C语言重点复习大纲

admin • 2023-02-02 19:49 • C/C++

数据存储(3星)

判断大小端

大端

将数据的高位存储在内存的低地址;

小端(常用)

将数据的低位存储在内存的低地址；

写一个函数判断大小端

强转即可;发生了截断;

bool judge(int i = 1){
   //判断是不是小端
    return char(i);
}

截断与整形提升

截断

    int a = 0x0fffffff;
    char c = a;
    int b = c;

    printf("%dn", b);// char 1个字节 发生截断，截取低位8个字节(11111111)，(注意大小端),输出-1

整形提升

char a = 0xff;//8个1
printf("%dn",a); //输出-1；a二进制 11111111 ，符号位为1，提升int4字节的时，前面补1！

a= 0x7f;
printf("%dn",a); //输出127；a二进制 01111111 ，符号位为0，提升int4字节的时，前面补0

数组和指针(5星)

数组

一段连续的内存空间，用于存储若干个指定相同类型的值;

只有在&arr 或者 sizeof(arr)的时候，数组名arr才被看作整个数组，其余情况看做首元素的地址！

指针

指向内存中的一个地址，该地址对应的内存空间下可能存放有特定数据;

几个特殊的指针

注意符号的优先级进行区分!

指针数组

int *arr[NUM]; //[]优先，所以他是一个数组，存储的类型为int*;

数组指针

int (*arr)[NUM]; //()让arr是一个指针，指向的类型为int [NUM]数组

函数指针

int (*ptr)(int int) //ptr是一个指针，指向int (int int),参数为两个int，返回值为int的函数;
    
//这样比较复杂，一般typedef定义一个新的类型名;
typedef int (*Ptr)(int int) Ptr
Ptr p = Add;//创建实例;
(*p)(1,1);//调用函数Add 返回2

数组传参

一维数组传参相当于退化为指针;

void f1(int arr[])//int *arr
{
	
    cout<<sizeof(arr)<<endl; //输出4
}
int main()
{
    int arr[10];
    f1(arr);
}

二维数组传参必须指定列数（才能确定+,-这些跳过二维中若干个一维的地址偏移操作）,相当于数组指针;

void f2(int arr[][4])//int *arr
{
	
    cout<<sizeof(arr)<<endl; //输出4
}
int main()
{
    int arr[4][4];
    f2(arr);
}

字符串数组

假设字符串数组为carr,这里要注意strlen(carr)和sizeof(carr)的区别;

因为strlen计算字符串长度，他会找‘’然后停下，所以不会计算’’;
sizeof则会把’’这个特殊字符也算上，所以对于一般的字符串，sizeof(carr) = strlen(carr)+1;

库函数的实现(4星)

atoi与itoa

atoi

int atoi (const char * str);
//将一个字符串转换成int返回;



int My_Atoi(const char* str){
    
    
    int len = strlen(str);
    char tmp[100];
    int index = 0;
    for(int i = len-1;i>=0;i--){
        if(str[i]=='-') continue;//跳过负数,最后再判断;
        tmp[index++] = str[i];
    }
    int ret = 0;
    while(len)
    {
        int c = tmp[len-1] - '0';
        ret*=10;
        ret+=c;
        len--;
    }
    
   //判断负数情况
    if(str[0] == '-') ret*=-1;
    return ret;
}

itoa

char *  itoa ( int value, char * str, int base );
//将一个整形转换成对应进制的字符串; 进制转换<-->辗转相除;





void Swap(char* a, char* b)
{
    char tmp = *a;
    *a = *b;
    *b = tmp;
}
char* My_Itoa(int value, char* str, int base)
{
    char ret[1024];
    int index = 0;
    int flag = 0;
    char carr[] = { '0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F' };
    //处理负数用'-'加原码表示，暂时不考虑补码这些;
    if (value < 0) {
        flag = 1;
        value *= -1;
    }

    while (value) 
    {
        ret[index++] = carr[value % base];
        value /= base;
    }
    if (flag) {
        ret[index++] = '-';
    }
     
