《C和指針》核心知識點總結：從鏈接屬性到運行時環境

鏈接屬性

extern 關鍵字用於標識符第二次或以後的聲明，並不會改變第一次聲明所指定的屬性。static 則用於防止被外部訪問，這與 Java 中的 static 含義完全不同。

存儲類型

• 變量存儲位置：普通內存、堆棧、硬件寄存器
• 代碼塊外聲明的是靜態變量，存於靜態內存（普通內存），程序運行前存在，始終存在
• 自動變量
• 代碼塊內變量加 static 變為靜態變量

運算符

i+++ ++i 這種 5 個加號的表達式，GCC 中間有空格可以通過編譯，甚至可以是 6 個加號 i+++ + ++i，其中一個表示正數。

指針

1. 定義：#define NULL (void*) 0、#define EOF -1
2. int *a; *a=1; 在 Unix 中會導致段違例（segmentation violation）、內存錯誤或總線錯誤
3. 對 NULL 指針間接訪問，有的編譯器訪問內存 0，有的引發錯誤並終止程序
4. 盡量顯式初始化指針
5. 指針與整型值的相互轉換罕見
6. *100=25 不是對地址 100 賦值 25，這是非法的；正確寫法 *(int *)100=25; 用於訪問硬件，極少使用
7. * 從右向左結合
8. 後綴 ++ --、順序點：() 不是順序點；; , || && ?: 以及函數的所有賦值之後、第一條語句執行之前、函數返回值已拷貝給調用者但在該函數外代碼執行之前、每個基類和成員初始化之後
9. *cp++ *++cp ++*cp (*cp)++ ++*++cp ++*cp++ *(*cp)++ 後綴 ++ 優先級大於 *，* 不是 ++ 順序點
10. 指針遍歷數組的三種寫法及邊界比較規則：標准允許指向數組最後一個元素後面的內存進行比較，但不允許與數組第一個元素之前比較
11. 指針加減法會根據類型自動調整

函數

1. 函數原型：向編譯器提供函數特定信息，更安全
2. 函數原型參數不是必須的
3. 無參數原型 int *func(void); 中 void 提示無參數，而非表示一個 void 類型參數
4. 函數缺省認定：調用無法見到原型的函數時，編譯器認為返回整型值
5. stdarg 宏（stdarg.h）：va_list、va_start、va_arg、va_end，用於可變參數處理

數組

1. 數組名是指針常量而非指針變量，編譯器用數組名記住數組屬性
2. 程序鏈接後，數組在內存中位置固定，不能移動，故數組名為指針常量
3. 兩種情況數組名不作指針常量：作為 sizeof 操作數（返回整個數組長度）；作為 & 操作數（返回指向數組的指針，而非指向指針常量的指針）
4. array[subscript] 等同於 *(array+subscript)，下標甚至可以為負，2[array] 與 array[2] 對編譯器無差別
5. 下標絕不比指針更有效率，但指針有時比下標更有效率（避免重複乘法計算偏移）

字符串、字符和字節

1. 包含 string.h 可讓編譯器更好執行錯誤檢測
2. 自寫字符串函數保留以 str 開頭的函數名，用於標准庫擴展
3. size_t strlen(char const *string)，size_t 為 unsigned int，程序保護不會溢出
4. 表達式中無符號數可能導致不可預料結果：strlen(x) - strlen(y) >= 0 永遠為真，因無符號數不可能為負
5. 標准庫函數部分用匯編實現
6. strcpy、strcat 重疊時行為未定義，需程序控制
7. strcmp 返回負、正、零分別表示小於、大於、等於
8. strncpy 總複製 len 長度，不足補 NUL，超長不加 NUL；strncat 總在結果後加 NUL，最多複製 len 加一個 NUL
9. strchr/strrchr 查找字符首次/最後出現位置
10. strpbrk 查找集合中任意字符首次出現
11. strstr 查找子串
12. strspn/strcspn 計算不在/在集合中的初始段長度
13. strtok 分割字符串，會修改原串，保存局部狀態，不可同時解析多字符串
14. strerror 根據 errno 返回錯誤描述
15. 字符分類（ctype.h）：iscntrl、isspace、isdigit 等
16. 字符轉換（ctype.h）：tolower、toupper
17. 直接測試字符範圍降低可移植性，應用 isupper 等標准函數
18. 內存操作函數（以長度為終止標志，解決 \0 問題）：memcpy、memmove（允許重疊，較慢）、memcmp、memchr、memset

