C語言學習筆記–基礎語法三

1、共用體與位域

​ 共用體，是一種特殊的數據類型，允許在相同的內存位置，存儲不同的數據類型。可以定義一個帶有多個成員的共用體，但是使用的時候，只能有一個成員有效的擁有數值。

​ 共用體提供了一種使用相同內存的有效方式。

• 定義共用體

  union關鍵字，類似與結構體的定義。

  union [union tag]{member definition;member definition;...member definition;}[one or more union variables];

  union tag爲可選項，類似結構體的定義，可以先聲明，也可以聲明並定義。

  #include <stdio.h>#inclued <string.h>//這個共用體，聲明了一個Data共用體，它的變量data，以及包含了三種數據類型，i、f、str[20]，共用一個內存地址，這塊內存大小由共用體內最大成員決定。此處就是char類型的str，有20個字節位置。union Data {int i;float f;char str[20];};//main()函數void main(){//聲明共用體變量。union Data data;//顯示共用體內存佔用大小printf("data的內存佔用：%d \n",sizeof(data));}//編譯運行，結果會顯示爲20

  共用體成員的訪問也類似與結構體，使用.符號。

  #include <stdio.h>#include <string.h>union Data {int i;float f;char str[20];};void main(){union Data data;//賦值data.i = 10;data.f = 220.5;strcpy(data.str,"C Programming");//輸出printf("data.i: %d \n",data.i);printf("data.f: %f \n",data.f);printf("data.str: %s \n",data.str);//這樣的輸出結果，只有最後一次會輸出正確的結果，上兩次都會數據損壞，因爲共用體只有一個可用內存變量。//如果每次賦值後都輸出一下，是沒問題的，或者同時使用同一個成員變量，可以更改變量值，也是可行的。data.i = 20;printf("data.i: %d \n",data.i);data.i = 99;printf("data.i %d \n",data.i);}

• 位域

  位域雖然上一節也有講，但是不清楚，這麼理解吧，位域、結構體、共用體三個概念比較理解，結構體和位域用struct,而共用體用union關鍵字

名稱 是否共用內存 備注 結構體 內部成員各自有自己聲明的內存空間 看作JAVA語言中的一個bean實體類 共用體 內部成員共享內存地址和空間，最大的決定整體空間大小 類似與槍支，可能適配多個型號的子彈，但是每一次開槍，槍管裏就只能一個類型的子彈（姑且這麼比喻吧） 位域 類似共用體，但是算作特殊的結構體，可以單個指定成員佔用的內存二進制位數 算是一個只有一種類型成員的共用體，暫且這麼理解。

示例：

  #include <stdio.h>  #include <sring.h>  //定義簡單的結構體  struct{    unsigned int widthValidated;    unsigned int heightValidated;  } status1;  //定義位域  struct {    unsigned int widthValidated : 1;    unsigned int heightValidated :1;  } status2;  //main()  void main(){    printf("status1佔用內存：%d \n",sizeof(status1));    printf("status2佔用內存：%d \n",sizeof(status2));  }  //結果會分別是8位和4位，因爲結構體算是兩個成員獨立佔用，而位域，算是兩個成員共用，而且雖然佔用4個字節，但是數據只用了1位，若是int widthValidated : 5; 那麼就會是8位了吧，位域不恩那個超出的，也不太清楚了，以後再回來看

位域的聲明

  struct {    /*type爲整數類型，決定了如何解釋位域的值,    member_name爲位域的名稱，    width爲位域中位的數量，不能大於制定類型的位寬度，不如int，就不能大於4個字節。    */    type [member_name] : width;  }

位域指定了變量的位數，也就限制了數值的範圍，超出後會無法正確完成

  #include <stdio.h>  #include <string.h>  //define a bitrange  struct {    //限定範圍了，0--7    unsigned int age:3;  } Age;  void main(){    Age.age = 4;    printf("Sizeof(Age):%d \n",sizeof(Age));    pringf("Age.age : %d \n",Age.age);    //但是不能超過3位二進制數的大小，    Age.age = 8;    printf("Age.age : %d \n",Age.age);    //這時候編譯會警告，數值就會是默認的0  }