    //翻转
    int l = 0;
    int r = index - 1;
    while (l < r)
    {
        Swap(&ret[l],&ret[r]);
        l++;
        r--;
    }
   
    ret[index++] = '';


    return ret;
}

memcpy与memmove

strcpy用于string的拷贝，遇到’’停止，使用仅限于字符串;

二momcpy是void*类型的内存拷贝，适用更多场景;

在C/C++一些笔试中较常见要求不用标准库函数，实现mommove函数的功能，这里进行一下自我总结：

void * memcpy ( void * dest, const void * src, size_t num );
void * memmove ( void * dest, const void * src, size_t num );

dest 目的内存首地址;

src (资)源内存首地址;

num 拷贝字节数;

返回值:最开始的dest的首地址

可以看到memcpy与memmove的返回值或者参数都是一样的，其实在一些编译器中，memcpy已经被优化为了memmove;

两者区别:

memmove是momcpy的升级版，memcpy不处理内存重叠时可能引发的问题，出现重叠情况可能会拷贝紊乱出错(src<dest)；而memmove处理了内存重叠时可能引发的问题！；

C还保留memcpy的原因是，让之前用过memcpy的代码能正常运行;

memcpye

void * memcpy ( void * dest, const void * src, size_t num );

//

//不处理内存重叠中的特殊情况;
void* my_memcpy( void * dest, const void * src, size_t num )
{
    void* ret = dest;
    while(num--){
        *(char*)dest = *(char*)src;
        dest = (char*)dest + 1;
		src = (char*)src + 1;;
    }
    return ret;
}

int main()
{
	int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
	
    my_memcpy(arr,arr+5,5*4);//6,7,8,9,10,6,7,8,9,10 //内存重叠，但是src<dest，没问题
    my_memcpy(arr+1,arr,5*4); //1,1,1,1,1,1,7,8,9,10 //内存重叠，但是src>dest，出现问题了,这种src<dest得从后往前拷贝才能达到预期效果！
	
	return 0;
}

内存重叠

如下图,源src和目的dest内存有公共部分！

上图src>dest时,如果类似memcpy正常从左向右进行拷贝,显然结果是不对的;

这时候后memmove出现了，针对内存重叠情况做出判断，按照特定的方式(前向后 or 后向前)进行拷贝，达到预期效果;

memmove

void * memmove ( void * dest, const void * src, size_t num );



void * my_memmove ( void * dest, const void * src, size_t num )
{
     void* ret = dest;
    //核心就是根据src与desc的大小关系，进行分类操作(正拷贝 or 逆拷贝)
    if(src<dest){
        //src在desc前面！逆拷贝;
        while(num--){
            *( (char*)dest+num) =  *( (char*)src+num);//优雅~
        }
    }
    else{
        //顺拷贝;
         while(num--)
         {
        	*(char*)dest = *(char*)src;
         	dest = (char*)dest + 1;
			src = (char*)src + 1;;
    	}
    }
    return ret;
}

自定义类型(4星)

内存对齐

结构体的大小往往不是结构体中各种数据类型的加和，因为其存在内存对齐;

结构体的对齐规则:

第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。

其他成员变量要对齐到对齐数的整数倍的地址处。

对齐数:编译器默认的一个对齐数 **与该成员大小的较小值 **(VS中默认的值为8 Linux中的默认值为4)

结构体总大小为最大对齐数（每个成员变量确定的较小对齐数最大的那个）的整数倍

(注意，对其书不一定包含VS平台那个8,如果每个成员大小都小于8，那么结构体总大小就是那些成员中最大的类型值得整数倍)

下面是一个对齐后总大小为16的结构体:

为什么存在内存对齐？

性能原因:

CPU的优化规则：与CPU命中率有关，大致原则是这样的：对于n字节的元素（n=2,4,8,…），它的首地址能被n整除，才能获得最好的性能。为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。

所以内存对齐本质上是一种空间换时间的优化;(现代内存空间大大的多,更注重时间了);

根据内存对齐的特征,设计结构体时,让较小的成员聚集在一起可以节省空间！

结构体，联合体，枚举

结构体

一个事物具有多重属性或方法，打包成一个结构体,方便操作处理;有点面向对象的意思;

struct People{
	int id;
    char* name;
    //...多重属性
 public:
    int Getid(){//方法1:返回这个人的id
        return id;
    }
    
