C语言细节总结

由传智扫地僧C语言提高篇整理而来 传智播客

数据类型 & 变量

1. 数据类型的本质： 固定大小内存块的别名。
2. 变量名的本质： 一段连续内存空间的别名。通过变量名向内存读写数据，而不是向变量读写数据。
   对数据类型取别名： typedef
   对变量（内存空间）取别名： C++引用

内存四区模型、函数调用模型（栈）

1. 堆区： 动态内存申请与释放。malloc() free()
2. 栈区： 自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值
   
   • 开口可以向上或向下
   • 无论栈的开口向上还是向下， 数组buf的增长方向都是向上（地址增大） 栈的生长方向和buf的生长方向是两个概念。在编译时，buf所代表的内存空间编号就已经确定了。
3. 全局区（静态区）： 全局变量和静态变量。包括全局初始化区、全局未初始化区。常量字符串
4. 代码区

指针

1. 指针变量和它所指向的内存块是两个不同概念。
   
   • free()后，野指针。释放了所指的内存空间，但指针变量本身没有重置为NULL。
2. 指针也是一种数据类型，其类型是所指向的内存空间的数据类型。（解决指针的步长问题，上述第2点）
   
   • 指针的步长，由所指的内存空间的数据类型决定。
3. 通过指针间接赋值是指针存在的最大意义。
   变量取地址赋给形参，在被调函数中通过 *p 修改变量。
   
   • 函数调用时，通过n级指针做形参，修改n-1级指针的值（返回n-1级指针的值！！！）。
     在子函数中，将变量的值传递出去，通过一级指针，即一级指针做形参；
     在子函数中，将一级指针的值传递出去，通过二级指针，即二级指针做形参；
     在子函数中，将二级指针的值传递出去，通过三级指针，即三级指针做形参；
   • 指针做函数参数，具有输入、输出特性。
     指针做输入：主调函数分配内存；指针做输出：被调函数中分配内存。
     用指针传递运算结果，return语句用于表示函数运行状态。
4. 二级指针做输入三种内存模型
   
   • 指针数组。
   • 二维数组。
   • malloc()分配内存，存放指针(程序员自己打造内存空间) eg: p = (char **)malloc(sizeof(char *) * num);
5. 多级指针避免野指针方法
   
   • 分配成功，memset()置0；
   • 释放时，判断指针是否为NULL，非NULL则通过free()释放,释放完后指针置NULL.
6. 一般应用禁用malloc/new
7. 内存泄漏检测工具： mtrace、memwatch
8. 在C语言中，const修饰的变量，通过指针可以修改。（C编译警告，C++编译报错）不同于C++的地方

数组

1. 数组名 & 指针步长
   
   • 数组名： 数组首元素的地址； 数组名+1： 第二个元素的地址
   • &数组名： 整个数组的地址； &数组名+1： 数组最后一个元素之后的地址
   • 数组名是常量指针。Why？ 保证数组所占内存能够安全释放。
2. 数组做函数形参，本质为指针，在子函数中sizeof(数组名）返回的是指针占用的字节，而非原数组占用的字节。数组名作形参，退化为指针
3. 数组类型定义 eg: typedef int (Array)[10];
4. 数组指针的定义
   
   • 通过数组类型定义 Array *p;
   • 声明一个数组指针类型 eg: typedef int (*p)[10];
   • 直接定义 int (*p)[10]；
5. 多维数组名的本质：数组指针
   
   • 二维数组 a[3][5]
     
     • a+i: 第i行的地址 相当于二级指针
     • *(a+i): 第i行首元素的地址 相当于一级指针
     • *(a+i)+j: 相当于&a[i][j]
     • *( *(a+i)+j) = a[i][j] 或： a[i] = *(a+i)； a[i][j] = *(a+i)[j] = *(*(a+i)+j) []结合性：从左到右
6. 数组和指针的等价关系
   
   • 一维数组 char a[10] —–> 指针 char *a
   • 指针数组 char *a[10] —–> 指针的指针 char **a (数组名是首元素的地址，元素为指针）
   • 二维数组 char a[10][5] —–> 数组的指针 char (*a)[5] （二维数组可以看作是一维数组，因而看作指针，又因为每个元素是数组，所以是数组指针）

字符串

1. C语言没有字符串类型，通过字符数组模拟字符串，以’\0’（0）结尾。
2. 字符串的内存分配。堆、栈、数据区。指针和buf的区别
   
   • char buf[5] = “abcd”; // “abcd”为于常量区，buf数组位于栈区，常量区的”abcd”拷贝至buf中。
   • char *p = “abcd”; // “abcd”位于常量区，指针指向 ‘a’的地址。
3. 字符串相关函数
   
   • strstr() 从母串中查找子串，返回字串第一次出现的位置。
4. 递归实现字符串反转
   
   • 参数入栈、出栈，逆序打印
   • 递归和全局变量。递归结果存入全局变量。 strncat(dest, src, 1)
   • 递归和非全局变量。指针做函数参数。

结构体

1. 定义结构体
   
   • 定义类型的同时定义变量
   • 匿名类型、定义变量
   • 通过类型定义
2. 类型重定义
3. ‘.’是寻址操作，计算偏移量，在CPU中进行，没有操作内存。
4. 结构中嵌套结构体、结构体指针、自身类型的指针
5. 结构体中嵌套指针时，深拷贝和浅拷贝问题
   
   • 浅拷贝：仅把指针变量的值拷贝，没有对指针所指的内存空间的数据进行拷贝。
   • 深拷贝：显式分配内存进行拷贝。
6. 成员的偏移量
   定义一个结构体变量，分配内存时，会按成员顺序固定分配。一旦结构体定义下来，结构体中成员的内存布局就定下来了。

链表

1. 链表由节点（结构体）构成，每个节点包含数据域和指针域两部分。指针域中存储下一个节点的地址。
   eg: 单向链表: 头指针 -> 节点 -> 节点 -> … -> 节点（指针为NULL）
2. 分类：
   
   • 带头指针 & 不带头指针
   • 节点的组织形式： 单向链表、双向链表、循环链表
   • 静态链表 & 循环链表
3. 传统链表 & 非传统链表（linux内核链表、通用链表）
   
   • 链表算法和数据类型进行分离 （C++中模板类）
   • 通用链表将链表节点（区别于业务节点）设置为节点的第一个域，避免了求偏移量

文件操作

1. 按照字符读写 fgetc() fputc()
2. 按照行读写 fgets() fputs()
3. 按照块读写 fread() fwrite()