• typedef

  typedefC語言提供的一個用於給類型起新名字的關鍵字。類似與linux系統alias命令，就是用於自定義別名的一個關鍵字指令。

  //定義unsigned char 爲BYTEtypedef unsigned char BYTE;//那麼就可以用來聲明變量BYTE b1;//就相當與unsigned char b1;

  習慣性的將typedef別名化的類型寫作大寫，當然也可以小寫。可以作用與基本數據類型，也可以作用與結構體、共用體、位域之類的自定義類型。

• typedef 和 #define

  #define是C指令，用於定義數據類型的別名，類似typedef

  • typedef僅用於爲類型定義別名，而#define也可以定義數值的別名，如1可以定義爲ONE
  • typedef由編譯器執行解釋，#define由預編譯器處理

  #include <stdio.h>//定義#define TRUE 1#define TWO 22void main(){printf("TURE:%d,TWO:%d \n",TURE,TWO);}

• I/O

  C語言提供了一系列的內置函數用於輸入和輸出操作。

  • 標準文件

    C語言把左右設備都當作文件處理，類似與linux下，一切皆文件。

  標準文件 文件指針 設備 標準輸入 stdin 鍵盤 標準輸出 stdout 屏幕 標準錯誤 stderr 您的屏幕

  文件指針是訪問文件的方式。

  • getchar()和putchar()函數

    int getchar(void)函數從屏幕讀取下一個可用字符，一次讀一個，可以房子循環裏面使用。

    int putchar(Int c)函數向屏幕輸出字符，一次輸一個，循環使用。

    #include <stido.h>void main(){int c;printf("請輸入字符：");c = getchar();printf("\n 您輸入的字符是：");putchar(c);}

  • gets()和puts()

    char *gets(char *s)函數從stdin讀取一行到s所指向的緩衝區，一知道遇到終止符或者EOF。

    int puts(const char *s)函數把字符串s和一個尾隨的換行符寫入到stdout。

    #include <stdio.h>void main(){char str[100];//緩存區域printf("Enter a value：");gets(str);printf("\n Your value:");puts(str);}

  • scanf()和printf()

    int scanf(const char \*format,...)函數從標準輸入流stdin讀取輸入，根據fromat來瀏覽輸入。

    int printf(const char \*format,...)函數吧輸出以format格式顯示，可以是%s、%d、%c、%f等。

  Note:scanf()讀取輸入，需要輸入的數據格式跟format的一樣才行，不然會報錯。遇到空格會停止讀取，便認爲結束了一個字符的讀取。

• 文件讀寫

  • 打開文件，fopen()函數來創建一個新的，或者打開已有的文件。

  FILE *fopen(const char * filename,const char * mode);

  其中finename是字符串，命名文件用的。mode是讀寫模式

mode description r 打開一個已有的文本文件，允許讀取文件 w 打開一個文本文件，允許寫入文件。若不存在，會新建文件，從頭開始寫起 a 打開一個文本文件，追加模式寫入，不存在則新建 r+ 打開一個文本文件，允許讀寫文件 w+ 打開一個文本文件，允許讀寫。若已存在，文件會被截斷爲另長度，不存在則新建 a+ 打開一個文本文件，允許讀寫。不存在則新建，讀取從頭開始，寫入則是追加模式

若是處理的是二進制文件，寫法有點差異,多個b字符

  "rb","wb","ab","rb+","r+b","wb+","w+b","ab+","a+b"

