【深入理解C语言】-- 关键字2

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系列专栏：深入理解C语言

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前言

在上期我们学习了两个关键字，本期将继续深入理解另外的关键字。

一、关键字 - static

1.1 修饰变量

1.1.1 修饰局部变量

//i是局部变量，具有局域临时性
//函数调用开辟空间并初始化
//函数结束释放空间
void fun()
{
	//static修饰后改变了i的生命周期
	//但没有改变i的作用域
	static int i = 0;
	i++;
	printf("%d\n", i);
}

int main()
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		fun();
	}

	return 0;
}

static修饰局部变量，更改局部变量的生命周期（临时变量->全局生命周期，但作用域不变）

1.1.2 修饰全局变量

• test.c

#include"test.h"

static int g_val = 100;

void fun()
{
	printf("hello world!\n");
}

• test.h

#include

extern g_val;
extern void fun();

• main.c

#include"test.h"

int main()
{
	printf("%d\n", g_val);
	fun();

	return 0;
}

static修饰全局变量，该变量只在本文件内被访问，不能被外部其他文件直接访问。

1.2 修饰函数

• test.c

#include"test.h"

static void fun()
{
	printf("hello world!\n");
}

• test.h

#pragma once
#include

extern void fun();

• main.c

#include"test.h"

int main()
{
	fun();

	return 0;
}

static修饰函数，该函数只能在本文件内被访问，不能被外部其他文件直接

虽然static修饰的函数不能被直接访问，但可以通过间接来访问：

• tast.c

#include"test.h"

static void fun()
{
	printf("hello world!\n");
}

void F()
{
	fun();
}

• test.h

#pragma once
#include

extern void F();

• main.c

#include"test.h"

int main()
{
	F();

	return 0;
}

1.3static总结

• 在static修饰函数时：提高了项目的维护、提供安全保证。
• 总的来说：static是C语言为用户提供安全保证的一个关键字。

二、关键字 - sizeof

2.1 基本数据类型

2.2 数据类型与"模子"

2.2.1 C常见的内置类型

C常见内置类型
int
short
long
long long
char
float
double

2.2.2 如何看待数据类型

1. 定义变量的本质是：在内存中开辟一块空间，用于保存数据。
2. 定义变量是需要类型的，而类型决定了：开辟空间的大小。

int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(int));//4
	printf("%d\n", sizeof(short));//2
	printf("%d\n", sizeof(long));//4
	printf("%d\n", sizeof(long long));//8
	printf("%d\n", sizeof(char));//1
	printf("%d\n", sizeof(float));//4
	printf("%d\n", sizeof(double));//8

	return 0;
}

• C中为何有数据类型：本质是对内存进行合理划分，按需索取。
• 类型为什么在C中有这么多：应用的场景不同，解决应用场景对应得计算方式不同，需要空间的大小是不同的。
  本质就是：用最小成本，解决各种多样化的场景问题。

其实数据类型就相当于做月饼的模具：做什么样的月饼，用什么样的模具

2.3 变量的命名规则

规则1

标识符最好采用英文单词或其组合，不允许使用拼音。程序中的英文单词一般不要太复杂，用词应当准确。

• 例如：

int main()
{
	fun();//全称为function

	return 0;
}

规则2

标识符的长度应当符合“min-length && max-information”原则。

• 例如：

int main()
{
	int MaxValueUntilOverflow = 0;
	int MaxVal = 0;
	
	return 0;
}

名字不要过长，过长的单词简写就行。

规则3

• 当标识符由多个单词组成时，每个单词的首字符要大写，这样可以区分每个单词。
• 这种命名的方式叫作：大小驼峰。

• 举例：

int main()
{
	int MaxVal = 0;
	
	return 0;
}

规则4

尽量避免名字中出现数字编号，如：

int main()
{
	int Value1 = 0;
	int Value2 = 0;

	return 0;
}

但只是尽量，在特定的场景下是可以这样写的。

规则5

对在多个文件之间共同使用的全局变量要加范围限定符，如：

int g_val = 100;//全称为global variable

全局变量可以在变量名前面加上g_表示全局变量。

规则6

程序中不得出现仅靠大小写区分的相似的标识符，如：

int main()
{
	int x = 0;
	int X = 0;
	foo();
	FOO();

	return 0;
}

这样的命名会导致代码的可读性变差，例如：l和数字1、I和(L的小写l)。

规则7

一个函数名禁止被用于其它之处。例如：

int fun(int x)
{
	return x * x;
}

int main()
{
	int fun = 10;

	return 0;
}

函数名为fun，但在mian函数里有个fun的局部变量，这样的命名是禁止的，容易让人误解且代码可读性低。

规则8

所有宏定义、枚举常数、只读变量全用大写字母命名，用下划线分割单词。例如：

#define MAX_INT 10

规则9

局部变量中可以采用通用的命名方式，但仅限于i、j、n、k等作为循环变量使用。
使用时不可以出现以下几个形式：

int main()
{
	//定义变量时不能出现这样的定义
	int   x;
	char    ch;
	int * p;

	return 0;
}

定义局部变量一般来说：

• 用i、j、k、n、m等表示int类型。
• 用c、ch等表示字符型。
• 用a、arr等表示数组。
• 用p等表示指针。
• 除了i、j、k可以表示循环的变量名以外，别的变量名尽量不要使用。

