复习总结最终版：C语言
一、C语言代码如何被运行起来
1.编写好的二进制代码存放在外存中
2.代码运行是，将二进制代码加载到内存中执行
3.内存将指令和数据加载到CPU中执行
二、基本数据类型
（一）整数类型：signed、unsigned，默认为有符号类型（int、short、long）
1.有符号数存储：二进制补码形式
2.无符号存储：二进制形式
3.获取数据类型所占空间大小：sizeof
（二）字符类型：char（本质也是一种整数类型）
1.ascii码32位之前符号用于通信控制，多数无法显示，可能会显示乱码
2.unsigned char
3.char
（三）浮点数类型：均为有符号类型（float（4字节）、double（8字节））
1.float存储（32）位：符号位（1）+指数位（8）+尾数位（23）
2.double存储（64）位：符号位（1）+指数位（8）+尾数位（52）
3.float类型精度6-8位，double精度12-16位
（四）-8.75存储
1.符号位：1
2.转换为dinary：1000.11
3.移动小数点使左边只有一位得到指数位(3)：1000.11 = 1.00011\2^3
4.指数位处理，转换为二进制：127+3 = 130，dinary（130） = 10000010
5.位数位处理（23位）：取出1.00011的小数部分，后面补0补齐23位
5.结果：1100 0001 0000 1100 0000 0000 0000 0000 -> 0xC10C0000
（五）缺省类型：void
（六）泊尔类型（逻辑类型）：bool（1字节），取值范围：ture（1），false（0）
三、常量与变量
（一）常量：程序运行中值不会改变、可以直接使用
1.'\八进制数' 八进制数为3位
2.'\x十六位进制数' 十六位进制数为2位
3.strlen计算："hi\123bc",结果为5，不算 '\0'
4.标识常量：define 标识 常量
5.#ifndef _NAME_H_
#define _NAME_H_
...
endif //头文件保护：防止头文件被重复包含
如果 main.c 同时包含了 a.h 和 b.h。
而 b.h 本身又包含了 a.h。
如果没有头文件保护，a.h 的内容会在 main.cpp 中被包含两次。
这会导致重复定义的错误（例如同一个函数或类被定义了两次）。
头文件保护的作用就是确保同一个头文件在同一个编译单元（.c文件）中只被包含一次。
6.宏只是代码的替换
7.带参宏：只是代码的替换，没有传参过程，所以执行效率高。程序编译预处理阶段宏被展开，代码体积会增大
（二）变量：程序运行中值可以发生改变
1.变量定义要求：字母、数字（不能以数字开头）、下划线
2.未经初始化为随机值，则定义时需要初始化
四、表达式
（一）混合运算数据类型:不同数据类型计算时，低精度转换为高精度
1.浮点类型精度 > 整数类型精度
2.相同类型所占空间越大精度范围越高
3.整数类型无符号精度 > 有符号精度
4.char和short运算会统一转换为int类型
5.float进行数据运算会转换为double类型
（二）强制类型转换（显示类型转换）
五、运算符
（一）逗号运算符：从左到右依次执行，最后部分结果作为整体结果
num = (a+b, a-b, a+c, c+b);
（二）sizeof：获得变量或者数据类型在内存中所占字节数
（三）运算符优先级：括号>单目>双目>三目>赋值>逗号
1.双目：算数>移位>关系>位>逻辑
2.结合方向（3）个自右到左：单目运算符、赋值运算符、三目运算符
六、输入输出函数
（一）对单个字符输入输出
1.getchar：向终端输出一个字符，传入一个字符ASCII码值，会将对应的字符显示在屏幕上
2.putchar：从终端接收一个字符，表达式结果为接到字符的ASCII码值
（二）格式化字符串输入输出
1.printf
格式： %nd： n：域宽，不足域宽，高位用空格补齐
%0nd： 0：不足域宽用0补齐
%.mf： m：小数点后保留m位有效数字
%-nd： -：左对齐
2.scanf
格式要求：
如果接收非输入控制符，需要在屏幕将非输入字符原封不动的输入
scanf认为' '和'\n'是用户结束的标志，所以不会读取到代码中
除了%s不用加&，其余都需要加&符号
_%c ：从终端接收一个非空格和\n的字符
（三）字符串的输入输出
1.puts：向终端打印一行字符串，会多打印一个\n字符
2.gets：从终端接收一个字符串，可以接收待' '的字符串
七、流程控制
（一）逻辑表达式
1.截断特性：
逻辑与（&&）：左边为假，右边不再计算
逻辑或（||）：左边为真，右边不再计算
2.三目运算符：自左至右结合
x > y x : y > z y : z
（二）分支结构
1.if分支
2.switch分支：switch后面必须为整型表达式
（三）循环结构
1.while
2.do{
语句块；
}while（表达式）；
3.for
4.goto：一般用于出错处理
（四）辅助控制语句
1.break：直接跳出循环
2.continue：屏蔽某几次循环使用
3.return：结束当前函数
八、数组（数组名在作用域为常量指针不能偏移，作为函数参数传入后，退化为普通指针变量可以偏移）
（一）一维整型数组
1.形式：int arr[5] = {1,2,3,4,5};
局部初始化：未给定初值元素全部默认为0，int arr[5] = {0};
默认初始化：为给定元素个数，通过给定初值个数决定元素个数
2.元素个数：必须为常量(2)，常量表达式(2 + 3)
3.数组元素的访问
数组不能对整体操作，只能对单个元素操作
元素下标可以是常量，变量或表达式，必须为整型（遍历时下标给的 i ）
数组元素个数计算：sizeof(arr) / sizeof(arr\[0])
4.冒泡排序
5.选择排序
（二）二维整型数组
1.初始化：行能省略，列不能省略
2.存储顺序：先存第0行所有元素，再存第一行...
