转载

深入理解C语言

语言只是一种工具，任何语言之间都是想通的，一通则百通，关键是要理解语言背后的思想，理解其思想，任何语言，拿来用就行了。语言没有好坏之分，任何语言既然存在自然有它存在的价值。

在一个到处是OOP的年代，为何面向过程的C语言依然可以如此活跃？这主要得益于C语言本身的语言特性。C语言小巧灵活，而且还有一个直接与硬件打交道的指针的存在，所以它是嵌入式开发唯有的高级语言；正因为他的小巧灵活，我们可以用它来开发一系列的小工具，Unix/Linux就是由这些小工具组成的操作系统；同时用C语言可以开发高性能的应用程序。

1、数据类型。C是一门面向过程的语言，但它依旧可以实现大多数面向对象所能完成的工作。比如面向对象的三大特性：封装、继承、多态。

封装：C中有一种复杂的数据结构叫做struct。struct是C里面的结构体。

假如我们要对person进行封装，person可能包括姓名、性别、年龄、身高、体重等信息。我们就可以对它封装如下：

struct Person{  char name[20];//姓名  char gender; //性别     int age;   //年龄  int height;  //身高  int weight;    //体重 };

当我们要像OOP那样新建一个对象时，我们就可以：

struct Person p;

我们就可以直接对p进行赋值：

p.name = "whc"; p.gender = 'b';  //'b' = boy; 'g' = girl p.age = 25;   p.height = 175; p.weight = 65;

继承：同样利用struct，我们来创建一个学生结构，同时继承结构体Person，如下：

struct Student{     struct Person p;     char number[20]; //学号     int score;              //成绩 };

对Student进行创建对象，并赋值：

struct Student s; s.p.name = "whc"; s.p.gender = 'b'; s.p.age = 25; s.p.height = 175; s.p.weight = 65; s.number = "20150618"; s.score = 90;

多态：C中对于多态的实现可以借助函数指针来实现。为了简单起见，我们假设Person这个结构体中，只有一个函数指针。

struct Person{     void (*print)(void *p); };  struct Student{     struct Person p; };

而Person和Student这两个结构体的print函数实现如下：

void printPerson(void *person){  if(NULL == person)   return ;  struct Person *p = (struct Person *)person;  printf("run in the person!!/n"); } void printStudent(void *person){  if(NULL == person)   return ;  struct Person *p = (struct Person *)person;  printf("run in the student!!/n"); }

我们写一个函数来调用他们：

void print(void *person){  if(NULL == person)   return ;  struct Person *p = (struct Person *)person;  p->print(person); } int main(){  struct Person person;  struct Student student;  person.print = printPerson;  student.p.print = printStudent;  print(&person); //实参为Person的对象  print(&student);  //实参为Student的对象  return 0; }

他们的输出为：

深入理解C语言

其实这个也不难理解，无论是Person还是Student，他们在内存中只有一个变量，就是那个函数指针，而void*表示任何类型的指针，当我们将它强制转换成struct Person*类型时，p->print指向的自然就是传入实参的print地址。

2、指针和内存管理

无论问哪一个C工程狮：C语言中最容易出错的地方在哪？我们基本上会得到同一个答案，那就是指针和内存溢出。那么指针是什么，指针其实就是一个地址，这个地址可以是一个变量的地址，也可以是一个函数的地址，不管是什么，反正都是内存中的一个地址。

例如有一个变量a，我们定义一个指针来保存变量a的地址：

int a = 0; int *p = &a;

如果是一个函数呢？我们定义一个函数，然后用一个函数指针来保存这个函数地址：

int min(int a,int b){   return a<b?a:b;   }  int (*f)(int,int); f = min;

可能我们有时候会想，难道我们只能先定义一个变量或者函数，然后把它的地址给指针么？不能直接使用指针，或者直接给指针赋一个常量么？首先，我们不知道内存中哪些是可用的地址，哪些是不可用的，每当我们定义一个指针时，这个指针指向的是一个未定义的内存，这个就是传说中的野指针。如果我们给这个指针所指向的内存赋值，就有可能覆盖了一些很重要的数据，所以每当我们定义一个指针时，最好给它赋一个初始地址或者NULL；如果我们给一个指针赋常量，同样的道理。

指针的类型要与变量的类型一致（如果我们不是故意要他们不一致），所谓类型，只是变量的一直表现形式，其实在内存中，他们不过是0101的二进制，当我们用32bits的原码表示时，它就是unsigned；当我们用32bits补码表示时,就是signed；当用浮点表示时就是float；当用更复杂的自定义表示时就是struct；用union可以很好的理解这些。

