[转载] C语言细节，写的非常棒！

这篇文章主要讨论C语言细节问题。在找一份工作的时候，语言细节占的比例非常小，之前看某个贴着讨论，估计语言细节在面试中，占了10%的比重都不到，那为什么还要研究C语言的细节呢，我觉得有三个原因促使我总结这篇文章：

1. 总会有些面试官喜欢问这样的问题，尤其是偏底层开发的面试官。

2. 总有有那么两个2B同学、同事，搞两个很偏的知识点来考你，把你难倒以后，他就乐呵呵的满足了。

3. 对C语言有更加巩固的基础，增加信心，在代码出错时，可以非常肯定哪里没有错，而把精力花在真正的问题上。

1) switch注意事项( case后面只能是整型或字符型的常量或表达式）

(1) case后面可以用continue，与break的功能一模一样

(2)
case后面可以是常量，常量表达式，#define宏，枚举值。但是不能是const常量，这是因为C语言中const不是真正的常量，只不过是只读的
变量，如果下面的代码位于cpp文件中，也就是采用C++的编译器，则case zero:
puts("0");是没有问题的。这也反面证明了，C语言中没有真正的常量，const代表只读。

(3) 最好不要缺省default语句，且用default处理异常情况

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>  

    #define FIVE 5
    enum em{SIX=};
    int main()
    {
            int a = ;
            int i = ;
            const int zero = ;
            for( i = ; i < ; i++ )
            {
                    switch( i )
                    {
                            //case zero:puts("0");break; //gcc 报错"错误： case 标号不能还原为一个整常量"
                            case :puts("");break;
                            case :puts("");continue;
                            case :puts("");continue;
                            case  + :puts("");break;
                            case FIVE: puts("");break;
                            case SIX: puts("");break;
                            default: puts("error");
                    }
            }
        return ;
    }  

2) 无符号型与有符号型数据相加

    #include <stdio.h>  

    int main(int argc, char* argv[])
    {
        unsigned int a = -;
        int b = ;
        if( a + b >  )
        {
            puts(">6");
        }
        else
        {
            puts("<6");
        }
        return ;
    }  

以上代码输出结果是 >6，原因是编译器做了隐私转换，把int 转换为unsigned int，编译器就会把b转换成一个很大的正数。

3) static的作用

static在c语言中有两个作用。(1)限制变量存储域[用static修饰的变量都存储在静态存储区，在整个程序的生命周期内可见]，(2)限制函数
作用域[static修饰的函数，只在同一源文件中可见，同一工程的其他源文件也不可见]。C++对static进行了扩展，用定义静态数据成员和成员函数，静态数据成员和静态成员函数都是类共享，而不是某个对象特有。还要注意的就是，静态变量自动初始化为0

4) 内存的三种分配方式

（1）       从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量，static变量。

（2）       在栈上创建。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。

（3）       从堆上分配，亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由我们决定，使用非常灵活，但问题也最多。

发生内存错误是件非常麻烦的事情。编译器不能自动发现这些错误，通常是在程序运行时才能捕捉到。而这些错误大多没有明显的症状，时隐时现，增加了改错的难度。有时用户怒气冲冲地把你找来，程序却没有发生任何问题，你一走，错误又发作了。

常见的内存错误及其对策如下：

(1) 内存分配未成功，却使用了它。

编程新手常犯这种错误，因为他们没有意识到内存分配会不成功。常用解决办法是，在使用内存之前检查指针是否为NULL。如果指针p是函数的参数，那
么在函数的入口处用assert(p!=NULL)进行检查。如果是用malloc或new来申请内存，应该用if(p==NULL)
或if(p!=NULL)进行防错处理。

(2) 内存分配虽然成功，但是尚未初始化就引用它。

犯这种错误主要有两个起因：一是没有初始化的观念；二是误以为内存的缺省初值全为零，导致引用初值错误（例如数组）。内存的缺省初值究竟是什么并没
有统一的标准，尽管有些时候为零值，我们宁可信其无不可信其有。所以无论用何种方式创建数组，都别忘了赋初值，即便是赋零值也不可省略，不要嫌麻烦。

