C語言全面總結-3

摳腳大漢的爺爺發表於2020-12-16
C語言

C語言基本知識點複習-3

typedef & define

typedef 是一個C語言中的關鍵字 用來為一個資料型別取別名 以增加程式碼的可讀性 用typedef定義陣列、指標、結構等型別會帶來很大的方便 不僅使程式書寫簡單 也使意義明確 增強可讀性。
define 是一個C語言中的指令 不緊可以為型別取別名 還可以用於常量 變數 和開關編譯等
typedef和define的區別

  1. typedef是關鍵字 在編譯的時候起作用 會檢查資料型別
    define是一個預處理指令 在預處理階段對程式碼進行替換 所以巨集定義不佔用編譯時間
  2. define沒有作用域 而 type有自己的作用域
  3. 在對指標使用時有區別
    比如：
    先定義
    #define int * INT1
    typedef int * INT2
    INT1 a,b；=====>int *a,b; 表示建立了一個int型指標a和一個int 型變數b
    INT2 a,b; =====>int *a,*b; 表示建立了兩個int指標a和b
    用INT1和INT2定義的a,b結果會不一樣 由此可見define僅僅是做一個文字上的簡單替換 而typedef不僅替換文字 同時還兼顧了替換的型別的功能

當用typedef 為結構體取別名時
正常我們定義結構體一般都是 struct + structName {…}； 這樣既沒有很好的可讀性 而且每次建立新的結構體變數時都要寫 struct +structName + structA 就很麻煩
所以用typedef為結構體取別名就很方便 例如：

struct Books
{
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
} book;

這樣就可以直接用book來代表struct Books 這一串 既簡便又增加了可讀性
當然還有進階版本 直接定義結構體+結構體指標升級套餐

struct Books
{
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
} book,*bookPtr；

這個程式碼的意思就是為struct Books取別名為book 為struct Books *取別名為bookPtr

程式記憶體分佈和記憶體管理

一般我們講的程式記憶體 比如說計算機當前執行了三個程式 則對於每一個程式都會將physical memory實體記憶體的一部分對映成一塊完整的虛擬記憶體 讓每個程式都以為自己擁有了完整的記憶體空間 這樣子可以極大的方便了資料和程式碼的組織
一個程式所對映的虛擬地址如下（virtual memory 虛擬記憶體）
在這裡插入圖片描述
上邊的圖中 大致把VM分成了六個大塊 核心 、棧、堆、資料段、程式碼段、不可訪問的空間 但其中核心和不可訪問段是使用者無法訪問的
一般我們無法直接檢視一個exe可執行檔案的內容 但是在linux下可以使用" readelf 檔名 -s " 指令來檢視一個可執行檔案的section段資訊
這裡的一些 像11.13 .15等都對應著上圖VM中不同的段位置
在這裡插入圖片描述

棧

棧的全稱為（run-time stack）執行時棧 意味著在執行時棧的大小是變化的 一般棧中儲存的是區域性變數 一旦一個函式被呼叫 則會建立一幀新的棧用來存放該程式的區域性變數和形參 當然在實現函式的巢狀呼叫時 還要儲存當下的程式碼地址和相關暫存器的值 以便於保護現場和恢復現場 但是棧的空間很小 一般只有8M
如果超出了這個界限則會產生 “棧溢位” 導致程式崩潰 所以一邊程式用不宜呼叫太深的巢狀函式 和太多的區域性變數

堆

堆的全稱為（run-time heap）執行時棧 所以堆也是大小變化的 主要用來儲存使用者自定的資料空間 一般有以下幾個函式建立和釋放
malloc（） //建立一個連續的自定義空間
calloc（n，m）//建立n個每個m大小的自定義空間
realloc（）//為已有的自定義空間更改大小
free（）//釋放自定義空間
！！！ 建立動態記憶體空間後記得要用free釋放

資料段

用來存放全域性變數 靜態變數 其中又分三段
.bss 用來存放未初始化靜態資料 比如a[100] 這個陣列沒初始化 因為系統會對為初始化的靜態資料自動初始化為0 但是如果直接存100個0在a[100]裡有點浪費空間 所以在.bss這一段中就可以標記一下 說這個陣列是未初始化的 就不用記100個0
.data 用來存放已初始化的靜態變數
.rodata 顧名思義就是隻讀（read only data）用來存放常量

程式碼段

用來存放使用者程式碼和系統程式碼
使用者程式碼好理解
系統程式碼就是系統給可執行檔案自動新增的一個“初始化程式碼”包括環境變數的準備 命令列引數的組織和傳遞 這部分資料在棧底 緊挨著核心的那裡

一些細節點

  1. 棧底的那部分環境變數開始執行後就不會更改 執行過程中更改的環境變數會儲存在堆中
  2. 棧和堆都是動態變化的 執行過程中 棧從上往下增長 堆從下往上增長（上邊的圖也可以看出來）
  3. 靜態資料包括：全域性變數和static修飾的區域性變數
  4. 應儘量避免濫用靜態變數 first 因為靜態變數在整個程式執行期間都生存的 會佔空間 second 例如全域性變數屬於共享資源 在多執行緒中容易產生競爭 需要小心的互斥以保護

檔案I/O

I/O可以使用系統IO和標準IO
系統IO是作業系統訪問檔案的API 介面 例如Linux裡面的open（）close（）
標準IO是C語言標準庫中提供的結構 例如fopen（）fclose（）
在這裡插入圖片描述
當使用fopen時系統會返回檔案指標int *File
open（）會返回一個檔案描述符 int file
一遍檔案描述符會從3開始 因為0.1.2已經分別被標準輸入（鍵盤）標準輸出（顯示器 ）和標準出錯所佔據
使用檔案指標或檔案描述符就可以對檔案進行操作了

小結

C語言基礎就告一段落了 其實還有好多深入的知識點還沒有複習到 比如連結串列結構 指標的詳細 等等… 後面會繼續學習計組計網 資料結構演算法 和作業系統 到時候再對進階的一些C語言知識點做進一步專門的總結歸納吧

嗜好太多 能力太小~

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