C语言深度剖析:关键字
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2024-05-27 04:23:22
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C语言深度剖析:关键字

  • C语言深度剖析:关键字
    • 前言
    • 定义与声明(补充内容)
    • 最宏大的关键字-auto
    • 最快的关键字-register
    • 关键字static
    • 被冤枉的关键字-sizeof
    • 整型在内存中的存储
      • 原码、反码、补码
      • 大小端补充
      • 理解变量内容的存储和取出
      • 为什么都是补码
      • 整型取值范围
    • 关于if判断的问题
    • bool变量
      • bool变量和零值的比较
    • float类型数据的比较
      • float变量与零值的比较
      • 不安全函数问题
    • switch语句的小细节
    • 三大循环中的细节
    • 打破对goto语句的偏见
    • void的一些细节
      • void*的运算操作
    • 关于return的细节
      • return怎样将值返回
    • const使用的几种场景
      • const修饰普通变量
      • const修饰数组
      • const修饰指针
      • const修饰函数
    • volatile-最易变的关键字
    • struct关键字
      • 柔性数组
    • union关键字
    • enum枚举类型
    • typedef关键字
      • typedef和#define宏的区别
    • 总结
      • 数据类型关键字12个
      • 控制语句关键字12个
      • 存储类型关键字5个
      • 其他关键字3个

C语言深度剖析:关键字

前言

本篇内容既是对之前C语言学习的重点复习内容,也是对之前内容的补充,大体内容逻辑参考了《C语言深度解剖》这本书,所以这节内容更像是个对C语言学习的一个重点内容复盘,也就是将C语言重点知识重新串一遍,同时也对之前一些掌握不太好的知识的补充。所以下面几乎都是一个一个的知识点,友情提示:不是很适合零基础的同学。基础不太好的请将C语言的基础内容部分系统进行学习。

主要将C89/C99标准的主要的32个关键字整体上来总结复习一遍就是我们的目的

image-20230227104829428

定义与声明(补充内容)

1.程序运行,需要加载到内存中

2.程序计算,需要使用变量

定义变量的本质:在内存中开辟一块空间,用来保存数据。

变量声明:extern关键字,声明一个变量或函数已经存在,可以改变其作用域。

变量初始化与赋值:

变量的初始化:在为变量开辟空间的同时将数据存放进去

变量的赋值:将数据放入已经开辟好的空间里面

最宏大的关键字-auto

auto这个关键字是只能用来修饰局部变量的,意思就是表示局部变量只能在其所在的代码块内有效,出代码块则销毁。也就是限制了局部变量的生命周期,auto已经是一个非常原始的关键字了,由于现在编译器已经很智能的解决这些了,所以已经不再需要它了。

最快的关键字-register

register:建议将变量放入寄存器中

那么什么样的变量,可以采用register呢?

1.局部的(全局会导致CPU寄存器被长时间占用)

2.不会被写入的(写入就需要写回内存,后续还要读取检测的话,register的意义在哪呢?)

3.高频被读取的(提高效率所在)

4.如果要使用,请不要大量使用,因为寄存器数量有限

关键字static

修饰全局变量:只能在文件内部使用,改变了作用域

修饰局部变量:相当于改变了声明周期

修饰函数:只能在文件内部使用,相当于改变了作用域

被冤枉的关键字-sizeof

首先记住sizeof不是函数,不是函数,不是函数!!!

三种写法:

sizeof(int)
sizeof(a)
sizeof a

sizeof(i++)内部i不会自增。

整型在内存中的存储

原码、反码、补码

C语言操作符大全

在讲操作符时有详细说明,不再赘述。

原反补码的知识点

大小端补充

数据低位放在低地址处则为小端,口诀小小小。不符合则为大端。

理解变量内容的存储和取出

数据存入时和类型无关,存入二进制即可,取出时才看类型。

为什么都是补码

计算机在存储数据都是二进制,原因:

1.CPU内只集成了加法器,只有补码才能解决减法问题。

2.补码与原码相互转换,其运算过程是相同的,不需要额外的硬件电路。

整型取值范围

记住char类型有符号-128~127,无符号0 ~255(理解怎么计算)。

类型的取值范围计算

关于if判断的问题

例如语句:if(flag==1),从正常逻辑上来讲我们通常想的是如果flag==1,则…,但是实际上如果更系统地来描述的话,应该是

先计算括号内的表达式逻辑值,然后进行判断。

bool变量

布尔变量,C99中引入的概念,由于我们目前仍主要按C89/C90标准,所以使用并不多,但是不能一口咬死C语言没有bool类型。

_Bool就是一个类型,不过在新增头文件stdbool.h中,被重新用宏写成了bool,为了保证C/C++兼容性 。

bool a=0;sizeof(a);可以求出布尔变量的大小,理论上来讲表示真假一个字节就可以,但是具体还是取决于编译器。

image-20230219200819553

但是还有一个全部大写的BOOL,TRUE,FALSE,

image-20230219200958812

这是在VS中看到的源文件,微软自己搞出的一套定义,不要使用,为了保证代码的可移植性。

bool变量和零值的比较

bool变量与零值的比较有多种方法,例如if(pass==true);if(pass= =0);if(pass= =false);(pass为一个布尔变量),但是这样的写法都不推荐,我们推荐以下两种写法:

if(pass);
if(!pass);

float类型数据的比较

关于浮点型数据存储的细节不再赘述,链接:C进阶:数据在内存中的存储

很多浮点型数据在内存中不能够精确存储,因此一定不能将两个浮点数直接比较,例如if(a==0.2),这是绝对不能正确判断的,正确判断两个浮点数存储的方式是定义一个宏EPS,假设为0.0000001,如果fabs((a-0.2)),fabs是一个函数取绝对值,意思就是只要差值在一定范围内则视为相等。下面举一个完整的代码例子:

#define EPS 0.00000000001
#include 
#include 
int main()
{float a = 3.14f;/*第一种写法*/if (fabs(a - 3.1) > EPS){printf("you can see me!\n");}/*第二种写法*/if ((a - 3.1) > DBL_EPSILON){printf("you can see me!\n");}return 0;
}
image-20230219202443314

其中DBL_EPSILON是一个很小的正数,一般用来判断比较浮点数。

float变量与零值的比较

有了上面基础就很好理解了,float变量与零值的比较就相当于:

if(fabs(x-0.0)if(fabs(x)即可。

不安全函数问题

两种解决方法:

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1//(注意必须要放在头文件之前)
#pragma warning(disable: 4996)

switch语句的小细节

image-20230220110300084

case后面的语句中可以多语句但是不可以定义变量,如果一定有需求的话,封装成一个函数。

三大循环中的细节

do while循环(注意最后分号不能省略);for循环;while循环。

三种循环中的break作用一致,都是跳出循环。

重点注意for循环中的continue是跳过本次循环到条件调整处,而在while和do while循环都是continue直接跳到条件判断处。

打破对goto语句的偏见

在市面上几乎所有的书里面都会有不建议使用goto语句,实际上很多公司内部的代码规范也是命令禁止使用goto语句,但是goto语句绝对不仅仅是毫无用处,不推荐使用goto语句仅仅是因为很多实力程度不够的程序员使用会造成逻辑混乱,很容易出错,但是在一些大型工程里面goto语句也是非常重要的一部分。例如:

image-20230220205219720

这是Linux内核中的部分源代码,可以看到其实goto语句是使用非常频繁的,如果你要用工具去数一下数量的话可能达到几十万行。

所以goto语句不是炸弹,仅仅是因为我们的公司当前的业务逻辑并不复杂。

void的一些细节

定义变量的本质:开辟空间

而void作为空类型,理论上是不应该开辟空间的,即使开了空间,也仅仅作为一个占位符看待

所以,既然无法开辟空间,那么也就无法作为正常变量使用,既然无法使用,编译器干脆不让他定义变量。

在vs2013中,sizeof(void)=0

在Linux中,sizeof(void)=1(但编译器依旧理解成,无法定义变量)

所以不要一口咬死sizeof(void)大小一定是0,这个是没有明确标准规定的。

自定义函数的默认返回值是int,函数返回值使用void时也不可以不写返回值,

没有返回值,如果不写void,会让阅读你代码的人产生误解:他是忘了写,还是想默认int?

在函数参数部分不写void的话就是明确指定不能给函数传参数

void*的运算操作

在vs中对void*的变量是不允许的,例如++

int main()
{void *p = NULL;p++; //报错p += 1; //报错return 0;
}  

而在gcc编译器下编译就是能通过的,由于编译器对void的大小认定不一致导致了这样的现象。

Linux 上可用的 C 编译器是 GNU C 编译器,它建立在自由软件基金会的编程许可证的基础上,因此可以自由发布。 GNUC 对标准 C 进行一系列扩展,以增强标准 C 的功能 。