• 關閉文件，fclose()關閉文件的函數

  int fclose(FILE *fp);若關閉成功，返回0，關閉失敗，返回EOF（定義在stdio.h中的常量）

• 寫入文件

  fputc()函數，將c的字符，寫入到fp的輸出流，成功則返回寫入的字符，失敗返回EOF。

  int fputc(int c,FILE *fp);

  fputc()函數也可以吧字符串s寫入到fp的輸出流中，成功返回非負值，失敗返回EOF。

  int fputs(const char *s,FILE *fp);int fpuintf(FILE *fp,const char *format,...);

  示例，會在當前文件夾下，生成text文檔，含有兩句話。

  #include <stdio.h>void main(){  FILE *fp;  fp = fopen("./text.txt","w+");  fprintf(fp,"This is testing for fprintf...\n");  fputs("這是測試fputs輸入\n",fp);  fclose(fp);}

• 讀取文件

  fgetc和fgets函數

  //讀取一個字符，正確返回該字符，錯誤返回EOFint fgetc(FILE * fp);//讀取字符串流，直到讀取到null的標識符，所以之前讀取了有效的n-1個,要是遇到\n或者EOF則會返回讀取的字符。char *fgets(char *buf,int n,FILE *fp);//從文件中讀取，遇到空格會停止int fscanf(FILE *fp,const char *format,...);

  示例，讀取上面的文件

  #include <stdio.h>void main(){  FILE *fp;  char buff[255];  fp = fopen("./text.txt","r");  //只會讀取第一個單詞，因爲遇到空格了  fscanf(fp,"%s",buff);  printf("1: %s\n",buff);  //會讀取一句話，遇到\n或者EOF結束  fgets(buff,255,(FILE*)fp);  printf("2: %s\n",buff);  fgets(buff,255,(FILE*)fp);  printf("3: %s\n",buff);  fclose(fp);}

  首先fscanf只讀取了This，因爲它遇到了空格，之後調用fgets讀取剩餘部分，知道遇到\n或者EOF，而第二次調用fgets讀取了一整句。

• 二進制讀寫函數

  size_t fread(void *ptr,size_t size_of_elements,size_t number_of_elements,FILE *a_file);size_t fwrite(const void *ptr,size_t size_of_elements,size_t size_of_elements,FILE *a_file);

  常用與存儲塊的讀寫，通常數組或結構體

2、預處理器

預處理器不是編譯器的組成部分，其會在編譯器實際編譯之前，指示編譯器做一些預處理工作。C與處理器(C Preprocessor)簡稱CPP，以#開頭，位於行首，文件首。

指令 描述 #define 定義宏 #include 包含一個源代碼文件 #undef 取消已定義的宏 #ifdef 如果定義了宏，返回真 #ifndef 如果沒有定義宏，返回真 #if 條件語句，滿足條件，則執行下面代碼 #else 與if搭配使用 #elif 也就是else if語句快 #endif 結束一個#if…#else語句塊 #error 遇到標準錯誤時，輸出錯誤 #pragma 使用標準化方法，向編譯器發布特殊指令

示例：

//定義常量別名,預處理指令，不需要;分行寫#define MAX 10//引入頭文件#include <stdio.h>#include "myheader.h"//取消宏定義，並更改#undef FILE_SIZE#define FILE_SIZE 88;//條件判斷，預處理的，與代碼塊的if..else不用弄混哦#ifndef MSG    #define MSG "message"#endif

• 預定義宏

  ANSI C定義了許多宏，但是不能直接修改

宏 描述 _DATE_ 當前日期，”MMM DD YYYY”格式顯示 _TIME_ 當前時間，”HH:MM:SS”格式顯示 _FILE_ 這會包含當前文件名，一個字符串常量 _LINE_ 這會包含當前行號，一個十進制常量 _STDC_ 當編譯器以ANSI標準編譯時，則定義爲1

- 預處理器運算符

• 宏延伸\

  一個宏通常寫在一行，若是太長，可以用\符號延伸

  #define message_for(a,b) \    printf(#a"and"#b ":Hello\n");

