C语言（Head First C）-2_2：存储器和指针

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2 存储器和指针：指向何方？    

前文《C语言（Head First C）-2_1：存储器和指针》

scanf()与fgets():

 

 scanf()会导致缓冲区溢出：

 如果忘记限制scanf()读取字符串的长度，可能会输入远远超出程序空间的数据，多余的数据会写到计算机还没有分配好的存储器中；（运气好的话，不但能保存，而且不会有问题。）

 但缓冲区溢出很可能会导致程序出错，这种情况通常被称为段错误或abort trap，不管出现什么错误，程序都会崩溃；

 

 fgets():

 同样可以输入文本数据：接收char指针，并给出最大长度；

 如：

 char food[5];

 fgets(food,sizeof(food),stdin);//或将最大长度指定为5

 

 food：接收的指向缓冲区的指针；

 指定的长度是所接收字符串（包括\0）的最大长度；（这样就不用像scanf()那样把长度减1）

 stdin标示数据将来自键盘；

 

 （Code2_1）

/* * fgets */#include <stdio.h>int main() {        puts("请输入：");    char name[10];    fgets(name , sizeof(name) , stdin);    printf("name is :%s\n",name);    return 0;}

 log:

 请输入：

 uawehfawyhiefwahe

 name is :uawehfawy

 

 注意：这里配合使用的sizeof运算符，计算的是数组的大小；如果是指针的话，计算的仅仅是指针的大小；

 不要使用gets()!!!因为它没有任何限制；

 

 scanf()与fgets()对比：

 1）限制：

 scanf()需要在格式串中加入长度；

 fgets()强制限制用户输入字符串的长度；

 2）多字段：

 scanf()允许输入多个字段，而且允许输入结构化数据，可以指定两个字段之间以什么字符分割；

 fgets()只允许向缓冲区中输入一个字符串，而且只能是字符串，只能有一个缓冲区；

 3）字符串中的空格：

 scanf()使用%s读取字符串时，遇到空格就会停止，相输入多个单词可以调用多次scanf()，或是使用复杂的正则表达式技巧；

 fgets()总能读取整个字符串；

 （Code2_2）

/* * scanf */#include <stdio.h>int main() {        puts("请输入：");    char name[10];    scanf("%9s",name);    printf("name is :%s\n",name);    return 0;}

 log:

 请输入：

 gu wefha auewfh

 name is :gu

 

 字符串指针和字符串数组：

 接下来看一个例子：三猜一

 （Code2_3）

/* * 三猜一 */#include <stdio.h>int main() {        char * cards = "JQK";        char a_card = cards[2];    cards[2] = cards[1];    cards[1] = cards[0];    cards[0] = cards[2];    cards[2] = cards[1];    cards[1] = a_card;        puts(cards);        return 0;}

 log:Bus error: 10

 

 代码旨在交换字符串JQK中的三个字母；玩家把钱压好之后，运行程序；

 存储器故障！

 

 问题出在：字符串字面值不能更新：

 指向字符串字面值的指针变量不能用来修改字符串的内容；

 

 但如果是字符串字面值的数组就可以修改了；

 （Code2_4）

/* * 三猜一 */#include <stdio.h>int main() {        char cards[] = "JQK";        char a_card = cards[2];    cards[2] = cards[1];    cards[1] = cards[0];    cards[0] = cards[2];    cards[2] = cards[1];    cards[1] = a_card;        puts(cards);        return 0;}

 log:QKJ

 

 这是由C语言使用存储器的方式决定的；

 存储器中的char * cards = "JQK";究竟发生了什么？

 1）计算机加载字符串字面值：

 当计算机把程序载入存储器时，会把所有常数值（字符串"JQK"）放到常量存储区，这部分存储器是只读的；

 2）程序在栈上创建cards变量：

 栈是存储器中计算机用来保存局部变量的部分，局部变量也是位于函数内的变量，cards变量就在这个地方；

 3）cards变量设为"JQK"的地址：

 cards变量将会保存字符串字面值"JQK"的地址；为了防止修改，字符串字面值通常保存在只读存储器中；

 4）计算机试图修改字符串：

 程序试图修改cards变量指向的字符串中的内容时就会失败，因为字符串是只读的；

 

 所以，问题出在像"JQK"这样的字符串字面值保存在只读存储器中，他们是常量；

 