关于return的细节

在使用上:由于函数在栈上开辟空间,在出函数后函数内的临时变量也会释放(并没有销毁数据,而是将数据设置为无效数据,之后使用直接覆盖),不要返回函数内部创建的指针,在后续使用是非法访问

return怎样将值返回

image-20230223155051077

可以看到,是通过一个寄存器来实现的,所以当我们写函数有返回值但是不return的话,这次函数的返回值依旧在寄存器中,当下次使用时,有可能出现一些意想不到的错误。

const使用的几种场景

const修饰普通变量

变量直接为不可直接修改的值,没什么好说的。

const修饰数组

const arr[]={1,2,3,4,5};

数组中的每一个元素都不可直接被修改。

const修饰指针

image-20230223173531257

只需要看const修饰谁即可。

const修饰函数

const修饰函数参数,函数参数不可直接被修改

const修饰函数返回值,函数返回值不可直接被修改

volatile-最易变的关键字

volatile这个关键字可以说是个非常冷门的关键字,很多人甚至都没有听说过,或者听说过但是也没有用过,今天我就详细来解释一下这个关键字

volatile这个关键字其实作用有些特殊,

总结来说作用是:防止内存被覆盖,保证内存的可见性

我们用下图来理解:

image-20230225174843308

那么这个现象怎么验证呢?

我们可以在linus环境下用gcc编译器详细看到,

验证过程:

gcc test.c -O2 -g //以O2级别进行代码优化
objdump -S -d a.out > a.s //对形成的a.out可执行程序进行优化  

image-20230225181939108

image-20230225181957956

const volatile int a = 10;  

这句代码看起来怪怪的,但其实是可以编过去的。

const要求你不要进行写入就可以。volatile意思是你读取的时候,每次都要从内存读。两者并不冲突。

虽然volatile就叫做易变关键字,但这里仅仅是描述它修饰的变量可能会变化,要编译器注意,并不是它要求对应变量必须变化!这点要特别注意。

可能有人会疑惑的是我在死循环的过程中变量怎么可能改变呢?

这是因为我们目前写的程序都是单进程,如果有多进程的程序的话,变量的值是有可能改变的。

struct关键字

基本知识不再废话,重要要注意结构体的大小计算问题,结构体内存对齐

注意一个空结构体问题,在VS下是不被允许定义的,但是在Linux中gcc环境下是可以的,计算大小为0

柔性数组

柔性数组在C99中才有,但是大多编译器对C99标准支持并不完全,所以不再过多的赘述,细节请看:

自定义类型:结构体、枚举、联合体

union关键字

需要重点理解的就是联合体在内存中的保存,经典问题:如何用程序确认当前系统的存储模式

还有个位域的问题,但是不太重要,详情见上=链接自定义类型:结构体、枚举、联合体

enum枚举类型

详情见上链接:自定义类型:结构体、枚举、联合体

typedef关键字

1.对一般类型进行重命名

2.对结构体类型进行重命名

3.对指针进行重命名

4.对复杂结构进行重命名(数组类型为例,先不要搞那么复杂

typedef和#define宏的区别

#define定义的宏只是简单的文本替换

而typedef定义了一个全新的变量

对比:image-20230227102238168

总结

以上就是所有的32个关键字总结,可能关键字并不是详细,但是还是那句话,这节更是对C语言知识的复盘,一个查漏补缺的过程。

数据类型关键字12个

char :声明字符型变量或函数
short :声明短整型变量或函数
int : 声明整型变量或函数
long :声明长整型变量或函数
signed :声明有符号类型变量或函数
unsigned :声明无符号类型变量或函数
float :声明浮点型变量或函数
double :声明双精度变量或函数
struct :声明结构体变量或函数
union :声明共用体(联合)数据类型
enum :声明枚举类型
void :声明函数无返回值或无参数,声明无类型指针

控制语句关键字12个

循环控制(5个)

for :一种循环语句
do :循环语句的循环体
while :循环语句的循环条件
break :跳出当前循环
continue :结束当前循环,开始下一轮循环

条件语句(3个)

if : 条件语句
else :条件语句否定分支
goto :无条件跳转语句

开关语句 (3个)

switch :用于开关语句
case :开关语句分支
default :开关语句中的“其他”分支

返回语句(1个)

return :函数返回语句(可以带参数,也看不带参数)

存储类型关键字5个

存储类型关键字(5个)

auto :声明自动变量,一般不使用
extern :声明变量是在其他文件中声明
register :声明寄存器变量
static :声明静态变量
typedef :用以给数据类型取别名(但是该关键字被分到存储关键字分类中,虽然看起来没什么相关性)

注意:存储关键字,不可以同时出现,也就是说,在一个变量定义的时候,只能有一个

例如:auto static int a这是绝对错误的

其他关键字3个

其他关键字(3个)

const :声明只读变量
sizeof :计算数据类型长度
volatile :说明变量在程序执行中可被隐含地改变

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