朱有鹏嵌入式Linux C基础总结

本文总结于朱有鹏物联网大讲堂Linux C基础视频，希望各位批评指正！

感谢朱老师的帮助^_^

 1.C语言写代码步骤：

     第一步：编辑源代码（使用vi或者其他编辑器）

     第二步：编译。编译就是用编译器把源程序转化成可执行程序的过程，编译要用到编译器。

            我们在linux中使用编译器一般是gcc。

            譬如：gcc hello.c 把当前目录下hello.c文件编译，得到的可执行文件名字叫a.out

         也可以自己指定编译后生成的可执行程序的名字，使用gcc hello.c -o hello

  第三步：执行编译生成的可执行程序，执行方式是./hello

  第四步：调试。当你执行后发现程序结果不对，不是自己想要的，这时候就是返回来看源代码哪里不对。

          然后修改，再编译执行，再看结果。如此循环直接结果正确。

2.VMWare共享文件夹使用

     在linux中，直接到 /mnt/hgfs目录下，即可找到刚才第二步中Name相同的名字的文件夹，

     这个目录即是第一步中Windows中目录在linux下的映射。

3、C语言数据类型

     3.1、整形

         C语言中的整形对应数学中的整数，整形变量是用来描述一个整数值的，整形变量经过计算后也

         只能是整数(整型)，不可能出现小数(浮点型).

     3.2、浮点型

         C语言中浮点型对应数学中的小数。浮点型有float和double两种。使用方式相同，不同在于

         表示范围和精度。float表示的范围小，精度低(小数点后6位)；

         而double表示范围大，精度高。(小数点后16位)

         范围是说表示的数有多大，精度是指这个数的分辨率有多细

          注意：printf中打印float或double类型，都是用%f，不能用%d。

     3.3、字符型

         字符型对应ASCII字符。ASCII字符是一种编码，就是用数字编码来表示一个符号的一种方法

         本质上说，字符型其实也是整形，只是这些整形数被用来表示一些字符的ASCII编码值，

         所以叫做字符型。 字符型一般用8位二进制表示，无符号字符型范围是0~255.

         字符型其实是一种比short还短的整形，所以它可以和int相运算。

     3.4、有符号数和无符号数

         数学中数是有符号的，有整数和负数之分。所以计算机中的数据类型也有符号，

         分为有符号数和无符号数。

    

          有符号数：

              整形：signed int（简写为 int）

              signed long，也写作signed long int，(简写为long)

              signed short，也写作signed short int(简写为short)

              signed（表示signed int）

              浮点型：

              signed float(简写为float)

              signed double(简写为double)

              字符型：

              signed char(简写为char)

       

         无符号数：

              整形：整形无符号数，用来表示一些编码编号之类的东西。譬如身份证号，房间号

                 unsigned int(没有简写)

                 unsigned long int(简写unsigned long)

                 unsigned short int（简写为unsigned short）

          对于char short int long等整形类型的数，都分有符号有无符号数。

          而对于float和double这种浮点型数来说，只有有符号数，没有无符号数。

     对于C语言来说，数（也就是变量）是存储在内存中一个一个的格子中的。存储的时候是以二进制

     方式存储的。对于有符号数和无符号数来说，存储方式不同的。

         譬如对于int来说unsigned int 无符号数，32位(4字节)全部用来存数的内容所以表示的数的

         范围是0 ~ 4294967295(2^32 - 1)

         signed int有符号数，32位中最高位用来存符号（0表示正数，1表示负数），剩余的31位

         用来存数据。所以可以表示的数的范围-2147483648(2^32)  ~ 2147483647(2^31 - 1)

