4, "name4"),
};
for(i=0; i<4; ++i)
{
if(namelist[i])
printf("index %u \t name: %s \n", namelist[i]->index, namelist[i]->buf);
}
for(i=0; i<4; ++i)
{
freeName(namelist[i]);
}
return 0;
}
struct __Name有三个成员size_t index; size_t len; char buf[0]; 但是sizeof(Name)的结果是8, 为什么呢?因为上面说了,” 0长度数组的名字,其实是在内存某个地方中作了一个标记”, 所以不占空间, 上面代码中的pname = (PName) malloc( sizeof(Name) + len + 1); 一行,申请了一个Name结构体变量,然后这块内存后面紧跟了一块长len+1的内存,所以我们就可以用buf[0..len]来访问这段内存了. 图示如下:
| index (4byte) | len (4byte) |<------- len+1 byte -------->|
-------------------------------------------------------------------------
| <----------Name-------------->|
|<-----buf[len+1] ------------|
可见, 原理用一句话来总结,就是利用数组下标”故意”溢出来访问数组首地址后的内存.
再找一个实际应用的例子:
在MS GDIPlus 提供的类库中,有这样一个结构体来表示调色板数据
UINT Flags;
UINT Count; //下面数组Entries的实际元素数
ARGB Entries[1]; //只包含一个元素的数组,用法类似0长度数组
} ColorPalette;
下面的代码使用GetPalette函数得到一个ColorPalette结构体
printf("The size of the palette is %d bytes.\n", size);
ColorPalette* palette = (ColorPalette*)malloc(size); //一块内存
image->GetPalette(palette, size);
if(size > 0)
{
printf("There are %u colors in the palette.\n", palette->Count);
printf("The first five colors in the palette are as follows:\n");
for(INT j = 0; j < palette->Count; ++j)
printf("%x\n", palette->Entries[j]);
}
未完待续, 书上还画了很多地方,看来明天还要继续总结了...
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