(3) 内存分配成功并且已经初始化，但操作越过了内存的边界。

例如在使用数组时经常发生下标“多1”或者“少1”的操作。特别是在for循环语句中，循环次数很容易搞错，导致数组操作越界。

(4) 忘记了释放内存，造成内存泄露。

含有这种错误的函数每被调用一次就丢失一块内存。刚开始时系统的内存充足，你看不到错误。终有一次程序突然死掉，系统出现提示：内存耗尽。动态内存的申请与释放必须配对，程序中malloc与free的使用次数一定要相同，否则肯定有错误（new/delete同理）。

(5)  释放了内存却继续使用它。

有三种情况：

（1）程序中的对象调用关系过于复杂，实在难以搞清楚某个对象究竟是否已经释放了内存，此时应该重新设计数据结构，从根本上解决对象管理的混乱局面。

（2）函数的return语句写错了，注意不要返回指向“栈内存”的“指针”或者“引用”，因为该内存在函数体结束时被自动销毁。

（3）使用free或delete释放了内存后，没有将指针设置为NULL。导致产生“野指针”。

【规则7-2-1】用malloc或new申请内存之后，应该立即检查指针值是否为NULL。防止使用指针值为NULL的内存。

【规则7-2-2】不要忘记为数组和动态内存赋初值。防止将未被初始化的内存作为右值使用。

【规则7-2-3】避免数组或指针的下标越界，特别要当心发生“多1”或者“少1”操作。

【则7-2-4】动态内存的申请与释放必须配对，防止内存泄漏。

【规则7-2-5】用free或delete释放了内存之后，立即将指针设置为NULL，防止产生“野指针”。

5) 空结构体的大小

    #include <stdio.h>  

    struct stu
    {
    };
    int main(int argc, char* argv[])
    {
            printf("%d\n", sizeof(struct stu));
            return ;
    }  

用g++编译输出结果为1，用vc++6.0编译输出结果为1，只有用gcc编译输出结果为0[特殊情况]，经常考的题目是定义一个空的类，然后sizeof这个类，输出结果为1，问：为什么是1不是0？

答：编译器不能产生一个没有任何容积的数据类型，编译器认为任何一种数据类型都有其大小，用他来定义一个变量能够分配确定大小的空间，所以，编译器认为任 何数据类型都有其大小。并且，编译器构造一个结构体数据类型是用来打包一些数据的，而最小的数据成员(char)需要一字节，编译器为每个结构体类型至少 预留一个字节的空间，所以空结构体/空类的大小为一字节。

6) 柔性数组

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    struct student
    {
            int id;
            char sex;
            int a[];
    };  

    int main()
    {  

            int i = ;
            struct  student a;
            struct student *p = &a;
            struct student *q = ( struct student * ) malloc( sizeof( struct student) +  * sizeof( int ) );  

            printf("sizeof( a ) = %d\n ", sizeof( a ) ); //8
            printf("sizeof( *p ) = %d\n ", sizeof( *p ) ); //8
            printf("sizeof( *q ) = %d \n", sizeof( *q ) ); //8  

            for(  i = ; i < ; i ++ )
            {
                    (*q).a[i] = i * i;
            }
            for(  i = ; i < ; i ++ )
            {
                    printf("%d\t",  (*q).a[i]);// 0 , 1, 4,……,81
            }
            puts("");
            return ;
    }  

这里定义了一个可变长的结构体，由sizeof( a )可知，数组a并没有占任何存储空间，为了给成员数组分配内存，必须使用malloc，但是分配完以后，sizeof( *q )还是8。可以理解，需要时柔性数组是结构体的一员，仅此而已。也可以认为柔性数组跟结构体没有任何关系，只是“挂羊头，卖狗肉”罢了，算不得结构体的正 式成员。