 解决方案：在存储器的非只读区域创建字符串副本，进行修改；

 

 在看可行的方式：char cards[] = "JQK"; cards不只是指针，cards现在是数组；

 那么什么时候是数组（cards[]）什么时候是指针呢（*cards）？

 这取决于在什么地方看到它，如果是普通的变量声明，cards就是一个数组，而且需要立即赋值（因为声明时没有给出数组的大小）；

 如果cards以函数参数的形式声明，那么cards就是一个指针；（我们前面有过类似的例子，sizeof的那个，还记得不？）

 

 存储器中的char cards[] = "JQK";究竟发生了什么？

 1）计算机载入字符串字面值：（和刚才一样）

 2）程序在栈上新建了一个数组：

 声明了数组，程序会创建一个足够大的数组来保存字符串，这里4个足以；

 3）程序初始化数组：

 分配空间，并把字符串字面值"JQK"的内容复制到栈上；

 

 我们看到区别在于：

 原来的代码使用了指向只读字符串字面值的指针；现在，使用字符串字面值初始化了一个数组，从而得到了这些字母的副本（非只读区域），这样就可以随意修改了；

 

 为了避免这个错误，我们可以在把指针设成字符串字面值时，确保使用const关键字：const char * s = "flower";

 这样，如果编译器发现有代码视图修改字符串，就会提示；

 

 （Code2_5）

/* * */#include <stdio.h>int main() {        char cardsY[] = "JQK";    char * cards = cardsY;        printf("字符串数组（B）：%s\n",cardsY);    printf("字符串指针（B）：%s\n",cards);        cardsY[0] = '1';    cardsY[1] = '2';    cardsY[2] = '3';        printf("字符串数组（A）：%s\n",cardsY);    printf("字符串指针（A）：%s\n",cards);    return 0;}

 log:

 字符串数组（B）：JQK

 字符串指针（B）：JQK

 字符串数组（A）：123

 字符串指针（A）：123

 

 看看这个例子，是不是更清晰了；

 

 要点：

 -如果在变量声明中看到*，说明变量是指针；

 -字符串字面值保存在只读存储器上；

 -如果想修改字符串，需要在新的数组中创建副本；

 -可以将char指针，声明为const char *，以防代码用它修改字符串；

 

 const：

 加不加const修饰的字符串字面值都是只读的，const修饰符表示，一旦你试图用const修饰过的变量去修改数组，编译器会报错；

 

 我们还要理解一点，数组变量并不保存在存储器中：

 程序在编译期间，会把所有的数组变量的引用换成数组的地址，也就是说，在最后的可执行文件中，数组变量并不存在；

 

 scanf()其实表示“scan formatted”，用来扫描带格式的输入；

 

 把存储器保存在大脑里（各个存储器段）：

 

 1）栈：

 存储器用来保存局部变量的部分；调用函数时，函数的所有局部变量都在栈上创建；看起来就像堆积而成的栈板；

 栈做事颠三倒四，他从存储器的顶端开始，向下增长；

 

 2）堆：

 堆用于动态存储：程序运行时创建的一些数据，然后使用很长一段时间；（后续会介绍用法）

 

 3）全局量：

 全局量位于函数之外，对所有函数可见；程序一开始运行时就会创建全局量，你可以修改他们；

 

 4）常量：

 常量也是在程序一开始创建的，但是他们保存在只读存储器中；

 常量是一些程序中要用到的不变量，你不会想修改这些值；

 

 5）代码：

 最后是代码段，多数操作系统都吧代码放在存储器的低位；它是只读的，他在存储器中用来加载机器代码的部分；

 

 高位地址->              |栈

                         ^堆

                         |全局量

 只读存储器->            ^常量

 低位地址+只读存储器->   |代码

 

 工具箱：

 1）scanf("%i",&x)可以让用户直接输入数字x；

 2）不同计算机int的大小不同；

 3）char指针变量x的声明：char * x；

 4）字符串字面值保存在只读存储器中；

 5）用字符串初始化数组会复制字符串中的内容；

 6）&x会返回x的地址；

 7）&x称为指向x的指针；

 8）局部变量保存在栈上；

 9）数组变量可以用作指针；

 10）用*a读取地址a中的内容；

 11）可以用fgets(buf,size,stdin)输入文本；