C遗漏知识(个人向)

之前C语言遗漏的一些。

数据在内存中的存储

原码、反码、补码

整数的2进制表⽰⽅法有三种,即 原码、反码和补码

正整数的原、反、补码都相同。

负整数的三种表⽰⽅法各不相同。

原码:直接将数值按照正负数的形式翻译成⼆进制得到的就是原码。

反码:将原码的符号位不变,其他位依次按位取反就可以得到反码。

补码:反码+1就得到补码。 

 对于整形来说:数据存放内存中其实存放的是补码。

⼤⼩端字节序和字节序判断

我们发现a是倒着存储的,这是为什么?

其实超过⼀个字节的数据在内存中存储的时候,就有存储顺序的问题,按照不同的存储顺序,我们分 为⼤端字节序存储和⼩端字节序存储,下⾯是具体的概念: ⼤端(存储)模式:是指数据的低位字节内容保存在内存的⾼地址处,⽽数据的⾼位字节内容,保存 在内存的低地址处。 ⼩端(存储)模式:是指数据的低位字节内容保存在内存的低地址处,⽽数据的⾼位字节内容,保存 在内存的⾼地址处。

 为什么要有大小端呢?

这是因为在计算机系统中,我们是以字节为单位的,每个地址单元都对应着⼀个字节,⼀个字节为8 bit 位,但是在C语⾔中除了8 bit 的 char 之外,还有16 bit 的 short 型,32 bit 的 long 型(要看 具体的编译器),另外,对于位数⼤于8位的处理器,例如16位或者32位的处理器,由于寄存器宽度⼤ 于⼀个字节,那么必然存在着⼀个如何将多个字节安排的问题。因此就导致了⼤端存储模式和⼩端存 储模式。 例如:⼀个 16bit 的 short 型 x ,在内存中的地址为 0x0010 , x 的值为 0x1122 ,那么 0x11 为⾼字节, 0x22 为低字节。对于⼤端模式,就将 0x11 放在低地址中,即 0x0010 中, 0x22 放在⾼地址中,即 0x0011 中。⼩端模式,刚好相反。我们常⽤的 X86 结构是⼩端模式,⽽ KEIL C51 则为⼤端模式。很多的ARM,DSP都为⼩端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是 ⼤端模式还是⼩端模式。

判断大小端的两个程序

//代码1
#include <stdio.h>
int check_sys()
{
 int i = 1;
 return (*(char *)&i);
}
int main()
{
 int ret = check_sys();
 if(ret == 1)
 {
 printf("⼩端n");
 }
 else
 {
 printf("⼤端n");
 }
 return 0;
}
//代码2
int check_sys()
{
 union
 {
 int i;
 char c;
 }un;
 un.i = 1;
 return un.c;
}
  

 浮点数在内存中的存储

常⻅的浮点数:3.14159、1E10等,浮点数家族包括: float、double、long double 类型。 浮点数表⽰的范围: float.h 中定义

当然对于浮点数的表示规则比较多,比较繁琐,这里就不解释了。

文件操作

为什么用文件,文件是何,文件分类

如果没有⽂件,我们写的程序的数据是存储在电脑的内存中,如果程序退出,内存回收,数据就丢失 了,等再次运⾏程序,是看不到上次程序的数据的,如果要将数据进⾏持久化的保存,我们可以使⽤ ⽂件。

磁盘上的⽂件是⽂件。 但是在程序设计中,我们⼀般谈的⽂件有两种:程序⽂件、数据⽂件(从⽂件功能的⻆度来分类 的)。 

程序⽂件

程序⽂件包括源程序⽂件(后缀为.c),⽬标⽂件(windows环境后缀为.obj),可执⾏程序(windows 环境后缀为.exe)。 

数据⽂件 ⽂件的内容不⼀定是程序,⽽是程序运⾏时读写的数据,⽐如程序运⾏需要从中读取数据的⽂件,或 者输出内容的⽂件。

其实有时候我们会把信息输出到磁盘上,当需要的时候再从磁盘上把数据读取到内存中使⽤,这⾥处 理的就是磁盘上⽂件。 

⼀个⽂件要有⼀个唯⼀的⽂件标识,以便⽤⼾识别和引⽤。 ⽂件名包含3部分:⽂件路径+⽂件名主⼲+⽂件后缀 例如: c:codetest.txt 为了⽅便起⻅,⽂件标识常被称为⽂件名。 

根据数据的组织形式,数据⽂件被称为⽂本⽂件或者⼆进制⽂件。 数据在内存中以⼆进制的形式存储,如果不加转换的输出到外存,就是⼆进制⽂件。 如果要求在外存上以ASCII码的形式存储,则需要在存储前转换。以ASCII字符的形式存储的⽂件就是⽂ 本⽂件。 ⼀个数据在内存中是怎么存储的呢? 字符⼀律以ASCII形式存储,数值型数据既可以⽤ASCII形式存储,也可以使⽤⼆进制形式存储。 如有整数10000,如果以ASCII码的形式输出到磁盘,则磁盘中占⽤5个字节(每个字符⼀个字节),⽽ ⼆进制形式输出,则在磁盘上只占4个字节 。

