当前位置：首页 > news >正文

C遗漏知识（个人向）

news 来源：原创 2024/5/9 18:40:56

之前C语言遗漏的一些。

数据在内存中的存储

原码、反码、补码

整数的2进制表⽰⽅法有三种，即原码、反码和补码

正整数的原、反、补码都相同。

负整数的三种表⽰⽅法各不相同。

原码：直接将数值按照正负数的形式翻译成⼆进制得到的就是原码。

反码：将原码的符号位不变，其他位依次按位取反就可以得到反码。

补码：反码+1就得到补码。

对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。

⼤⼩端字节序和字节序判断

我们发现a是倒着存储的，这是为什么？

其实超过⼀个字节的数据在内存中存储的时候，就有存储顺序的问题，按照不同的存储顺序，我们分为⼤端字节序存储和⼩端字节序存储，下⾯是具体的概念：⼤端（存储）模式：是指数据的低位字节内容保存在内存的⾼地址处，⽽数据的⾼位字节内容，保存在内存的低地址处。⼩端（存储）模式：是指数据的低位字节内容保存在内存的低地址处，⽽数据的⾼位字节内容，保存在内存的⾼地址处。

为什么要有大小端呢？

这是因为在计算机系统中，我们是以字节为单位的，每个地址单元都对应着⼀个字节，⼀个字节为8 bit 位，但是在C语⾔中除了8 bit 的 char 之外，还有16 bit 的 short 型，32 bit 的 long 型（要看具体的编译器），另外，对于位数⼤于8位的处理器，例如16位或者32位的处理器，由于寄存器宽度⼤于⼀个字节，那么必然存在着⼀个如何将多个字节安排的问题。因此就导致了⼤端存储模式和⼩端存储模式。例如：⼀个 16bit 的 short 型 x ，在内存中的地址为 0x0010 ， x 的值为 0x1122 ，那么 0x11 为⾼字节， 0x22 为低字节。对于⼤端模式，就将 0x11 放在低地址中，即 0x0010 中， 0x22 放在⾼地址中，即 0x0011 中。⼩端模式，刚好相反。我们常⽤的 X86 结构是⼩端模式，⽽ KEIL C51 则为⼤端模式。很多的ARM，DSP都为⼩端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是⼤端模式还是⼩端模式。

判断大小端的两个程序

//代码1
#include <stdio.h>
int check_sys()
{int i = 1;return (*(char *)&i);
}
int main()
{int ret = check_sys();if(ret == 1){printf("⼩端\n");}else{printf("⼤端\n");}return 0;
}

//代码2
int check_sys()
{union{int i;char c;}un;un.i = 1;return un.c;
}

浮点数在内存中的存储

常⻅的浮点数：3.14159、1E10等，浮点数家族包括： float、double、long double 类型。浮点数表⽰的范围： float.h 中定义

当然对于浮点数的表示规则比较多，比较繁琐，这里就不解释了。

文件操作

为什么用文件，文件是何，文件分类

如果没有⽂件，我们写的程序的数据是存储在电脑的内存中，如果程序退出，内存回收，数据就丢失了，等再次运⾏程序，是看不到上次程序的数据的，如果要将数据进⾏持久化的保存，我们可以使⽤⽂件。

磁盘上的⽂件是⽂件。但是在程序设计中，我们⼀般谈的⽂件有两种：程序⽂件、数据⽂件（从⽂件功能的⻆度来分类的）。

程序⽂件

程序⽂件包括源程序⽂件（后缀为.c）,⽬标⽂件（windows环境后缀为.obj）,可执⾏程序（windows 环境后缀为.exe）。

数据⽂件⽂件的内容不⼀定是程序，⽽是程序运⾏时读写的数据，⽐如程序运⾏需要从中读取数据的⽂件，或者输出内容的⽂件。

其实有时候我们会把信息输出到磁盘上，当需要的时候再从磁盘上把数据读取到内存中使⽤，这⾥处理的就是磁盘上⽂件。

⼀个⽂件要有⼀个唯⼀的⽂件标识，以便⽤⼾识别和引⽤。⽂件名包含3部分：⽂件路径+⽂件名主⼲+⽂件后缀例如： c:\code\test.txt 为了⽅便起⻅，⽂件标识常被称为⽂件名。

根据数据的组织形式，数据⽂件被称为⽂本⽂件或者⼆进制⽂件。数据在内存中以⼆进制的形式存储，如果不加转换的输出到外存，就是⼆进制⽂件。如果要求在外存上以ASCII码的形式存储，则需要在存储前转换。以ASCII字符的形式存储的⽂件就是⽂本⽂件。⼀个数据在内存中是怎么存储的呢？字符⼀律以ASCII形式存储，数值型数据既可以⽤ASCII形式存储，也可以使⽤⼆进制形式存储。如有整数10000，如果以ASCII码的形式输出到磁盘，则磁盘中占⽤5个字节（每个字符⼀个字节），⽽⼆进制形式输出，则在磁盘上只占4个字节。