結構體

1. 結構標簽不同視為不同類型，即使成員相同也不能互賦
2. 跨文件使用定義在頭文件中
3. * 優先級小於 .，-> 大於 &
4. 可包含自身引用，但不能在未定義別名前用別名；不能包含自身實體（遞歸無法終止）
5. 相互引用用不完整聲明
6. 無特殊要求時按邊界重排成員優化存儲
7. sizeof 返回整體長度，offsetof（stddef.h）返回成員偏移量
8. 位段：只能聲明為 int、signed int、unsigned int；分配方向未定義；可用移位屏蔽實現，可移植性較弱

聯合體

初始化必須是第一個元素，位於花括號內，類型不符會轉換並賦給第一個。

動態內存分配

calloc（初始化為 0）、malloc、realloc、free。傳遞 NULL 無作用，失敗返回 NULL。定義在 stdlib.h，NULL 定義在 stdio.h。

高級指針

1. 指向指針的指針
2. 理解聲明：推論聲明法；聲明表達式與普通表達式求值規則相同
3. 函數指針：初始化 int (*pf)(int) = &f;，調用 pf(12) 為正道
4. 回調函數：C 中用 void* 實現靈活但不安全，注意強制轉換繞過類型檢查
5. 轉換表
6. 字符串是指針常量，表達式中即為指針常量；"0123456789ABCDEF"[value % 16] 轉二進制字符

預處理

1. 文本操作
2. 預定義符號：__FILE__、__LINE__、__DATE__、__TIME__、__STDC__
3. #define 可多行，行尾加反斜槓
4. 宏調用函數勿在末尾加分號
5. 宏參數列表左括號必須緊鄰名稱
6. 數值宏參數各加括號，最外層再加括號
7. 宏可包含其他宏，不可遞歸
8. 預處理不檢測字符串常量內容；字符串化：#argument、鄰近連接
9. ## 連接符號
10. 宏與函數權衡：內聯函數、類型安全、宏能處理類型無關任務
11. 宏參數副作用：參數多次出現導致多次求值（如 MAX(x++,y++)）
12. 條件編譯：#if、#elif、#else、#endif、defined()
13. 頭文件搜索路徑、嵌套層數限制、make 依賴關系
14. #error、#line、#pragma、# 無效指令

輸入輸出函數

1. ANSI 允許擴展庫函數，但關心可移植性應避免
2. perror、errno 錯誤處理機制
3. exit 返回狀態給操作系統
4. 流緩衝特性：完全緩衝、行緩衝、無緩衝；fflush 強制刷新
5. 文本流與二進制流的換行翻譯
6. FILE 結構、標准流 stdin/stdout/stderr、重定向
7. fopen 模式（r/w/a/rb/wb/ab/r+/w+/a+/rb+/wb+/ab+）、返回值檢查
8. fclose、fcloseall
9. 字符/字符串/格式化/二進制讀寫函數族
10. 緩衝區控制：fflush、flushall、setbuf、setvbuf
11. 隨機訪問：ftell、fseek（SEEK_SET/CUR/END）、rewind、fgetpos/fsetpos
12. 流錯誤檢查：feof、ferror、clearerr
13. 臨時文件：tmpfile、tmpnam
14. 文件操作：remove、rename

標准庫函數

1. stdlib.h：abs/labs、div/ldiv（商餘結構體）
2. 偽隨機數：rand、srand（常用 time(0) 做種子）
3. math.h：三角、雙曲、指數、對數、冪、平方根、取整、絕對值、餘數
4. 定義域錯誤、范圍錯誤
5. 字符串轉換：atoi/atol/strtol/strtoul/atof/strtod（strtol 保存結束指針，支援基數 2-36）
6. 時間：clock、time、ctime、difftime、gmtime/localtime、asctime/strftime、mktime、tm 結構體
7. setjmp/longjmp 非局部跳轉
8. 信號、abort/atexit/exit、assert、getenv、system、qsort/bsearch

運行時環境

• -S 保留匯編代碼
• 參數逆序壓棧，便於可變參數定位
• 函數三部分：序言、函數體、跋語