};

枚举

枚举==列举

enum Day//星期
{
 Mon = 1,
 Tues,
 Wed,
 Thur,
 Fri,
 Sat,
 Sun
};

enum Sex//性别
{
 MALE,
 FEMALE,
 SECRET
};

{}中的内容是枚举类型的可能取值，也叫 枚举常量 。

这些可能取值都是有值的，默认从0开始，一次递增1，当然在定义的时候也可以赋初值。例如：

枚举的优点（与宏定义常量对比一下）:

宏定义的常量不够严谨;

枚举自动递增，方便管理,增加代码的可读性和可维护性;

使用方便，一次可以定义多个常量;

联合体(共用体)

联合的成员是共用同一块内存空间的(有重叠)，这样一个联合变量的大小，至少是最大成员的大小（因为联合至少得有能力保存最大的那个成员）。

 union Un
    {
        int i;
        char c;
    };
union Un un;
 un.i = 0x11223344;
 un.c = 0x55;
//下面两条输出结果一样，因为他们共用同一块空间，起始地址都是相同的
 printf("%xn", &un.i);
 printf("%xn", &un.c);

 printf("%xn", un.i);//输出11223355;  因为i和c共同一四字节的空间，第二次c放入0x55将i的44覆盖掉了;

位段

和结构体很像，与结构体相比，位段更节省空间，但是不具有跨平台性;

位段常用在确定的某些结构,省点空间，eg各种网络报文！

struct S
{
 	char a:3;
 	char b:4;
	char c:5;
 	char d:4;
};
struct S s = {0};
s.a = 10;
s.b = 12;
s.c = 3;
s.d = 4;

位段**按照类型(char int等)**开空间，如果这个空间的二进制位没用完，而且能放下下一个成员，那就共用一段空间(内存不能重叠),剩余二进制位置放不下的话，那只好再开辟一个类型空间了;

编译链接(3星)

我们编写的程序代码是怎样运行起来的？到底运行的是什么内容？那就是编译和链接的全过程

编译和链接的过程

预编译

.c生成.i文件

也叫预处理，宏替换，去掉注释，添加行号等;

编译

.i生成.s汇编文件

编译是对于预处理完的文件进行一些列的词法分析、语法分析、语义分析及优化后产生相应的汇编代码文件，内联函数替换(一种优化)在这一阶段！

汇编

.s文件转成.o文件

将汇编代码转化成机器可以执行的命令，汇编代码转换成机器指令;

前三部分用编译器后面链接用链接器

链接

静态链接：在编译阶段就把静态库就加到可执行文件中去，这样可执行文件就会比较大。

动态链接：在链接阶段仅仅只加入一些描述信息，而程序执行时再从系统中把相应动态库加载到内存中去。

链接程序的主要工作就是将有关的目标文件彼此相连接，库函数代码，我们写的多个代码文件连接起来，合并成一个可执行程序，即可运行!

条件编译

这里的“条件”就是用IF判断是否编译的时候要执行某些操作;

有点像运行时候的if判断程序怎么运行，条件编译是if判断怎么编译;

条件编译可以用于程序DE_BUG调试，也可以防止某个头文件被重复包含;

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
//头文件的内容
#endif //__TEST_H__ d


#pragma once //也可以防止重复包含;

操作符和关键字(4星)

volatile

volatile（易变的）是一个类型修饰符，作用是作为指令关键字，一般都是和const对应，确保本条指令不会被编译器的优化而忽略,使用这个变量时直接读取原始内存地址。

int main()
{
	volatile int i = 10;
	int a = i;

	printf("%d", i);

	//下面 汇编语句 的作用就是改变内存中i的值，但是又 不让编译器知道
	__asm
	{
		mov dword ptr[ebp - 4], 20h
	}
	int b = i;
	printf("i=%d", b);
	return 0;
}