规则10

• 定义变量的同时要记得初始化。定义变量时，变量的值不一定清空。
• 像局部变量，不做初始化，它的内容就是随机值。
• VS2022上不做初始化，内容就是随机值且VS2022会报警告
  
• 在Linux系统上定义的变量不初始化，它的内容是0.
• 定义的变量，不初始化，它的内容是什么具体看编译器，但还是希望大家定义变量时，给变量初始化一下。

2.4 sizeof的理解

• 有人会认为sizeof是一个函数，但其实sizeof不是函数，它只是一个关键字(操作符)而已。
• sizeof是用来计算一个类型的大小的。
• sizeof要注意的是以下问题：

#include

int main()
{
    int a = 0;
    //sizeof a是可以这样写的
    printf("%d\n", sizeof a);
    //sizeof int是不能这样写的
    printf("%d\n", sizeof int);
   
    return 0;
}

直接计算类型要带()，计算变量可以不带括号。

2.5 sizeof的总结

sizeof是用来计算在空间占用的字节大小的一个操作符，且sizeof是一个操作符。

三、signed、unsigned关键字

3.1 原反补

• 相信大家已经学过原反补的概念了，我这里就简单叙述一遍：
• 整型的原反补是相同的
• 负数的原反补不相同，要通过计算得来，而负数的原反补计算过程为：

1. 原码变反码 - 符号位不变其他位按位取反。
2. 反码变补码 - 反码加1

• 负数从补码变为原码的计算过程有两种方法：

• 方法1

• 倒着回去

1. 补码变反码 - 补码-1
2. 反码变原码 - 符号位不变其他位按位取反

• 方法2

• 按原码变补码的操作在进行一次：

1. 补码变反码 - 符号位不变其他位按位取反
2. 反码变原码 - 反码加1

int main()
{
    //整型的原反补是相同的
    int a = 10;
    //0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 - 原码
    //0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 - 反码
    //0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 - 补码

    int b = -10;
    //1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 - 原码
    //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101 - 反码
    //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110 - 补码
    
    return 0;
}

两种方法都可以，但要记住用的时候可以用方法1推，但实际上理解的时候要用方法2来理解，因为计算机使用的是方法2来进行计算的

3.2 二进制十进制快速转换口诀

想必大家在进行二进制转十进制或十进制转二进制的时候，计算的速度会很慢，所以给大家推荐一套二进制十进制相互快速转换的口诀

3.3 变量的存入和取出

int main()
{
    unsigned int a = -10;
    printf("%d\n", a);
    printf("%u\n", a);
    
    return 0;
}

上面代码的打印结果是什么呢？

答案是：10和4294967286，%d打印的是有符号数，而%u打印的是无符号数，无符号数的意思就是不把第一个比特位看成符号位了。

• 结论:

• 变量存和取的过程：
• 存：字面数据要先转换为补码，在放入空间中，所以符号位，完全是看数据本身的正负号，与有无符号无关。
• 取：取数据一定要先看数据本身类型，然后才决定要不要最高位的符号位，如果不需要直接二进制转十进制，如果需要，则先转成原码然后才能识别。(当然，最高符号位在那么，又要明确大小端)

3.4 大小端

VS2022的内存布局

大小端：

大小端基本概念：

1. 大端：按字节为单位，低权值位数据存储在高地址处，就叫大端
2. 小端：按字节为单位，低权值位数据存储在低地址处，就叫小端

• 大小端快速知晓口诀：

• 小端口诀：小小小
• 大端口诀：除小小小以外的都认为是大端
• 小小小的含义：第一个小：权值位比较小，第二个小：地址数字比较小，第三个小：小端的小。

3.5 深入理解变量的存入和取出

• 存：看大小端存储
• 取：先看大小端，再看自身类型
  

3.6 为什么存储的都是补码

在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。原因在于，使用补码，可以将符号位和数值域统一处理； 同时，加法和减法也可以统一处理（CPU只有加法器）。此外，补码与原码相互转换，其运算过程是相的，不需要额外的硬件电路。

3.7 数据类型的取值范围

这里以signed char为例：

所谓特定数据类型，能表示多少个数据，取决于多少个比特位对应的排列组合的个数。

• 数据类型对应的取值大小

整型	存储大小	数值范围	unsigned(无符号)数值范围
char	1字节(byte)	[-128 ~ 127]	[0 ~ 255]
int	4字节(byte)	[-2147483648 ~ 2147483647]	[0 ~ 4294967295]
short	2字节(byte)	[-32768 ~ 32767]	[0 ~ 65535]
long	4字节(byte)	[-2147483648 ~ 2147483647]	0 ~ 4294967295
long long	8字节(byte)	±9.2233720368548E+4932	[0 ~ 1844674407371E+19]

浮点型	存储大小	数值范围	精度
float	4字节(byte)	[1.2E-38 ~ 3.4E+38]	6位有效位
double	8字节(byte)	[2.3E-308 ~ 1.7E+308]	15位有效位
long double	16字节(byte)	[3.4E-4932 ~ 1.1E+4932]	19位有效位