     结论：从绝对数值来说，无符号数所表示的范围要大一些。因为有符号数使用1个二进制位来表示

           正负号。

         浮点数：没有无符号浮点数。也就是说，小数一般只用在数学概念中，都是有符号的。

         字符型：字符型有无符号数

            unsigned char（没有简写）

        注意：对于整形和字符型来说，有符号数和无符号数表示的范围是不同的。

              譬如字符型，有符号数范围是-128~127，无符号数的范围是0~255。

              a++是先执行表达式后再自增，执行表达式时使用的是a的原值。

                               ++a是先自增再执行表达示，执行表达式时使用的是自增后的a。

4.程序结构

      4.1、switch case

          1、case中必须是常数，而且必须是整形（不能是float double，可以是int char）

          2、一般来说，每个case中代码段后都必须有一个break

          3、case之后一般都会有default。语法上允许没有default，但是建议写代码时一定要写。

     4.2、switch case和if else对比：

          1、if else适合对比条件比较复杂，但是分支比较少的情况；switch case适合那种对比条件

            不复杂，但是分支数很多的情况。

          2、所有的选择结构，其实都可以用if else来实现。但是只有部分才可以用switch case实现。

             一般的做法是：在适合使用switch case的情况下会优先使用switch case，如果不适合

             使用switch case，则不得不使用if else。

5.复合数据类型

     所谓复合数据类型，是指由简单数据类型，经过一定的数据结构封装，组成的新的数据类型。

     譬如数组、结构体。

     5.1、数组的初始化

          第一种：完全初始化。依次赋值

          第二种：不完全初始化。初始化式中的值从a[0]开始，依次向后赋值，不足的默认用0填充赋值

     5.2、数据类型实质

          C语言程序中，变量的实质就是内存中的一个格子。当我们定义（创造一个变量）了一个变量后，

          就相当于在内存中得到了一个格子， 这个格子的名字就是变量名，以后访问这个内存格子

          就使用该变量名就行了。这就是变量的本质。

          数据类型的实质是内存中格子的不同种类。譬如在32位机器上

          短整形格子（short）                占用2字节空间 16位

          整形格子（类型是int）、            占用4字节空间 32位

          单精度浮点型格子（float）、        占用4字节空间

          双精度浮点型格子（double）、       占用8字节空间 64位

          字符型格子（char）。              占用1字节空间 8位

     5.3、sizeof运算符

          作用：返回一个变量或者一个数据类型的内存占用长度，以字节为单位。

               sizeof(a) / sizeof(a[0])    测试一个数组中究竟有多少个元素

     基础知识：

     1、在C语言中引用一个单个字符时，应该用单引号''括起来，譬如'a'。

     2、定义数组同时初始化，则可以省略数组定义时[]中的长度。C语言编译器会自动推论其长度，

        推论依据是初始化式中初始化元素的个数。 由此可知，省略[]中数组元素个数只有一种情况，

        那就是后面的初始化式必须为完全初始化。

     3、在C语言中引用一个字符串时，应该用""括起来，譬如"abcde"

     "abcde"实际上有6个字符，分别是'a' 'b' 'c' 'd' 'e' '\0'

        '\0' 这个字符是ASCII码表中的第一个字符，它的编码值是0，对应的字符是空字符（不可见字符，

        在屏幕上看不见，没法显示，一般要用转义字符方式来显示 。譬如'\n'表示回车符，

        '\t'表示Tab，'\0'代表空字符）； '\0'是C语言中定义的字符串的结尾标志。

        所以，当c语言程序中使用"abcde"这种方式去初始化时， 编译器会自动在字符'e'后面

        添加一个'\0'。于是乎变成了6个字符。

     5.4、指针与数组的初步结合

          数组名：做右值时，数组名表示数组的首元素首地址，因此可以直接赋值给指针。

          如果有 int a[5];  则 a和&a[0]都表示数组首元素a[0]的首地址。 而&a则表示数组的首地址。

          注意：数组首元素的首地址和数组的首地址是不同的。前者是数组元素的地址，而后者是数组

                整体的地址。两个东西的含义不同，但是数值上是相同的。

          根据以上，我们知道可以用一个指针指向数组的第一个元素，这样就可以用间接访问的方式去

          逐个访问数组中各个元素。这样访问数组就有了两种方式。

               有 int a[5];  int *p; p = a;

               数组的方式依次访问：a[0]  a[1]    a[2]    a[3]    a[4]

               指针的方式依次访问： *p   *(p+1)  *(p+2)  *(p+3)  *(p+4)

     5.5、指针与++ --符号进行运算

          指针本身也是一种变量，因此也可以进行运算。但是因为指针变量本身存的是某个其他变量的

          地址值，因此该值进行* / %等运算是无意义的。 两个指针变量相加本身也无意义，相减有意义。

          指针变量+1，-1是有意义的。+1就代表指针所指向的格子向后挪一格，-1代表指针所指向的格

          子向前挪一格。

          *p++就相当于*(p++)，p先与++结合，然后p++整体再与*结合。

          *p++解析：++先跟p结合，但是因为++后置的时候，本身含义就是先运算后增加1 （运算指的是

                    p++整体与前面的*进行运算；增加1指的是p+1），

          所以实际上*p++符号整体对外表现的值是*p的值，运算完成后p再加1.