现在我们来讲一下内存，这里我们只讨论用户内存区域：

一般分为5个区域：

(1)程序代码区：存放代码指令的地方

(2)全局（静态）变量区：包括初始化、未初始化的全局变量和静态变量

(3)字符常量区：存放一些字符串常量，在C语言里面，这个很容易与栈中定义的字符数组搞混，当我们定义如下：

int main(){   char *str0 = "Hello World!";     //字符常量区   char   str1[] = "Hello World!";   //栈区                             return 0;             }

str0所指向的字符串就是在字符常量区，但是str0本身的这个指针变量是在栈区的，这个变量存放的是字符常量区中"Hello World!"的首地址。

str1是字符数组，所以str1中所存放的字符串是在栈区，这里利用的不过是字符数组初始化的一种形式，其实它可以写成如下形式：

char str1[] = {'H','e','l','l','o',' ','W','o','r','l','d','!','/0'};

(4)栈区：局部变量，形参，函数返回地址等，由系统来管理，在内存里面是由高地址往低地址生长，所以栈空间大小是有限的，当在栈中定义一个很大的数组或者使用很深的递归调用时，就有可能栈溢出。

(5)堆区：由malloc、calloc、realloc函数分配的空间，由我们自己来管理，每次用完之后，必须用free释放内存，否则，就会产生内存泄漏，每次释放内存后，虽然不再占用着这块内存中，但是对应的指针依然指向这块区域，这个指针就是野指针，所以释放内存后，建议给指针赋NULL。如下：

int main(){   int *p = (int*)malloc(100*sizeof(int));     /*     执行语句     */     free(p);//这时p依然指向那块内存，成了野指针   p = NULL;  //对p赋值NULL   return 0;   }

3、C语言的I/O输入输出

C语言本身并不带有输入输出的特性，所以它的所有I/O操作都是通过系统调用来实现。幸运的是C标准库，已经给我们封装好了一系列的I/O操作的函数。

putchar ():把变量中的一个字符常量输出到显示器屏幕上;

getchar ();从键盘上输入一个字符常量,此常量就是该函数的值;

printf ();把键盘中的各类数据,加以格式控制输出到显示器屏幕上;

scanf ();从键盘上输入各类数据,并存放到程序变量中;

puts ():把数组变量中的一个字符串常量输出到显示器屏幕上

gets ():从键盘上输入一个字符串常量并放到程序的数组中

一些为对文件的操作，由于一切皆可看作是文件，标准输入，输出也可以当作文件来操作，文件描述符：标准输入(0)、标准输出(1)、标准错误(2)

fpus();输出到文件

fgets();从文件输入

fscanf();格式化文件输入

fprintf();格式化文件输出

另外两个很重要的函数，当然还有他们的派生函数也是类似的

sscanf(); 从一个字符串中提取各类数据。

sprintf(); 把格式化的数据写入某个字符串

这里不对每个函数进行详解，主要对 格式化函数 进行分析：

(1)当我们要 把一个字符串转换成一个整数 或者 把一个整数转换成一个字符串 时，我们一般会想到atoi()或者itoa()（非标准函数）函数，但是我们可以通过流来实现：

int main(){  int num = 10;  char str[10] = {0};  sprintf(str,"%d",num); //把字符串转换成int  num = 0;  sscanf(str,"%d",#);//把int转换成char[]  printf("num:%d str:%s/n",num,str);  return 0; }

输出结果如下：

深入理解C语言

把字符串转与其它类型之间的转换：比如float，16进制，unsigned等都可以用流实现。

(2)格式化函数中的 正则表达式

所有的格式化函数都可以定制自己的扫描集 %[abc]、%[a-z]、%[^abc]、%[^a-z]，其中[]内是匹配的字符,^表示求反集。

当我们要从标准输入输入一个可能带空格的字符串时，直接用scanf("%s",str);当读到空格时就返回，此时就可以使用正则表达式：

char str[100] = {0}; scanf("%[^/n]",str);//直到遇到回车才写入

从标准输入中只要读小写字母a-z，遇到其它字符则返回：

char str[100] = {0}; scanf("%[a-z]",str);

其他格式化函数的用法相同，不一一举例。

4、总结

从大一开始学习C语言也有四五年了，个人认为：C语言中最大的成功在于它的指针，但是也是最容易出错了，想要理解C,必须要掌握指针。虽然说，语言只是一门工具，但是这是基础。或许，你可以说，现在是JAVA的天下了，满大街都是招聘JAVA工程师；或者你可以说C太底层，现在都是OOP的时代了，谁还会用面向过程的......你们不要忘了操作系统是用什么写的？是C；C实现的nginx的并发量是C++实现的apache的几十倍。无论是什么编程语言，好好学，深入学就行，不要因为它今天流行就抛弃昨天所学的。

正文到此结束