（三）一维字符型数组
1.定义大小：必须存放的下包括 '\0'
2.初始化：为给定初值，默认为 0
3.区别：
0 整数0 存储对应二进制数
'\0' 字符'\0' ASCII值为0，存放 '\0' 等价于存放0（与 0 等价）
'0' 字符0 ASCII值为48，存放 '0' 等价于存放48（与48等价）
4.strlen与sizeof区别：
①sizeof：获取数组所占字节空间大小，包含'\0'
②strlen：获取字符串长度
5.字符串的操作
①strlen：计算字符串长度
②strcpy：拷贝字符串
③strcat：字符串拼接
④strcmp：字符串比较，相等返回0 。比较原则：从左到右依次比较字符，不相同字符谁的ASCII码值大，字符串就大。
（四）二维字符型数组
1.字符串的遍历
2.不使用strlen、strcpy、strcat、strcmp完成对应功能
九、函数
(一)变量的作用周期和生存周期
1.作用域
①局部变量：作用域在离定义该变量最近的大括号内
②全局变量：作用域为整个工程代码中
2.生存周期：变量从被开辟到到空间被回收的过程
①全局变量： 开辟：执行到变量定义时开辟
回收：变量超过作用域时
②全局变量： 开辟：编译时分配空间
回收：代码执行结束后回收
3.存储类型
auto int b; int b;
register int b;
extern int b;
static int b;
①auto（默认）：自动型存储，将变量存放在栈空间中
②register：寄存器存储，将变量存放在CPU内部的寄存器中，如果寄存器存放等价于auto类型
③extern：声明一个变量是外部存放的
④static：静态存储，将变量存放在静态区中
4.代码运行时内存空间分配
①.text：存放函数、代码和指令
②.stack：存放局部变量（auto）
栈区空间有上限，默认8M，不能定义太大
栈区为操作系统管理区域，频繁被申请释放，所以未经初始化为随机值
代码执行到变量定义时开辟空间（栈空间），代码执行超过变量作用域回收空间（栈空间）
③.data:存放已初始化全局变量/静态变量
④.bss:存放未初始化全局变量/静态变量，启动代码时初始化为0
⑤.rodata：存放常量（字符串等），此区域内容不能修改
⑥static关键字：也存放在数据段，不是栈区，未经初始化值为0
作用：延长变量的生存周期，从函数定义到变量超过作用域被回收，但用static修饰，会在程序结束时回收空间
5.函数的传参
①值传参：形参改变，实参不会改变
②指针（数组名）：通过*p可修改指针指向空间的内容
十、指针
（一）指针特点
1.让代码更加简洁高效
2.提供直接访问内存的操作
3.利用指针可以直接操作硬件
（二）指针概念
1.指针：指针就是地址，指针比地址多向了指向的概念
2.指针变量：存放指针（地址）的变量（64位操作系统中所有指针变量均为8个字节）
3.eg：int *p，p以8字节形式存储int数据的第一个字节地址，
（三）内存大小端
1.小端：内存低地址存放低数据位（PC，51），ARM可自选
2.大端：内存高地址存放高数据位
3.指针判断：int num = 0x1234类型强制转换为short类型用指针char *型指针指着，因为指针指向数据低地址位，用指针则可判断
4.共用体判断（union）：它允许不同的数据类型共享同一块内存空间。即在联合体的多个成员，它们的起始地址是相同的，实际占用的内存空间大小是由其中占用内存最大的成员决定。
eg：
union s {
char a;
int b;
};
int main(void)
{
union s s1;
s1.b = 1;
if(s1.a)
printf("小端存储");
else
printf（"大端存储"）;
return 0;
}
（四）指针相关运算符: int num（&num获得变量在空间的首地址，int->int *）,int *p(*p,int * ->int)
（五）指针变量定义
1.野指针：未经初始化或者已经指向被释放空间的指针
2.空指针：指向内存地址为0x0的指针。内存地址0x0为只读空间，不能赋值，NULL不能指向*P = value的操作
（六）指针的算数运算
1.指针偏移大小由指针指向的数据类型大小决定
2.两指针相减得到的结果，两个地址相差的数据类型元素个数
（七）指针常见操作
1.修改指针变量p：改变了指针的指向
2.修改指针指向内容*p：改变了指针指向空间的内容
3.地址传参：可修改函数体外部变量的值