                      所以*p++等同于：*p;   p += 1;

                           *++p等同于 p += 1;   *p;

          (*p)++，使用()强制将*与p结合，只能先计算*p，然后对*p整体的值++。

          ++(*p)，先*p取值，再前置++，该值+1后作为整个表达式的值。

          总结：++符号和指针结合，总共有以上4种情况。--与++的情况很类似。

     5.6、函数传参中使用指针

          int add(int a, int b)    函数传参使用了int型数，本身是数值类型。实际调用该函数时，

                            实参将自己拷贝一份，并将拷贝传递给形参进行运算。 实参自己实际是

                            不参与的。所以，在函数中，是没法改变实参本身的。

     5.7、什么是结构体？

          结构体是一个集合，集合中包含很多个元素，这些元素的数据类型可以相同，也可以不相同。

          所以结构体是一种数据封装的方法。

       结构体存在的意义就在于，把很多数据类型不相同的变量封装在一起，组成一个大的新的 数据类型。

       数据结构：把庞大复杂的数据用一定的方式组织管理起来，便于操作（查找，增加，删除等）这就叫

                 数据结构。

     5.8、结构体和数组的关联：

        数组是一种特殊的结构体，特殊之处在于封装内的各个元素类型是相同的。结构体和数组都是

          对一些子元素的封装，因此定义的时候都是封装作为整体定义，

       但是使用的时候，都是使用封装中的子元素。一般结构体变量和数组变量都不会作为一个整体操作。

     5.9、宏定义

          #define N (321)          //宏定义的格式

          宏定义要注意的问题：

          1、宏定义一般是在函数的外面

          2、宏定义必须要先定义，再使用宏。如果先使用就会编译报错。

          3、宏定义中宏名一般用大写，宏名后面的数值放到括号中。不是语法规定的，是约定俗成的。

          为什么使用宏定义？

             在C语言中，一般使用常数的时候，都不是直接使用，而是先把该常数定义为一个宏，

             然后在程序中使用该宏名。 这样做的好处是，等我们需要修改这个常数时，只需要在宏定义

             处修改一次即可。而不用到代码中到处去寻找，看哪里都用过该常数。

     5.10、枚举

               enum{     };