文件的打开和关闭

C程序针对⽂件、画⾯、键盘等的数据输⼊输出操作都是通过流操作的。⼀般情况下，我们要想向流⾥写数据，或者从流中读取数据，都是要打开流，然后操作。

标准流：那为什么我们从键盘输⼊数据，向屏幕上输出数据，并没有打开流呢？那是因为C语⾔程序在启动的时候，默认打开了3个流： • stdin - 标准输⼊流，在⼤多数的环境中从键盘输⼊，scanf函数就是从标准输⼊流中读取数据。 • stdout - 标准输出流，⼤多数的环境中输出⾄显⽰器界⾯，printf函数就是将信息输出到标准输出流中。 • stderr - 标准错误流，⼤多数环境中输出到显⽰器界⾯。这是默认打开了这三个流，我们使⽤scanf、printf等函数就可以直接进⾏输⼊输出操作的。 stdin、stdout、stderr 三个流的类型是： FILE* ，通常称为⽂件指针。 C语⾔中，就是通过 FILE* 的⽂件指针来维护流的各种操作的。

文件指针

缓冲⽂件系统中，关键的概念是“⽂件类型指针”，简称“⽂件指针”。每个被使⽤的⽂件都在内存中开辟了⼀个相应的⽂件信息区，⽤来存放⽂件的相关信息（如⽂件的名字，⽂件状态及⽂件当前的位置等）。这些信息是保存在⼀个结构体变量中的。该结构体类型是由系统声明的，取名FILE.

文件类型申明

struct _iobuf {char *_ptr;int _cnt;char *_base;int _flag;int _file;int _charbuf;int _bufsiz;char *_tmpfname;};
typedef struct _iobuf FILE;

不同的C编译器的FILE类型包含的内容不完全相同，但是⼤同⼩异。每当打开⼀个⽂件的时候，系统会根据⽂件的情况⾃动创建⼀个FILE结构的变量，并填充其中的信息，使⽤者不必关⼼细节。⼀般都是通过⼀个FILE的指针来维护这个FILE结构的变量，这样使⽤起来更加⽅便。下⾯我们可以创建⼀个FILE*的指针变量:

FILE* pf;//⽂件指针变量

定义pf是⼀个指向FILE类型数据的指针变量。可以使pf指向某个⽂件的⽂件信息区（是⼀个结构体变量）。通过该⽂件信息区中的信息就能够访问该⽂件。也就是说，通过⽂件指针变量能够间接找到与它关联的⽂件。

⽂件在读写之前应该先打开⽂件，在使⽤结束之后应该关闭⽂件。在编写程序的时候，在打开⽂件的同时，都会返回⼀个FILE*的指针变量指向该⽂件，也相当于建⽴了指针和⽂件的关系。 ANSIC 规定使⽤ fopen 函数来打开⽂件， fclose 来关闭⽂件。

//打开⽂件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
//关闭⽂件
int fclose ( FILE * stream );

fopen文件打开模式

r代表read的简写，+代表可读可写，w代表write，b代表bit二进制位，t代表text

r 打开只读文件，该文件必须存在
r+ 打开可读可写的文件，该文件必须存在(这里的写文件是指将之前的文件覆盖
rt 打开只读文本文件，该文本必须存在
rt+ 读写打开一个文本文件，允许读和写，该文件必须存在(这里的写文件是指将之前的文件覆盖
rb 只读打开一个二进制文件，，该文本必须存在
rb+ 读写打开一个文本文件，允许读和写，该文件必须存在(这里的写文件是指将之前的文件覆盖

w 打开只写文件，若文件存在，则文件长度清零，即文件内容会消失，若文件不存在则建立该文件
w+ 打开可读写文件，若文件存在，则文件长度清零，即文件内容会消失，若文件不存在则建立该文件(这里的读文件，同样需要使用rewind()函数)
wt 打开只写文本文件，若文件存在，则文件长度清零，即文件内容会消失，若文件不存在则建立该文件
wt+ 打开可读写文本文件，若文件存在，则文件长度清零，即文件内容会消失，若文件不存在则建立该文件
wb 打开只写二进制文件，若文件存在，则文件长度清零，即文件内容会消失，若文件不存在则建立该文件
wb+ 打开可读写文件，若文件存在，则文件长度清零，即文件内容会消失，若文件不存在则建立该文件

a以附加的方式打开只写文件，若文件不存在，则建立文件，存在则在文件尾部添加数据,即追加内容
a+以附加的方式打开可读写文件，不存在则建立文件，存在则写入数据到文件尾(这里的读文件，同样需要使用rewind()函数，但是写文件不需要rewind()函数，a是追加)
at二进制数据的追加，不存在则创建，只能写。
at+读写打开一个文本文件，允许读或在文本末追加数据(这里的读文件，同样需要使用rewind()函数，但是写文件不需要rewind()函数，a是追加)
ab二进制数据的追加，不存在则创建，只能写。
ab+读写打开一个二进制文件，不存在则创建,允许读或在文本末追加数据(这里的读文件，同样需要使用rewind()函数，但是写文件不需要rewind()函数，a是追加)

