初识C语言----完结篇

作者：学写代码的恐龙
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专栏：【初级c语言】
语录：❀未来的你，一定会感谢现在努力奋斗的自己❀

十一：关键字

11.1：register–寄存器

在计算机中我们可以把数据存放在网盘、硬盘、内存、高速缓存、寄存器里。

他们之间结构成了上图的金字塔结构。越往金字塔的顶端，存储空间越小，访问速度也越来越快，这也导致他们的价格越来越贵。

在计算机中有一个叫CPU的东西，他也被叫做中央处理器，是用来处理数据的，所有的运算都是通过CPU来进行的。最早的时候CPU的运算速度不算快，内存的访问速度也还可以，CPU就会从内存里面拿取数据来进行运算。但随着硬件的发展，CPU的运行速度越来越快，而内存中数据的读取速度没怎么提升，这时尽管CPU的处理速度特别快，但读取数据的速度却显得很慢，这时就诞生了寄存器和高速缓存区，此时CPU直接从寄存器中读取数据，在CPU处理数据的同时，寄存器也会从高速缓存区读取即将要用到的数据，高速缓存区则从内存中读取即将要要用到的数据，这样他们同时工作，大大提升了计算机的工作效率。其中寄存器的单位是字节，我们一般都说有几个寄存器，它集成在CPU上。高速缓存又分为一级缓存，二级缓存，三级缓存等等。

register的作用就是建议编译器把创建的变量值放到寄存器里面，未来对变量的访问就是访问寄存器，从寄存器里面取值，当大量使用到此变量时，从寄存器里面拿效率就会高一些。但register的仅仅起到建议作用，最终是否把变量的值放到寄存器里完全取决于编译器。但现在的编译器都比较聪明，即使不加register他也会对程序进行分析，把一些值放到寄存器里面。

int  main()
{
   register  a  =  10;//仅仅是建议
   return 0;
}

11.2：typedef

type翻译为：类型，def是英文define的缩写翻译为：定义。顾名思义：typedef叫做类型定义。这里应该理解为类型重命名。

当我们想定义一个无符号的整型变量是需要写unsigned int ，这显得非常的长，不方便，此时我们就可以通过typedef给unsigned int重新取一个名字来代替它。

typedef unsigned int uint;

int main()
{
	unsigned int a;
	uint b;
	return 0;
}

此时我们把unsigned int重新命名为uint，这里的a和b具有相同的数据类型。

11.3：static–静态的

主要有三种用法：

• 修饰局部变量
• 修饰全局变量
• 修饰函数

11.3.1：static修饰局部变量

void text()
{
	int a = 0;
	a++;
	printf("%d\n", a);
}
int main()
{
	int i = 0;
	while (i < 10)
	{
		text();
		i++;
	}
	return 0;
}

这里我么们写了一个循环，当i<10的时候调用text函数，可见一共调用了10次。每调用一次text函数就会打印一个值。

从结果看出这里一共打印了10个1，那为什么呢？

void text()
{
	int a = 0;
	a++;
	printf("%d\n", a);
}

text是一个函数，这里的大括号是一个局部范围，每次进入这个函数都会创建一个局部变量a，a的生命周期是进入这个局部范围时创建，出这个局部范围时销毁当 i=0 循环第一次调用text函数时，进入函数创建a，然后让a++，打印出a的值为1，出这个函数时a就销毁，然后让i++，i变成1，继续执行循环，调用text函数，由于上一次调用结束时，a已经被销毁，所以此时会重新创建一个a=0，然后a++，a变成1，打印出a的值，出text函数，销毁掉a。就这样重复循环十次，所以就会打印出10个1。