6.进阶

     6.1、空类型（关键字void）

          C语言中的void类型，代表任意类型，而不是空的意思。任意类型的意思不是说想变成谁就变

          成谁，而是说它的类型是未知的，是还没指定的。

          void * 是void类型的指针。 void类型的指针的含义是：这是一个指针变量，该指针指向

            一个 void类型的数。 void类型的数就是说这个数有可能是int，也有可能是float，也有可能

            是个结构体，哪种类型都有可能，只是我当前不知道。

          void型指针的作用就是，程序不知道那个变量的类型，但是程序员自己心里知道。程序员如何

            知道？当时给这个变量赋值的时候是什么类型， 现在取的时候就还是什么类型。这些类型

            对不对，能否兼容，完全由程序员自己负责。编译器看到void就没办法帮你做类型检查了。

          在函数的参数列表和返回值中，void代表的含义是：

          一个函数形参列表为void，表示这个函数调用时不需要给它传参。

          返回值类型是void，表示这个函数不会返回一个有意义的返回值。所以调用者也不要想着去

            使用该返回值。

          C语言设计基本理念：

              C语言相信程序员永远是对的，C语言相信程序员都是高手，C语言赋予了程序员最大的权利。

               所以C语言的程序员必须自己对程序的对错负责，必须随时脑袋清楚，知道自己在干嘛。

     6.2 、数据类型转换

               C 语言中有各种数据类型，写程序时需要定义各种类型的变量。这些变量需要参与运算。

       C语言有一个基本要求就是：不同类型的变量是不能直接运算的。 也就是说，int和float类型的变量

                           不能直接加减等运算。你要运算，必须先把两种类型转成相同的类型才可以。

          6.2.1 、隐式转换

          隐式转换就是自动转换，是C语言默认会进行的，不用程序员干涉。

                    C 语言的理念：隐式类型转换默认朝精度更高、范围更大的方向转换。

          6.2.2 、强制类型转换

          C 语言默认不会这么做，但是程序员我想这么做，所以我强制这么做了。

     6.3、变量

     变量，指的是在程序运行过程中，可以通过代码使它的值改变的量。

     6.3 .1、局部变量

     定义在函数中的变量，就叫局部变量。

     6.3 .1.1、普通局部变量(auto)

     普通的局部变量定义时直接定义，或者在定义前加auto关键字

void func1(void)

{

    int i = 1; 

    i++;   

    printf("i = %d.\n", i);

}

     局部变量i的解析：

          在连续三次调用func1中，每次调用时，在进入函数func1后都会创造一个新的变量i，

          并且给它赋初值1，然后i++时加到2，然后printf输出时输出2. 然后func1本次调用结

          束，结束时同时杀死本次创造的这个i。这就是局部变量i的整个生命周期。 下次再调

          用该函数func1时，又会重新创造一个i， 经历整个程序运算，最终在函数运行完退出

          时再次被杀死。

     6.3 .1.2、静态局部变量(static)

     静态局部变量定义时前面加static关键字。

 总结：

     1、静态局部变量和普通局部变量不同。静态局部变量也是定义在函数内部的，

        静态局部变量定义时前面要加static关键字来标识， 静态局部变量所在的函数在调用多

        次时，只有第一次才经历变量定义和初始化，以后多次在调用时不再定义和初始化， 而

        是维持之前上一次调用时执行后这个变量的值。 本次接着来使用。

     2、静态局部变量在第一次函数被调用时创造并初始化，但在函数退出时它不死亡，而是保

        持其值等待函数下一次被调用。下次调用时不再重新创造和初始化该变量， 而是直接用

        上一次留下的值为基础来进行操作。

     3、静态局部变量的这种特性，和全局变量非常类似。它们的相同点是都创造和初始化一

        次，以后调用时值保持上次的不变。不同点在于作用域不同

               6.3 .1.3、register关键字

               register(寄存器),C语言的一个关键字

               register int i = 3;

          总结：register类型的局部变量表现上和auto是一样的，这东西基本没用，知道就可以了。

                register被称为：C语言中最快的变量。

               C语言的运行时环境承诺，会尽量将register类型的变量放到寄存器中去运行（普通的

                变量是在内存中），所以register类型的变量访问速度会快很多。

              但是它是有限制的：首先寄存器数目是有限的，所以register类型的变量不能太多；其

                次register类型变量在数据类型上有限制， 譬如你就不能定义double类型的register

                变量。一般只在内核或者启动代码中，需要反复使用同一个变量这种情况下才会使用

                register类型变量。

          6.3 .2、全局变量

          定义在函数外面的变量，就叫全局变量。

                    6.3 .2.1、普通全局变量

               普通全局变量就是平时使用的，定义前不加任何修饰词。普通全局变量可以在各个文件中使

               用，可以在项目内别的.c文件中被看到，所以要确保不能重名。

                    6.3 .2.2、静态全局变量

               静态全局变量就是用来解决重名问题的。静态全局变量定义时在定义前加static关键字， 告

               诉编译器这个变量只在当前本文件内使用，在别的文件中绝对不会使用。这样就不用担心重

               名问题。所以静态的全局变量就用在我定义这个全局变量 并不是为了给别的文件使用，本 来

                就是给我这个文件自己使用的。

                    6.3 .2.3、跨文件引用全局变量(extern)

               就是说，你在一个程序的多个.c源文件中，可以在一个.c文件中定义全局变量g_a,并且可以

               在别的另一个.c文件中引用该变量g_a（引用前要声明）

          函数和全局变量在C语言中可以跨文件引用，也就是说他们的连接范围是全局的，具有文件

          连接属性， 总之意思就是全局变量和函数是可以跨文件看到的（直接影响就是，我在a.c和

          b.c中各自定义了一个函数func，名字相同但是内容不同，编译报错）。

     局部变量和全局变量的对比：

     1、定义同时没有初始化，则局部变量的值是随机的，而全局变量的值是默认为0.