 

文件的打开和关闭

C程序针对⽂件、画⾯、键盘等的数据输⼊输出操作都是通过流操作的。 ⼀般情况下,我们要想向流⾥写数据,或者从流中读取数据,都是要打开流,然后操作 。

标准流:那为什么我们从键盘输⼊数据,向屏幕上输出数据,并没有打开流呢? 那是因为C语⾔程序在启动的时候,默认打开了3个流: • stdin - 标准输⼊流,在⼤多数的环境中从键盘输⼊,scanf函数就是从标准输⼊流中读取数据。 • stdout - 标准输出流,⼤多数的环境中输出⾄显⽰器界⾯,printf函数就是将信息输出到标准输出 流中。 • stderr - 标准错误流,⼤多数环境中输出到显⽰器界⾯。 这是默认打开了这三个流,我们使⽤scanf、printf等函数就可以直接进⾏输⼊输出操作的。 stdin、stdout、stderr 三个流的类型是: FILE* ,通常称为⽂件指针。 C语⾔中,就是通过 FILE* 的⽂件指针来维护流的各种操作的。

文件指针

缓冲⽂件系统中,关键的概念是“⽂件类型指针”,简称“⽂件指针”。 每个被使⽤的⽂件都在内存中开辟了⼀个相应的⽂件信息区,⽤来存放⽂件的相关信息(如⽂件的名 字,⽂件状态及⽂件当前的位置等)。这些信息是保存在⼀个结构体变量中的。该结构体类型是由系 统声明的,取名FILE. 

文件类型申明 

struct _iobuf {
 char *_ptr;
 int _cnt;
 char *_base;
 int _flag;
 int _file;
 int _charbuf;
 int _bufsiz;
 char *_tmpfname;
 };
typedef struct _iobuf FILE;

 不同的C编译器的FILE类型包含的内容不完全相同,但是⼤同⼩异。 每当打开⼀个⽂件的时候,系统会根据⽂件的情况⾃动创建⼀个FILE结构的变量,并填充其中的信 息,使⽤者不必关⼼细节。 ⼀般都是通过⼀个FILE的指针来维护这个FILE结构的变量,这样使⽤起来更加⽅便。 下⾯我们可以创建⼀个FILE*的指针变量:

FILE* pf;//⽂件指针变量

定义pf是⼀个指向FILE类型数据的指针变量。可以使pf指向某个⽂件的⽂件信息区(是⼀个结构体变 量)。通过该⽂件信息区中的信息就能够访问该⽂件。也就是说,通过⽂件指针变量能够间接找到与 它关联的⽂件。

⽂件在读写之前应该先打开⽂件,在使⽤结束之后应该关闭⽂件。 在编写程序的时候,在打开⽂件的同时,都会返回⼀个FILE*的指针变量指向该⽂件,也相当于建⽴了 指针和⽂件的关系。 ANSIC 规定使⽤ fopen 函数来打开⽂件, fclose 来关闭⽂件。 

//打开⽂件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
//关闭⽂件
int fclose ( FILE * stream );

fopen文件打开模式

r代表read的简写,+代表可读可写,w代表write,b代表bit二进制位,t代表text

r 打开只读文件,该文件必须存在
r+ 打开可读可写的文件,该文件必须存在(这里的写文件是指将之前的文件覆盖
rt 打开只读文本文件,该文本必须存在
rt+ 读写打开一个文本文件,允许读和写,该文件必须存在(这里的写文件是指将之前的文件覆盖
rb 只读打开一个二进制文件,,该文本必须存在
rb+ 读写打开一个文本文件,允许读和写,该文件必须存在(这里的写文件是指将之前的文件覆盖

w 打开只写文件,若文件存在,则文件长度清零,即文件内容会消失,若文件不存在则建立该文件
w+ 打开可读写文件,若文件存在,则文件长度清零,即文件内容会消失,若文件不存在则建立该文件(这里的读文件,同样需要使用rewind()函数)
wt 打开只写文本文件,若文件存在,则文件长度清零,即文件内容会消失,若文件不存在则建立该文件
wt+ 打开可读写文本文件,若文件存在,则文件长度清零,即文件内容会消失,若文件不存在则建立该文件
wb 打开只写二进制文件,若文件存在,则文件长度清零,即文件内容会消失,若文件不存在则建立该文件
wb+ 打开可读写文件,若文件存在,则文件长度清零,即文件内容会消失,若文件不存在则建立该文件

a以附加的方式打开只写文件,若文件不存在,则建立文件,存在则在文件尾部添加数据,即追加内容
a+以附加的方式打开可读写文件,不存在则建立文件,存在则写入数据到文件尾(这里的读文件,同样需要使用rewind()函数,但是写文件不需要rewind()函数,a是追加)
at二进制数据的追加,不存在则创建,只能写。
at+读写打开一个文本文件,允许读或在文本末追加数据(这里的读文件,同样需要使用rewind()函数,但是写文件不需要rewind()函数,a是追加)
ab二进制数据的追加,不存在则创建,只能写。
ab+读写打开一个二进制文件,不存在则创建,允许读或在文本末追加数据(这里的读文件,同样需要使用rewind()函数,但是写文件不需要rewind()函数,a是追加)