4.值传参：实参将值传给形参，形参值改变，实参不会改变
（八）指针和数组
1.数组的数组名：指向数组的第一个元素的指针常量
2.数组的数组名arr可理解为int *型，除以下两种情况：
①sizeof：sizeof（arr）== 数组整体空间大小，sizeof（int *） == 8
②&arr == int(*)[5],&(int *) == int **
(十)const指针
1.const int *p; int const *p（const修饰*p）：指针变量p可变，p指向的空间内容不可变
2.int *const p(const修饰p):指针变量p不可变，p指向的空间内容可变。p必须初始化，不然后续无法赋值
3.const int *const p; int const *const p(const修饰*p和p):*p和p均不可变，p必须初始化，不然后续无法赋值
（十一）函数指针和指针函数
1.指针函数：是函数，函数返回值是指针
2.函数指针：是指针，指向函数的指针
（十二）指针数组和数组指针
1.指针数组（int *a[5]）：是数组，数组每个元素为指针
2.数组指针（int (*a)[5]）：是指针，指针指向整个数组
3.对一维数组数组名&：值不变，类型升级为指向整个数组的指针
4.对指针数组*：值不变，类型降级为指向数组第一个元素的指针
5.二维数组的的数组名：是指向第一行元素的数组指针
十一、构造数据类型
（一）结构体
1.结构体成员访问
① . ：直接访问
② -> :指针访问
2.内存对齐：结构体的大小必须为自身最大类型长度的整数倍
3.结构体传参：传地址更好，因为实参将8字节拷贝给形参，避免结构体大空间的拷贝
（二）共用体：与结构体结构定义一样，成员后（；）结束，可用来判断内存大小端。使用为（，）
（三）枚举：成员后（，）结束,且最后一个数据无（，）。
1.枚举常量均为int类型，且第一个枚举常量的值默认为0，后续枚举常量的值总是前一个常量的值+1
2.枚举常量可以在定义时被赋值
十二、malloc
（一）功能：申请一段堆区空间，成功返回申请堆区空间首地址，失败返回NULL
（二）free：释放申请的堆区空间
（三）内存泄漏：只申请空间，使用完毕后，不释放空间，导致可用空间越来越少
（四）解决方法：valgrind工具检测（valgrind --tool=memcheck --leak-check=full ./a.out ）
（五）原理
1.修改源程序连接的库，使得用户malloc调用valgrind自己写的malloc函数（具备内存管理和分析功能）
2.valgrind工具能够将没有释放的代码，或者有问题的代码标注出来，形成一份报告，显示在终端
（六）库：通过ldd（ldd a.out）可以查看可执行程序链接的库文件，文件名.a结尾
1.静态库：编译阶段将库中所有被依赖的代码完整复制到目标程序中，最终生成独立可执行文件
会使可执行程序代码体积增大
编译成可移植性程序后，删除库文件，对程序代码没有任何影响
程序代码编译好后（因为本身包含库文件），可以脱离库文件使用，免安装直接可以使用可执行程序
多个程序复用库时，内存冗余（每个程序都加载一份库代码
2.动态库：编译阶段仅记录库的 “引用关系”，程序运行时才加载库文件并调用其代码，文件名以.so结尾
不会使可执行文件体积增大
编译成可移植性程序后，删除库文件，对程序代码没有任何影响
程序代码编译好后，无法脱离库文件使用
多个程序代码可以共用一个库文件
十三、代码调试
（一）语法错误
（二）逻辑错误
1.打印
2.GDB调试
①gdb是Linux系统常用的调试工具
②gcc filename -g(file a.out可查看是否具有调试功能)
③gdb a.out
3.gdb常用命令
命令 功能
l 行号 查看代码
b 行号/函数名 设置断点
r 运行代码
n 单步执行
s 进入函数内部执行
p 变量名 查看变量名中的值
c 运行到下一处断点为止
q 退出调试
（三）段错误：操作非法内存空间，导致程序崩溃
1.打印
2.gdb调试段错误：程序出现段错误时会生成一个包含堆栈调用信息的core文件，通过core文件可以查找出错的位置
①配置系统让系统中允许产生core文件（需要修改系统配置，只需要第一次修改，后续无需再次修改）
②ulimit -c unlimited（允许生成core文件）
③gcc filename.c -g
④./a.out （查看是否产生core文件）
⑤gdb a.out core