/* fopen fclose example */
#include <stdio.h>
int main ()
{FILE * pFile;//打开⽂件pFile = fopen ("myfile.txt","w");//⽂件操作if (pFile!=NULL){fputs ("fopen example",pFile);//关闭⽂件fclose (pFile);}return 0;
}

顺序函数读写函数

函数名功能适⽤于

fgetc 字符输⼊函数所有输⼊流

fputc 字符输出函数所有输出流

fgets ⽂本⾏输⼊函数所有输⼊流

fputs ⽂本⾏输出函数所有输出流

fscanf 格式化输⼊函数所有输⼊流

fprintf 格式化输出函数所有输出流

fread ⼆进制输⼊⽂件

fwrite ⼆进制输出⽂件

文件的随机读写

fseek 根据⽂件指针的位置和偏移量来定位⽂件指针。

ftell 返回⽂件指针相对于起始位置的偏移量

rewind 让⽂件指针的位置回到⽂件的起始位置

编译和链接

翻译环境和运⾏环境

在ANSI C的任何⼀种实现中，存在两个不同的环境。

第1种是翻译环境，在这个环境中源代码被转换为可执⾏的机器指令。

第2种是执⾏环境，它⽤于实际执⾏代码。

那翻译环境是怎么将源代码转换为可执⾏的机器指令的呢？这⾥我们就得展开开讲解⼀下翻译环境所做的事情。其实翻译环境是由编译和链接两个⼤的过程组成的，⽽编译⼜可以分解成：预处理（有些书也叫预编译）、编译、汇编三个过程。

⼀个C语⾔的项⽬中可能有多个 .c ⽂件⼀起构建，那多个 .c ⽂件如何⽣成可执⾏程序呢？ • 多个.c⽂件单独经过编译出编译处理⽣产对应的⽬标⽂件。 • 注：在Windows环境下的⽬标⽂件的后缀是 .obj ，Linux环境下⽬标⽂件的后缀是 .o • 多个⽬标⽂件和链接库⼀起经过链接器处理⽣成最终的可执⾏程序。 • 链接库是指运⾏时库(它是⽀持程序运⾏的基本函数集合)或者第三⽅库。

预处理

预定义符号

C语⾔设置了⼀些预定义符号，可以直接使⽤，预定义符号也是在预处理期间处理的。

__FILE__ //进⾏编译的源⽂件
__LINE__ //⽂件当前的⾏号
__DATE__ //⽂件被编译的⽇期
__TIME__ //⽂件被编译的时间
__STDC__ //如果编译器遵循ANSI C，其值为1，否则未定义

#define定义常量

#define MAX 1000
#define reg register //为 register这个关键字，创建⼀个简短的名字
#define do_forever for(;;) //⽤更形象的符号来替换⼀种实现
#define CASE break;case //在写case语句的时候⾃动把 break写上。
// 如果定义的 stuff过⻓，可以分成⼏⾏写，除了最后⼀⾏外，每⾏的后⾯都加⼀个反斜杠(续⾏符)。
#define DEBUG_PRINT printf("file:%s\tline:%d\t \date:%s\ttime:%s\n" ,\__FILE__,__LINE__ , \__DATE__,__TIME__ )

#define定义宏

#define 机制包括了⼀个规定，允许把参数替换到⽂本中，这种实现通常称为宏（macro）或定义宏（define macro）。下⾯是宏的申明⽅式：

#define name( parament-list ) stuff

其中的 parament-list 是⼀个由逗号隔开的符号表，它们可能出现在stuff中。注意：参数列表的左括号必须与name紧邻，如果两者之间有任何空⽩存在，参数列表就会被解释为stuff的⼀部分。

宏替换的规则

在程序中扩展#define定义符号和宏时，需要涉及⼏个步骤。 1. 在调⽤宏时，⾸先对参数进⾏检查，看看是否包含任何由#define定义的符号。如果是，它们⾸先被替换。 2. 替换⽂本随后被插⼊到程序中原来⽂本的位置。对于宏，参数名被他们的值所替换。 3. 最后，再次对结果⽂件进⾏扫描，看看它是否包含任何由#define定义的符号。如果是，就重复上述处理过程。注意： 1. 宏参数和#define 定义中可以出现其他#define定义的符号。但是对于宏，不能出现递归。 2. 当预处理器搜索#define定义的符号的时候，字符串常量的内容并不被搜索。