 

/* fopen fclose example */
#include <stdio.h>
int main ()
{
 FILE * pFile;
 //打开⽂件
 pFile = fopen ("myfile.txt","w");
 //⽂件操作
 if (pFile!=NULL)
 {
 fputs ("fopen example",pFile);
 //关闭⽂件
 fclose (pFile);
 }
 return 0;
}

顺序函数读写函数

函数名         功能         适⽤于

fgetc 字符输⼊函数 所有输⼊流

fputc 字符输出函数 所有输出流

fgets ⽂本⾏输⼊函数 所有输⼊流

fputs ⽂本⾏输出函数 所有输出流

fscanf 格式化输⼊函数 所有输⼊流

fprintf 格式化输出函数 所有输出流

fread ⼆进制输⼊ ⽂件

fwrite ⼆进制输出 ⽂件 

文件的随机读写

 fseek 根据⽂件指针的位置和偏移量来定位⽂件指针。

ftell 返回⽂件指针相对于起始位置的偏移量

rewind 让⽂件指针的位置回到⽂件的起始位置

编译和链接

翻译环境和运⾏环境

在ANSI C的任何⼀种实现中,存在两个不同的环境。

第1种是翻译环境,在这个环境中源代码被转换为可执⾏的机器指令。

第2种是执⾏环境,它⽤于实际执⾏代码。

那翻译环境是怎么将源代码转换为可执⾏的机器指令的呢?这⾥我们就得展开开讲解⼀下翻译环境所 做的事情。 其实翻译环境是由编译和链接两个⼤的过程组成的,⽽编译⼜可以分解成:预处理(有些书也叫预编 译)、编译、汇编三个过程。

⼀个C语⾔的项⽬中可能有多个 .c ⽂件⼀起构建,那多个 .c ⽂件如何⽣成可执⾏程序呢? • 多个.c⽂件单独经过编译出编译处理⽣产对应的⽬标⽂件。 • 注:在Windows环境下的⽬标⽂件的后缀是 .obj ,Linux环境下⽬标⽂件的后缀是 .o • 多个⽬标⽂件和链接库⼀起经过链接器处理⽣成最终的可执⾏程序。 • 链接库是指运⾏时库(它是⽀持程序运⾏的基本函数集合)或者第三⽅库。 

预处理

预定义符号

C语⾔设置了⼀些预定义符号,可以直接使⽤,预定义符号也是在预处理期间处理的。

__FILE__ //进⾏编译的源⽂件
__LINE__ //⽂件当前的⾏号
__DATE__ //⽂件被编译的⽇期
__TIME__ //⽂件被编译的时间
__STDC__ //如果编译器遵循ANSI C,其值为1,否则未定义

#define定义常量

#define MAX 1000
#define reg register //为 register这个关键字,创建⼀个简短的名字
#define do_forever for(;;) //⽤更形象的符号来替换⼀种实现
#define CASE break;case //在写case语句的时候⾃动把 break写上。
// 如果定义的 stuff过⻓,可以分成⼏⾏写,除了最后⼀⾏外,每⾏的后⾯都加⼀个反斜杠(续⾏符)。
#define DEBUG_PRINT printf("file:%stline:%dt 
 date:%sttime:%sn" ,
 __FILE__,__LINE__ , 
 __DATE__,__TIME__ ) 

#define定义宏

#define 机制包括了⼀个规定,允许把参数替换到⽂本中,这种实现通常称为宏(macro)或定义宏 (define macro)。 下⾯是宏的申明⽅式:

#define name( parament-list ) stuff 

其中的 parament-list 是⼀个由逗号隔开的符号表,它们可能出现在stuff中。 注意: 参数列表的左括号必须与name紧邻,如果两者之间有任何空⽩存在,参数列表就会被解释为stuff的 ⼀部分。 

 宏替换的规则

在程序中扩展#define定义符号和宏时,需要涉及⼏个步骤。 1. 在调⽤宏时,⾸先对参数进⾏检查,看看是否包含任何由#define定义的符号。如果是,它们⾸先 被替换。 2. 替换⽂本随后被插⼊到程序中原来⽂本的位置。对于宏,参数名被他们的值所替换。 3. 最后,再次对结果⽂件进⾏扫描,看看它是否包含任何由#define定义的符号。如果是,就重复上 述处理过程。 注意: 1. 宏参数和#define 定义中可以出现其他#define定义的符号。但是对于宏,不能出现递归。 2. 当预处理器搜索#define定义的符号的时候,字符串常量的内容并不被搜索。

 

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THE END
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