柔性数组与成员指针完全不是一回事。

    struct student
    {
            int id;
            int *a;
    };  

上面结构体里定义了一个指针，指针要占内存，且指向一块内存，柔性数组的功能和成员指针类似，但却是完全不同的东西，柔性数组中，数组的成员和结构体其他成员地址是连续的，成员指针就完全不一样了。
     很少见人用柔性数组。

7) 枚举和#define的区别

(1) 枚举常量是实体中的一种，但宏不是实体；
(2) 枚举常量属于常量，但宏不是常量（有些书把类对象宏称为预处理常量，这是错误的说法，标准C/C++没有预处理常量这种不知从哪里冒出来的说法）；
(3) 枚举常量具有类型，但宏没有类型

8) 类型定义、别名

可以用typedef 和define来为已有的数据类型定义新的数据类型，准确地说，应该是取一个别名。

(1)typedef 不支持类型扩展

    #define INT32 int
    unsigned INT32 i = ;
    typefdef int int32;
    unsigned int32 j = ; //出错  

(2)#define有副作用

    #define PCHAR char*
    PCHAR p1, p2; // p2是char型，而不是期望的char*型数据
    typedef pchar char*;
    pchar p3, p4;   

9) 有关注释

A. int/*……*/i; 合法，编译器将剔除注释，然后用空格代替原来的注释

B.char *s = "abcdefgh;      //higklmn"; 合法，用双引号括起来的都是常量

C.//Is it a \ 合法，\是续接符

valid comment

D. in/*……*/t i; 不合法，见A解释。

10) 如何将数值存储到指定内存

解设我们现在需要往内出地址，0x12ff7c 上存放一个整型数0x100，那么怎样才能做到呢？这题看着很变态，但是确实有用的着的地方。曾经我找工作的时候就遇到过这个问题，当然了，是关于嵌入式方面的工作。

(1) int *p = (int *)0x12ff7c;

*p = 0x100;

(2) *(int *)0x1277fc = 0x100;

这题很特别，写出来一看就懂，第一次遇到这种题的人大多都蒙了。

11)如何不使用任何变量编写strlen函数？

代码如下：

int my_strlen1( const char *strDest)
{
        return *strDest ?  + my_strlen1(strDest +  ) : ;
} 

更符合规范的代码示例：

    int my_strlen2( const char *strDest)
    {
            assert( NULL != strDest );
            return ('\0' != *strDest ) ? (  + my_strlen2( strDest +  )) : ;
    }  

12) 下面代码的输出结果是多少？为什么？

    #include <stdio.h>
    #include <string.h>  

    int main(int argc, char* argv[])
    {
        char a[];
        int i;
        for( i = ; i < ; i++)
        {
            a[i] = - - i;
        }
        printf("%d\n", strlen(a));
        return ;
    }  

答：输出结果是255。只要知道两点，这题也不难（1.char其实可以看成是只占一个字节的整型。 2.char型数据的表示范围是[-128——127] )，由char数据类型的表示范围可知，a[0] ——a[254]都不为0， 而a[255]的值为0， 也就是字符串中的'\0'，所以数据结果为255.

13) 内存对齐

    #include <stdio.h>  

    struct st1
    {
        char c1;
        short s;
        char s2;
        int i;
    };  

    struct st2
    {
        char c1;
        char c2;
        short s;
        int i;
    };
    int main(int argc, char* argv[])
    {
        printf("sizeof(struct st1) = %d \nsizeof(struct st2) = %d\n", sizeof(struct st1), sizeof(struct st2));
        return ;
    }  

输出结果是：

sizeof(struct st1) = 12 
sizeof(struct st2) = 8

对于大多数的程序员来说，内存对齐基本上是透明的，这是编译器该干的活，编译器为程序中的每个数据单元安排在合适的位置上，从而导致了相同的变量，不同声明顺序的结构体大小的不同。