• 字符串常量化#

  定義宏時候，參數轉化爲字符常量，需要用#

  #include <stdio.h>#define msg(a,b) \    printf(#a "和" #b "是朋友");//此處就是用了#符號，void main(){  msg("小白","小黑");}

  輸出結果：

  小白和小黑是朋友

• 標記粘貼##

  合並兩個參數

  #include <stdio.h>#define paster(n) printf("token：" #n " = %d",token##n)void main(){  int tocken22 = 80;  paster(22);//這裏輸入22,在paster函數內合並參數，就得到了token22,然後輸出token22這個變量，就得到了下面的結果，分寫一下printf函數，字符token+#n，也就是token22,token##n，代表了上面定義int token22}

  輸出結果：

  token22 = 80

  可以判斷定義

  #inclue <stdio.h>#if !defined(MSG)    #define MSG "hahaha"#endifvoid main(){  printf("msg == %s\n",MSG);}

• 參數化的宏

  CPP可以使用參數化的宏來模擬函數

  //求平方的函數int square(int x){  return x * x;}//使用宏來定義,名稱和參數的括號之間不能有空格，且緊跟#define#define square(x) ((x)*(x))

  然後就可以在源文件中使用

  #include <stdio.h>#define MAX(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))void main(){  printf("Max between 20 and 10 is : %d\n",MAX(20,10));}

  • 頭文件

  .h文件，包含了C函數聲明和宏定義，被多個源文件共享。分爲編譯器自帶和程序員自定義兩類。用#include導入。

  //<>包裹的，是系統的.h文件，""包裹的，是程序員自定義的.h文件#include <stdio.h>#include "myheader.h"//都可以通過編譯源碼時候，-l選項，將文件置於列表前。

  其實，頭文件，就相當與復制，類似與java中的導入包和文件類。導入一次就夠了，不用多次導入。一般需要判斷一下

  #ifndef HEADER#define HEADER...#endif

  有條件引用

  #if SYSTEM_1#include "system_1.h"#elif SYSTEM_2#include "system_2.h"//太多的話，可以宏定義一下#define SYSTEM_H "system_1.h"

3、類型轉換

編程語言中常見的數據類型轉換，從低類型轉高類型，從高類型轉低類型。向下轉換不安全的，會丟失數據精度。

(type_name) variable;

• 整數提升

  其實也就是一種類型轉換，將小範圍類型，轉爲大範圍的，char–int

  char i = 'c';//ascii碼 99int a = 17;int sum = i + c;//得到的sum值，就是int的，116

• 常用轉換

  一般都會隱式的向上轉型，向下轉型會丟失精度，且需要強制轉型。

  

  這並不適合賦值運算符、邏輯運算符的&&、||

• 錯誤處理

  C語言不提供對錯誤的處理，其返回值出錯時多是1或者NULL，同時生成錯誤碼errno，可以在<error.h>中找到各種錯誤碼。通常通過返回值查找錯誤。一般初始化設這errno=0;

  errno、perror()和strerror()，C語言提供了兩個函數來顯示errno的錯誤信息。

  • perror()函數顯示您傳送的字符串，後面一個冒號、一個空格、和當前errno的文本描述
  • strerror()函數返回一個指針，指針指向errno的錯誤描述。

  示例：

  #include <stdio.h>#include <errno.h>#include <string.h>extern int errno;int main(){FILE * pf;int errnum;//以二進制形式打開文件，此處文件不存在，用於模擬錯誤pf = fopen("./no.txt","rb");if(pf==NULL){  errnum = errno;  fprintf(stderr,"錯誤號： %d \n",errno);  perror("通過perror函數輸出錯誤");  fprintf(stderr,"strerror函數顯示，打開文件錯誤： %s \n",strerror(errnum));}else{  fclose(pf);}return 0;}

  錯誤種類很多，非法參數，數組越界之類的。程序正常退出時候會帶有一個EXIT_SUCCESS值，其爲宏定義，爲0。錯誤時候EXIT_FAILURE，爲-1。