     2、使用范围上：全局变量具有文件作用域，而局部变量只有代码块作用域。

     3、生命周期上：全局变量是在程序开始运行之前的初始化阶段就诞生，到整个程序结束退

        出的时候才死亡；而局部变量在进入局部变量所在的代码块时诞生， 在该代码块退出的

        时候死亡。

     4、变量分配位置：全局变量分配在数据段上，而局部变量分配在栈上。

 判断一个变量能不能使用，有没有定义，必须注意两点：

        第一，该变量定义的作用域是否在当前有效，是否包含当前位置；

        第二，变量必须先定义后使用。所以变量引用一定要在变量定义之前

基本概念：

作用域：起作用的区域，也就是可以工作的范围。

代码块：所谓代码块，就是用{}括起来的一段代码。

数据段：数据段存的是数，像全局变量就是存在数据段的

代码段：存的是程序代码，一般是只读的。

栈(stack)：先进后出。C语言中局部变量就分配在栈中。

   6.4、多文件C语言项目

     6.4.1、简单的C语言程序（项目）只有一个C文件(a.c)，编译的时候gcc a.c -o a，执行的

            时候./a

     6.4.2、复杂的C语言程序（项目）是由多个C文件构成的。譬如一个项目中包含2个c文件

            （a.c, b.c），编译的时候 gcc a.c b.c -o ab，执行的时候 ./ab

         实验：

在a.c和b.c中分别定义main函数，各自单独编译时没问题；但是两个文件作为一个项目 来编

译 gcc a.c b.c -o ab的时候，就会报错。multiple definition of `main' 为什么报错？

因为a.c和b.c这时候组成了一个程序，而一个程序必须有且只能有一个main函数。

          6.4.3、为什么需要多文件项目？为什么不在一个.c文件中写完所有的功能？

               因为一个真正的C语言项目是很复杂的，包含很多个函数，写在一个文件中不利于查找、组

               织、识别，所以人为的将复杂项目中的很多函数，

               分成了一个一个的功能模块，然后分开放在不同的.c文件中，于是乎有了多文件项目。 所

               以，在b.c中定义的一个函数，很可能a.c中就会需要调用。

               你在任何一个文件中定义的任何一个函数，都有可能被其他任何一个文件中的函数来调用。

               但是大家最终都是被main函数调用的，

               有可能是直接调用，也可能是间接调用。

          6.4.4、多文件项目中，跨文件调用函数

               在调用函数前，要先声明该被调用函数的原型。只要在调用前声明了该函数，那么调用时就

               好像这个函数是定义在本文件中的函数一样。

          总结：函数使用的三大要素：函数定义、函数声明、函数调用

               1、如果没有定义，只有声明和调用：编译时会报连接错误。undefined reference to

                   `func_in_a'

               2、如果没有声明，只有定义和调用：编译时一般会报警告，极少数情况下不会报警告。但

                  是最好加上声明。

               3、如果没有调用，只有定义和声明：编译时一般会报警告（有一个函数没有使用），有时

                 不会报警告。这时候程序执行不会出错， 只是你白白的写了几个函数，而没有使用浪费

                 掉了而已。

          实验：在一个项目的两个.c文件中，分别定义一个名字相同的函数，结果？

          编译报错 multiple definition of `func_in_a'

          结论：在一个程序中，不管是一个文件内，还是该程序的多个文件内，都不能出现函数名重复的

                情况，一旦重复，编译器就会报错。

               主要是因为：编译器不知道你调用该函数时到底调用的是哪个函数，编译器在调用函数时是

                           根 据函数名来识别不同的函数的。

          6.4.5、跨文件的变量引用

          (1)通过实验验证得出结论：在a.c中定义的全局变量，在a.c中可以使用，在b.c中不可以直接使

                            用，编译时报错 error: ‘ g_a ’ undeclared (first use in this function)