那么编译器为什么要进行内存对齐呢？程序1中结构体按常理来理解sizeof(st1)和sizeof(st2)结果都应该是8 。经过内存对齐后，结构体的空间反而增大了。

在解释内存对齐的作用前，先来看下内存对齐的规则：

(1)  对于结构的各个成员，第一个成员位于偏移为0的位置，以后每个数据成员的偏移量必须是min(#pragma pack()指定的数，这个数据成员的自身长度) 的倍数。

(2)  在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中，比较小的那个进行。

#pragma pack(n) 表示设置为n字节对齐。 VC6默认8字节对齐

(见参考资料5)

14) 循环语句注意事项

(1) 在多重循环中，如果有可能，应将最长的循环放在最内层，最短的循环放在最外层，以减少cpu跨切的次数

(2)建议for循环的循环控制变量的取值采用“半开半闭区间”写法

(3) 不要在for循环中修改循环变量，放置循环失控

for( n = 0; n < 10; n++ )

{

……

n = 8;

……

}

(4) 循环要尽可能的短，要使代码清晰，一目了然

(5) 把循环嵌套控制在3层以内

15) define的注意事项

(1) 用define宏定义注释符号是错误的

如：#define BSC //

BSC my single-line comment

上面语句中，由于注释先于预处理指令处理，所以出错。

(2) 定义一年有多少秒

#define SEC_A_YEAR 60*60*24*365

上面定义不可靠，在16位系统下，把这样一个值复制给整型变量会溢出，且一年有多少秒也不可能是负数。

正确的定义：

#define SEC_A_YEAR 60*60*24*365UL

(3) 求两个数的和

#define SUM(x) (x)+(x)

考虑下面这种情况，如果x是表达式5 * 3，而代码又写成 SUM(x) * SUM(x)，则替换以后变成了(5 * 3 ) + (5 * 3 ) * (5 * 3 ) + (5 * 3 )，与期望不符，所以最外层括号最好别省。

(4) #define EMPTY

上面的宏定义正确吗？这样的定义是可行的，只是EMPTY不代表任何意思。如windows编程时经常碰到的__in __out宏，它们在程序中不表达任何意思，只是用于函数参数，帮助用户理解哪些是输入参数，哪些是输出参数

16) #pragram 预处理的几个常用参数

(1) #pragram message

用法：  #pragram message("消息提示")

示例：

#ifdef _x86

#pragram message ("_x86  macro activated!")

#endif

(2) #pragram once

只要在头文件的最开始加入这条指令，就能保证头文件被编译一次。

(3) #pragram warning 修改警告设置

#pragram warning(disable:4507 34)   不显示4507和34号警告信息

#pragram warning( once:4385 ) 4385号警告信息仅显示一次

#pragram warning(error:164) 把164号警告信息作为一个错误

17) "#"和"##"运算符  

先看一个例子：

#define SQR(x) printf("The square of x is %d\n", ((x) * (x)));

则SQR(8)输出：The square of x is 64

引号中的x被当作普通文本来处理，而不是一个可以被替换的语言符号。正确的用法如下所示：

#define SQR(x) printf("The square of "#x" is %d\n", ((x) * (x)));

"##"运算符可以用于宏函数的替换部分，这个运算符把两个语言符号组成单个符号。

#define XNAME(n) X##n

则 XNAME(8)就被替换成 X8

参考资料：

[1]林锐.高质量程序设计指南——C++/C语言[M].北京:电子工业出版社

[2]陈正冲.C语言深度解剖[M].北京:北京航空航天大学出版社

[3]http://www.e800.com.cn/articles/2011/0706/490169.shtml

[4]http://topic.csdn.net/u/20110130/18/86cb82b9-493b-403e-b469-91fb141ffaee.html

[5] http://www.cppblog.com/snailcong/archive/2009/03/16/76705.html