《C和指针》读书笔记

看过了经典的K&R C，又看了这本Pointers on C，温习了C语言的基本语法。

在重温过程中，感觉需要重点把握的知识是指针、结构和动态内存分配。

这对今后的算法和操作系统方面的研究学习很有帮助。

3.2.3 声明指针

int* b, c, d;

本以为这条语句把三个变量声明为整型的指针，但事实并非如此。
星号*只对b有用，其余两个变量只是普通的整型。正确语句：int *b, *c, *d;

3.3 typedef

允许为各种数据类型定义新名字。
#define无法正确地处理指针类型，如下：
#define d_ptr_to_char char *
d_ptr_to_char a, b;
只正确地声明了a，但是b却被声明为一个字符。

3.4 常量

int const *pci; // 一个指向整型常量的指针
int * const cpi; // 一个指向整型的常量指针



5.4.4 优先级和求值的顺序

两个相邻操作符的执行顺序由它们的优先级决定。
如果它们的优先级相同，它们的执行顺序由它们的结合性决定。
除此之外，编译器可以自由决定使用任何顺序对表达式进行求值。

5.8 问题

2.下面程序的结果是什么？

int func(void)
{
static int counter = 1;
return ++counter;
}

int main()
{
int answer;
answer = func() - func() * func();
printf("$d\n", answer);
}



6.13 指针运算

当一个指针和一个整数执行算术运算时，整数在执行加法运算前始终会根据合适的大小进行调整。
即把整数量乘以指针所指向类型的大小。

指针 +/- 整数

指针 - 指针
只有当两个指针都指向同一个数组中的元素时，才允许从一个指针减去另一个指针。

< <= > >=
可以在两个任意的指针间执行相等或不等测试。



7.2 函数声明

如果没有关于调用函数的特定信息，编译器便假定在这个函数的调用时参数的类型和数量是正确的。它同时会假定函数将返回一个整型值。如果编译器认定函数返回一个整型值，它将产生整数指令操纵这个值。
float f;
f = xyz();
xyz的返回值会被假定为整型，当成整型返回然后转换成浮点型。

7.5 递归

许多教科书都把计算阶乘和斐波那契数列用来说明递归，这是非常不幸的。在第1个例子里，递归并没有提供任何优越之处。在第2个例子中，它的效率之低是非常恐怖。

8.1 一维数组

对于int类型的数组，数组名的类型就是“指向int的常量指针”。
int a[10];
int *c;
a = c; // error

int ap[10];

ap：指针变量中的值，即数组的起始地址。
*ap：ap[0]
ap[0]
ap + 6：数组地址加6，即第6个元素的地址。
*ap + 6：ap[0]+6
*(ap + 6)：ap[6]

9.2 字符串长度

size_t strlen(char const *string);

注意strlen返回一个类型为size_t（无符号整型）的值。在表达式中使用无符号数可能导致不可预料的结果。
if ( strlen(x) >= strlen(y) ) ...
if ( strlen(x) - strlen(y) >= 0) ...
第1条语句能按照你预想的那样工作，第2条语句的结果将永远为真。>=左边的表达式将是无符号数，而
无符号数绝不可能是负的。
类似的：
if ( strlen(x) >= 10) ...
if ( strlen(x) - 10 >= 0) ...
原因同上。

9.3 不受限制的字符串函数

复制：char *strcpy(char *dst, char const *src);
拼接：char *strcat(char *dst, char const *src);
比较：int strcmp(char const *s1, char const *s2);
注意常见错误：if(strcmp(a, b))。以为如果两个字符串相等，它的结果将是真。恰恰相反。

9.5 字符串查找基础

查找一个字符
char *strchr(char const *str, int ch);
char *strrchr(char const *str, int ch);

char string[20] = "Hello there, honey."
char *ans;
ans = strchr(string, 'h'); // ans=string+7