然后，在debug（调试）版本模式运行程序，输出结果如下:

i = 10
i = 32 //修改过后的正确的i值

relese版本下的程序会自动优化，编译器不知道汇编语句改了i的值，所以第二次给b赋值i的时候，看之前i没动过，就直接优化把之前i的缓存的10给b了,所以两次结果都是之前的10:

i = 10
i = 10//明明改了值，怎么还是之前的10？错误情况

这显然是有问题的,比如多线程程序改掉共用的一个变量，另个线程不知道，还用的之前的缓存cache,就有问题了;

所以volatile关键字声明这个变量是易变的，换句话说，每次用这个变量的时候，都得直接读取原始内存地址，不能用任何之前的cache优化了!

const

提高程序健壮性

修饰普通变量

与宏定义常量很像;但是宏没类型检查，const更安全;

const可以保护被修饰的东西，防止意外修改，增强程序的健壮性

const的常量一般不分配内存，直接放入编译符号表，效率更高;

修饰指针

const int* p; //指向常量的指针, p指向位置的内容不能被修改;

int * const p; //指针常量，p指向的位置不能修改;

const int* const p; //p的位置和位置里的内容都不能被修改;

修饰函数参数

void StringCopy(char *strDestination, const char *strSource指针指向的内容不被改变;);
//保证strSource“源”,指针指向的内容 在函数中 不被改变;

修饰函数返回值

针对返回引用或者指针的函数;

class Student {
public:
   //返回左值引用,可以修改;
    int& GetAge() {
        return m_age;
    }
	
    //返回右值引用，不能修改;
    const int& GetAgeConst() {
        return m_age;
    }

    void ShowAge() {
        cout << "Age: " << m_age << endl;
    }

private:
    int m_age = 0;
};

int main()
{
    Student stu;
    stu.ShowAge();

    stu.GetAge() = 5; // 会修改成员变量的值
    stu.ShowAge();

    stu.GetAgeConst() = 8; // 编译器会报错,因为该返回值被const了 成为了右值;
    stu.ShowAge();

    return 0;
}

修饰成员函数

#include <iostream>
using namespace std;
 
struct A{
private:
	int i;
public:
	void set(int n){ //set函数需要设置i的值，所以不能声明为const
		i = n;
	}
 
	int get() const{ //get函数返回i的值，不需要对i进行修改;
        			//则可以用const修饰。防止在函数体内对i进行修改。						
        			//并且修饰以后，const函数也不能调用其他的非const成员函数，提升程序的健壮性;
		return i;
	}
};

static(结合C++)

提高程序模块性;

修饰局部变量

普通的变量在函数中或者某个作用于用完以后会被释放，下次使用它的时候重新定义;

static修饰的变量就像一个全局变量一样,作用域内用完以后不会被立即释放，和全局变量一样储存在全局区，只会被定义一次;

因为是在某作用于内部，区别于全局变量在main的外部，所以极有利于模块化了;

修饰全局变量

全局变量定义在函数体外部，在全局数据区分配存储空间，且编译器会自动对其初始化。

普通全局变量对整个工程可见，其他文件可以使用extern外部声明后直接使用。也就是说其他文件不能再定义一个与其相同名字的变量了（否则编译器会认为它们是同一个变量）。
static修饰过的全局变量只对当前文件可见，其他文件不能访问,其他文件可以定义相同名字的全局变量，两者没有影响;

定义不需要共享的全局变量时，加上static修饰，那么就能有效降低各程序文件之间的耦合度，避免全局变量名冲突;

C++

修饰数据成员

struct S
{
    static int a;
};
int S::a = 10;、
S s;

//S::a or s.f()这样用

当数据成员被static修饰以后，他生命周期就随类本身了，储存在全局数据区，只有这一个，不属于任何该类的实例;

修饰成员函数

struct S
{
    static int f(){ 
        //....
    };
};
int S::a = 10;
S s;

// S::f() or a.f()这样用

类似于修饰数据成员,修饰函数以后，存在全局区; 该函数不属于类的任何实例;

没有this指针！(多线程的handler函数参数就可以匹配了，不然多个this*的参数),也意味着不能访问任何数据成员了，他不属于任何实例！;

本图文内容来源于网友网络收集整理提供，作为学习参考使用，版权属于原作者。

THE END

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