接下来我们在局部变量a的前面加上static进行修饰。

```c
void text()
{
	static int a = 0;
	a++;
	printf("%d\n", a);
}
int main()
{
	int i = 0;
	while (i < 10)
	{
		text();
		i++;
	}
	return 0;
}

此时打印出来的结果是1-10.

大家可以这样来想原因，当我们第一次调用text函数的时候，起初定义a=0，a++后a变成1，打印出第一个数字1，当第二次调用text函数的时候，如果上一次的a销毁了，那此时重新创建一个a=0，然后a++，打印出来a的值还是1，但实际却打印的是2，那说明分析的有问题，再看第二次调用text函数的时候执行a++了，结果是2，那说明a原来的值一定是1，那这个1是从哪里来的呢？如果第二次循环重新创建a了，那a就是0，所以这里a=1，说明第一次循环调用text函数结束的时候并没有把a销毁，而是继续保存a=1。因此，这里的a从第一次循环调用text函数时被创建，在每次函数调用结束时没有被销毁，这样a就会产生一个累加效果。

这里本质的原因是，被static修饰后的局部变量会被存储在内存中的静态区。这里就需要扩展一点内存方面的知识。内存中被分了3块区域，分别是栈区、堆区和静态区。栈区中一般是用来存储局部变量和函数的参数这类临时变量。堆区里面是用来动态内存分配的，malloc、calloc、realloc、这些函数都是在堆区中申请的空间。静态区存放的是静态变量和全局变量。栈区的特点是，进入作用域创建，出了作用域就释放。里面存放的变量都是临时的。静态区里面的数据创建好后直到程序结束才销毁。

注意：被static修饰是不会影响作用域的。但是生命周期发生了变化，变长了。

总结一下，当我们希望保留变量上一次的值，这时我们就可以用static来修饰这个变量。

11.3.2：static修饰的全局变量

在之前介绍全局变量作用域的时候给大家举了个例子，就是我们可以用extern来声明一个外部变量，这样我们就可以在A这个源文件中用同一个工程下B这个源文件中定义的全局变量了。

如上图，我们在add.c中定义了一个全局变量a=1，此时我们要是想在text.c中用a的值，这需要在text.c中用extern声明一下这个外部变量a就可以。

如果我们在add.c中的“int a = 1;”前面加上一个static会发生什么结果呢？

可以看出，此时程序报错了“无法解析的外部符号_a”，也就是程序不认识这个符号。为什么会出现这个原因呢？

原因是：全局变量本身是具有外部链接属性的，也就是在同一个工程下的a源文件中定义的全局变量在b源文件中可以通过链接使用。但是如果全局变量被ststic修饰，这个外部连接属性就变成了内部连接属性，这个全局变量只能在自己所在的源文件内使用。static的修饰会把全局变量的外部链接属性变成内部连接属性。最终使得全局变量的作用域变小。（一个工程最终只能编出一个可执行程序，一个text.c可以通过 编译 + 链接 生成一个可执行程序----- .exe。链接这个阶段回去其他的文件找我们想要的符号。（注意：局部变量没有链接属性）

11.3.3：static修饰函数

我们在B源文件中定义了一个函数，在A中直接调用这个函数程序会发出警告。如下图，在add.c源文件中定义了一个函数add在text.c中调用这个函数，程序报警说：add未定义。此时我们可以像声明一个外部变量那样，用extern来声明一个外部函数。（每一个编译器都是对.c文件进行单独编译的）

修改后的代码为：

此时编译器没有报警告。

当我们在add函数的前面加上一个ststic后会发生什么呢？

是不是很熟悉，这结果和上面static修饰全局变量的结果是一样的。

函数本身是具有外部链接属性的，被static修饰后，外部链接属性变成了内部链接属性，使得这个函数只能在自己的这个源文件里使用，其他源文件无法使用。

十二：#define定义常量和宏

12.1：#define定义的标识符常量

#define 定义的一个标识符常量，这里的M是一个符号不是变量，但是是全局的。
（注意**：箭头指向的语句后边千万不能加分号**。我在这里就老出错）

12.2：#define定义的宏

#define Max(x,y)  (x>y?x:y)

int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int c = Max(a, b);
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

代码第一行就是定义了一个宏，其中Max叫做宏的名字，(x,y)叫做宏的参数，(x>y?x:y)叫做宏体。它的用法和函数一样。

宏是如何工作的呢？

当编译器检查到main里面的Max的时候，发现Max是一个宏，此**时Max(a,b)会被宏体替换。**如下：

int c = Max(a, b);
int c = (a > b ? a : b);//上面的语句被替换成这个

宏和函数的区别：

函数的参数有类型，宏的参数没有类型，宏用来处理逻辑简单的结构，而函数用来处理逻辑复杂的结构。

十三：指针

13.1：内存

内存是计算机上的一种存储空间，像我们平时使用的电脑，有8G的和16G的，程序运行的时候会载入内存，程序中如果有数据需要存储也会申请内存空间。

内存是如何使用的呢？