查找任何几个字符
char *strpbrk(char const *str, char const *group);

ans = strpbrk(string, "aeiou"); // ans=string+1

查找一个子串
char *strstr(char const *s1, char const *s2);
这个函数在s1中查找整个s2第1次出现的起始位置，并返回一个指向该位置的指针。

9.9 内存操作

void *memcpy(void *dst, void const *src, size_t length);
和strn开头的函数不同，它们在遇到NUL字节时并不会停止操作。

char temp[SIZE], values[SIZE];
memcpy(temp, values, SIZE); // 复制char数组

int temp[SIZE], values[SIZE];
memcpy(temp, values, sizeof(values)); // 复制int数组要考虑移植性

int temp[5], values[SIZE];
memcpy(temp, values, 5 * sizeof(values[0])); // 复制int数组的前5个元素

10.1 结构基础知识

struct SIMPLE {
int a;
char b;
float c;
};
struct SIMPLE x;
struct SIMPLE y[20], *z;

也可以将结构创建成一种新的类型。

typedef struct {
int a;
char b;
float c;
} Simple;
Simple x;
Simple y[20], *z;

结构的自引用
struct SELF_REF2 {
int a;
struct SELF_REF2 *b;
int c;
} A;

如果声明struct SELF_REF2 b;则此结构定义是非法的。因为编译器在结构的长度确定之前就已经知道指针的长度，所以声明成指针才是合法的。

访问方式：*(A.b).a 或 A->b.a

10.3 结构的存储分配

struct ALIGN {
char a;
int b;
char c;
};

编译器按照成员列表的顺序一个接一个地给每个成员分配内存，可以在声明中对结构的成员列表重新排列。

struct ALIGN2 {
int b;
char a;
char c;
};

10.4 作为函数参数的结构

void f(struct ALIGN a); // 调用函数时要拷贝整个结构到栈中
void f(struct ALIGN *a); // 只传递4字节的指针

10.5 位段

struct CHAR {
unsigned ch : 7;
unsigned font : 6;
unsigned size : 19;
} ch1;

size位段过大无法容纳于一个短整型，但其余位段都比一个字符还短。
位段使程序员能够利用存储ch和font所剩余的位来增加size的位数，避免声明
一个32位的正数来存储size位段。

访问磁盘控制器的例子，假设其地址为0xc0200142。

struct DISK_REGISTER_FORMAT {
unsigned command : 5;
unsigned sector : 5;
unsigned track : 9;
...
unsigned ready : 1;
};

#define DISK_REGISTER ((struct DISK_REGISTER_FORMAT *) 0xc0200142)

// 告诉控制器从哪个扇区哪个磁道开始读取
DISK_REGISTER->sector = new_sector;
DISK_REGISTER->track = new_track;
DISK_REGISTER->command = READ;

while ( !DISK_REGISTER->ready)
;

10.6 联合

union {
float f;
int i;
} fi;

fi.f = 3.14159;
printf("%d\n", fi.i);

首先把π的浮点表示形式存储于fi，然后把这些相同的位当做一个整型值打印输出。

11.1 - 3

malloc：
void *malloc(size_t size);
void free(void *pointer);
这些函数维护一个可用内存池。当一个程序另外需要一些内存时，malloc从
内存池中提取一块合适的内存。

calloc：
void *calloc(size_t num_elements, size_t element_size);
calloc在返回指向内存的指针之前把它初始化为0。

realloc：
void realloc(void *ptr, size_t new_size);
如果原先的内存块无法改变大小，realloc将分配另一块正确大小的内存，
并把原先那块内存的内容复制到新的块上。

11.5 常见的内存错误

1. 忘记检查所请求的内存是否成功分配。

int *pi;
pi = malloc(100);
if (pi == NULL) {
printf("Out of memory!\n");
exit(1);
}

2. 操作内存时超出了分配内存的边界。

3. 传给free函数一个指针，让它释放一块并非动态分配的内存。
试图释放一块动态分配内存的一部分也有可能出错。

pi = malloc(10 * sizeof(int));
free(pi + 5);

4. 内存泄露