          (2)想在b.c中使用a.c中定义的全局变量，有一个间接的使用方式。在a.c中写一个函数，然后函

             数中使用a.c中定义的该全局变量，然后在b.c中先声明函数，再使用函数。 即可达到在b.c中

             间接引用a.c中变量的目的。

          (3)想在b.c中直接引用a.c中定义的全局变量g_a，则必须在b.c中引用前先声明g_a，如何声明变

              量？ extern int g_a;  

            extern关键字：

               extern int g_a;   这句话是一个全局变量g_a的声明，这句话告诉编译器，我在外部（程

                序中不是本文件的另一个文件）某个地方定义了一个全局变量 int g_a，

               而且我现在要在这里引用它， 告诉你编译器一声，不用报错了。

          问题：

1、我只在b.c中声明变量，但是别的文件中根本就定义这个变量，会怎么样？

答案是编译报错（连接错误）undefined reference to `g_b'

2、我在a.c中定义了全局变量g_a，但是b.c中没有声明g_a，引用该变量会怎么样？

答案是直接报错，未定义

               3、在a.c中定义，在b.c中声明，a.c和b.c中都没有引用该变量，会怎么样？

               答案是不会出错。只是白白的定义了一个变量没用，浪费了

         结论：不管是函数还是变量，都有定义、声明、引用三要素。其中，定义是创造这个变量或者函

                数，声明是向编译器交代它的原型，引用是使用这个变量或函数。 所以如果没有定义只有

                声明和引用，编译时一定会报错。undefined reference to `xxx'

     在一个程序里面，一个函数可以定义一次，引用可以有无数次，声明可以有无数次。因为函数定

     义或者变量的定义实际上是创造了这个函数/变量，所以只能有一次。（ 多次创造同名的变量会造

     成变量名重复，冲突；多次创造同名的函数也会造成函数名重名冲突）。声明是告诉编译器变量/

     函数的原型， 在每个引用了这个全局变量/函数的 文件之前都要声明该变量/函数

     局部变量能不能跨文件使用？

     不能。因为局部变量属于代码块作用域。他的作用域只有他定义的那个函数内部。

     静态局部变量能不能跨文件使用？

     不能。因为本质上还是个局部变量。

     讨论跨文件使用问题，只用讨论全局变量和函数就可以了。

     6.5、常量

          常量，程序运行过程中不会改变的量。常量的值在程序运行之前初始化的时候给定一次，

          以后都不会变了，以后一直是这个值。

          6.5.1、#define定义的常量

              #define N 20         // 符号常量

              int a[N];

          6.5.2、const关键字

              const int i = 14

              const和指针结合，共有4种形式：

              const int *p; p是一个指针，指针指向一个int型数据。p所指向的是个常量。  

              int const *p; p是一个指针，指针指向一个int型数据。p所指向的是个常量。

              int *const p; p是一个指针，指针指向一个int型数据。p本身是常量，p所指向的是

                            个变量

              const int *const p;  p是一个指针，指针指向一个int型数据。p本身是常量，指向

                                   的也是常量。

结论和记忆方法：

1、const在*前面，就表示const作用于p所指向的量。所以这时候p所指向的是个常量。

2、const在*后面，表示p本身是常量，但是p指向的不一定是常量。

const型指针有什么用？

char *strcpy(char *dst, const char *src);

字符串处理函数strcpy，它的函数功能是把src指向的字符串，拷贝到dst中。

2.2.3、枚举常量

     枚举常量是宏定义的一种替代品，在某些情况下会比宏定义好用。

     enum

     6.6、头文件的引入

          6.6.1、为什么需要头文件？

               从之前可以看到，函数的声明是很重要的。当我们在一个庞大的项目中，有很多个源文件，

               每一个源文件中都有很多个函数， 并且需要在各个文件中相互穿插引用函数。 怎么解决函数

               的声明问题？靠头文件。

          6.6.2、#include包含头文件时，用<>和""的区别     

               <>用来包含系统自带的头文件，系统自带指的是不是你写的，是编译器或者库函数或者操作

                系统提供的头文件。

               ""用来包含项目目录中的头文件，这些一般是我们自己写的。

          6.6.3、防止重复包含头文件

               #ifndef __A_H__

               #define __A_H__

               // C语言头文件中的声明

               #endif

          6.6.4、写程序时，最好不要在头文件中定义变量。

               因为这时该头文件被多个源文件包含时，就会出现重复定义问题。全局变量的定义就应该

               放在某个源文件中，然后在别的源文件中使用前是extern声明。