为了有效的使用内存，就把内存划分成一个个小的内存单元，每个内存单元的大小是1个字节。为了能够有效的访问到内存的每个单元，就给内存单元进行了编号，这些编号被称为该内存单元的地址。

进制：（只是数值的表现形式）

16进制中最大的数字15可以由2进制的1111来表示，所以2进制转16进制时，就是4个2进制位转化成1个16进制位。

13.2：指针

如何取地址：

&就是取地址符，%p是专门打印地址的。

在定义a的时候，就向系统申请了连续的4个字节用来存储a，但取a的地址打印的时候只取了a所占4个字节中的第一个字节的地址。

左边框起来的是内存的地址，因为地址是由16进制数字表示出来的，所以是0x开头的（0开头的数字是8进制）。右边框起来的是内存的数据，红色圆圈圈起来的是一个字节，1个字节等于8位bit，也就是一个字节由8个2进制位，4个2进制位表示一个16进制位，所以一个字节由两个16进制位组成。

地址的用处：

可以先把地址存起来，有朝一日通过这个地址找到你，地址只不过是一个16进制的数字

int main()
{
	int a = 1;
	int* pa = &a;
	printf("%p\n", &a);
	printf("%p\n", pa);
	return 0;
}

其中pa是一个变量，这个变量用来存放地址，而地址又叫指针，所以C语言中把pa叫指针变量（指针变量是存放指针的变量），pa变量的类型是int*型，取出a变量申请的4个字节中的第一个字节的地址，把他给pa。&a和pa的值一样。

解引用操作：

*pa//通过pa中的地址找到a，*pa就是a

int main()
{
	int a = 1;
	int* pa = &a;
	*pa = 20；//*pa就是a，就相当于---a = 20;
	printf("%d\n", a);//此时打印出来的a的值是20
	printf("%p\n", &a);
	printf("%p\n", pa);
	return 0;
}

指针就是地址
口语中指针一般指的是指针变量

13.3：指针变量的大小

x86是32位机，此时两个指针变量的大小都是4个字节

为什么32位机上指针变量的大小都是4个字节？

原因：指针变量是用来存放地址的，32位机器上地址是由32个bit位组成，64位机器上地址是由64个bit位组成的。所以32位机器上指针变量存放的是32bit的地址，64位机器上指针变量存放的是64bit的地址，而32个bit位就是4个字节（1个字节8个bit位）。所以32位机器上，指针变量的大小是4个字节。同理，64位机器上，指针变量的大小是8个字节。

x64为64位机器，此时两个指针变量的大小都是8个字节。（其中%zd打印的是无符号整型，这里也可以用%zu。sizeof返回的是一个无符号数字，%u打印32位机下的无符号整型）

十四：结构体

• char
• short
• int
• long
• long long
• float
• double

以上这些都是C语言的内置类型

当我们想描述一本书的时候，书有书名、作者、出版社、定价等信息，描述一个人的时候有姓名、性别、身高、体重、年龄等信息。可以发现书和人都是一个复杂对象，我们很难只用一个上面提到的C语言内置类型来描述清楚，因此我们希望高出一种复合类型，可以把书的各种信息都包含进去，这时C语言就提供了一些自定义的类型，用户可以自己定义了类型。

自定义类型：

• 结构体
• 枚举
• 联合体

结构体的关键字是struct，他就表示结构体

14.1：如何定义一个结构体类型？

假设我们想描述一个学生，学生包含：姓名、性别、年龄。三个信息。下面代码就定义了一个学生类型：

struct Stu
	{
		char name[20];//用来存放姓名
		char sex[5];//用来存放性别
		int age;//用来存放年龄
	};

其中定义的name、sex、age叫做结构体的成员

14.2：如何创建一个结构体类型的变量？

和创建整型变量、字符型变量、浮点型变量等的方法一样，我们需要有它的类型和变量名，如下面代码中，学生类型就用struct Stu 来表示，变量名是s

struct Stu
{
	char name[20];
	char sex[5];
	int age;
};


int main()
{
	
	struct Stu s;

	return 0;
}

14.3：结构体列类型的初始化

struct Stu s = {"zhangsan","男",20};

此时我们就初始化了一个学生变量s，它的名字叫zhangsan，性别是男，年龄为20岁。

14.4：如何取到结构体的成员？

s.name//取名字
s.sex//取性别
s.age//取年龄

具体实例：打印出s的姓名、性别、年龄

可见如果要得到结构体里的成员用 . 这个操作符就可以。结构体变量. 成员名，就可以

假如我们有了结构体变量s的地址，我们还可以用下面这两种方法来得到结构体里的成员

struct Stu* ps = &s;//这里定义了一个结构体类型的指针变量ps，用来存放结构体类型变量s的地址
(*ps).name,(*ps).sex, (*ps).age//方法一：通过指针变量的解引用操作*ps就等于s,然后再用.操作符来取到结构体中的成员
ps->name,ps->sex,ps->age//方法二：用->来得到结构体成员

实例：

结构体的指针->成员名

初识C语言的分享到这里就正式结束啦！

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