[读] C和指针 (Ch8 ~ Ch10)

Chapter 8

• ⚠️数组名和指针常量相似，但并不是指针！（也因为是指针常量，所以数组名也是un-assignable的）

  • 编译器用数组名来记住数组的属性，只有当数组名在表达式中被使用时，编译器才为它产生一个指针常量

  • 只有两种情况下数组名不用指针常量来表示：

    • 用于sizeof：对数组名使用sizeof将返回整个数组的长度（以字节为单位）
    • 用于&取址：得到指向数组的指针（而不是指向第一个元素的指针的指针）
  • 下标引用可以作用于任何指针，而不仅仅是数组名，因此C编译器不检查下标的范围，下标也可以为负

  • 通过指针来访问数组中的元素可能比用下标的效率更高，因为通过下标访问数组总是要做以下运算：

    arr + (index * sizeof(elementOfArr)) // 此处的乘法无法避免

    而某些情况（主要是循环体）下，对该偏移值的计算将被编译器优化为纯加法（一个在现代基本没什么用的知识。。）：

    for (int* arrPtr = arr; arrPtr < arr + 10; arrPtr ++) { ... } // arrPtr++ 所加上的值只需要计算第一次

  • 一个注意：

    指针不仅在做加法时需要考虑元素大小，两指针相减的结果也会被通过除法转换为元素个数（单纯比较是否相等则不需要）

• ⚠️函数接收多维数组做参数时，必须指定除第一维外其他所有维度的大小，否则寻址时函数无法计算偏移量

  void func(int x, int y, int arr[][]) { // 未指定第二维大小
      printf("%d", arr[x][y]); // 访问arr的第(x * sizeOfRow + y)个元素，但函数不知道sizeOfRow
  }

• 字符数组的初始化与字符串常量

  char msg[] = "Hello";
  char *msg = "Hello"; // 字符串常量是read only的

• ⚠️声明一个指向数组的指针：

  int arr[3][10];
  int (*arrPtr)[10] = arr; // arrPtr是一个指向拥有10个int元素的数组的指针，arrPtr + 1将指向下一行的10个int的开始

  多维数组可以通过以下形式传递给函数：

  void func(int (*mat)[10]);
  void func(int mat[][10]);

  但当多维数组各维度的大小并不总固定时（我的最爱～），可以通过以下方式将它以一维数组的形式传递给函数：

  int *arrPtr = &arr[0][0];
  int *arrPtr = arr[0];

  但是以下这种声明可能会导致严重的问题：

  int arr[3][10];
  int (*arrPtr)[] = arr; // 此时指针arrPtr不知道数组arr的size信息，它将会把0当作arr的二维宽度（而不是3）

• 下标引用[]的优先级高于间接访问*

  int *p[10]; // p被声明为拥有10个int*元素的数组

Chapter 9

• strlen的返回值为size_t，是一个unsigned值（永远大于等于0）
• 标准库中的字符串函数不负责安全性检查，程序员必须保证字符串以NULL结尾（在必要的情况下）且大小合适
• strcpy、strcat等函数会将目标字符串的地址作为返回值，这个特性令它们可以被嵌套使用
• 即使是对转换大小写这种简单的操作，使用库函数也有利于提高程序在使用不同字符集的平台间的移植性
• strerror函数接收一个错误代码，并返回一个指向描述该错误的字符串的指针

Chapter 10

• ⚠️struct（突然发现我根本不知道struct的标准语法。。）

  struct Tag { // struct关键字和花括号之间的部分为该struct的标签，为可选部分，这样声明的结构体每次使用时都要加上struct关键字
      int val;
      char name[10];
  } tag1, *tag2; // 此处可以顺便声明该类型的变量，但此后声明新变量必须使用struct Tag tag;，因为Tag实际上不是一种类型
  
  typedef struct { // 将这种struct定义为一种类型，因此以后使用时不用加struct关键字
      int val;
      char name[10];
  } Tag; // 以后可以直接使用Tag tag;来声明新变量

  所以struct {};才是一个整体，它可以被加上标签作为记号，也可以被typedef为一种新的结构体

  （我竟然一直以为是在主函数外声明新变量就要在类型前加struct关键字。。所以我这么久都写的啥==）

• 点操作符.的优先级高于间接访问*，所以C提供了->来更为方便地通过结构体指针访问它的成员（原来如此！！）

  (*ptr).val = 0;
  ptr->val = 0; // 显然下面这种写法更为直观

  以及优先级上->高于.高于*：

  *p->a.b; // 将会从p指向的结构体中取出a结构体的b成员并对它进行间接访问，即*((p->a).b)

• 不完整声明：使两个（或更多）结构体可以互相包含对方的指针

  struct B; // 提前声明B的存在
  
  struct A {
      struct B *bPtr;
      ...
  };
  struct B {
      struct A *aPtr;
      ...
  };

• 从C2011开始typedef struct foo foo;是合法的了，但是这种写法在之前的编译器上（可能！）会出现兼容性问题

• ⚠️C中的空结构体为undefined行为（但C++允许结构体为空），以及结构体实际上允许嵌套声明，因此可能无意间声明空结构体：

  struct A {
      struct B { // 此处实际只是struct B的定义，而非变量声明。因此没有其他成员的struct A实际为空结构体
          int id;
          ...
      };
  };

• ⚠️对结构体使用sizeof将返回它实际占用的字节数，包括那些为了边界对其而跳过的字节。

  因此要确定一个成员对于结构体起始位置的实际偏移量，应使用offset(type, member)宏（位于stddef.h），type为结构类型，member为该成员的名字。这个宏将返回一个size_t值

• 把整个结构体作为函数的参数or返回值都会导致整个结构体被复制，使用指针效率更高

• 位段（bit filed）：（本质上是不可移植的。。hmmm）

  • 位段成员必须为int或unsigned int类型
  • 成员后跟一个冒号和一个用于指定该位段所占用的bit数的整数

  struct CHAR {
      unsigned ch :   7;
      unsigned font : 16;
      unsigned size : 19;
  };
  struct CHAR c1;

• ⚠️联合（union）：（通过访问不同的联合成员，内存中的同一块内容可以被解释为不同的东西）

  • 与struct相似，union也允许嵌套声明

    struct POINTER { // 实际包含两个变量，type和ptr
        enum {INT, FLOAT, STRING} type;
        union {
            int        *i;
            float    *f;
            char    *s;
        } ptr; // 匿名union
    };

  • 联合中所有成员都拥有相同的起始地址，整个联合的大小取决于最大的成员
  • 为了避免个别超长成员造成空间浪费，通常只储存指向不同成员的指针，使用中再为该成员动态分配内存

  • 初始化：初始值必须为第一个成员的类型，且必须用花括号包围

    union {
        int a;
        float b;
    } x = { 5 }; // 其他类型的初始值（如果可能的话）将会被转换为一个int赋值给x.a