c語言：從放棄到入門

9-3變量生命週期和修飾符

生命週期

函數的聲明週期

  起於調用，結束於調用結束

局部變量的生命週期

   起於調用，結束於調用結束

main函數的生命週期

   main開始  == 進程的開始   main函數的結束  == 進程的結束

全局變量的生命週期

	起於main調用，結束於main調用結束

修飾符

auto

      含義：只能用於修飾局部變量，表示該變量存儲於棧stack
      特點： 隨用隨開，用完消失
      C中默認的局部變量，就是auto類型，所以通常將其省略   c++ auto自動類型

register

    含義：只能修飾局部變量，原則上，將內存中的變量升級到CPU寄存器中存儲，這樣訪問速度會更快，但由於CPU寄存器數量有限，通常會在程序優化階段，被優化爲普通auto類型，可以通過彙編代碼來查看，優化過程（與平臺和編譯有關）
    特點：可以避免cpu與內存的頻繁交互 
    一般程序從內存讀取數據 放到寄存器 進行運算 運算結果寫入到內存

關於各個存儲部件中讀寫速度

		硬盤：7200轉
	    內存：頻率1333MHZ 1600MHZ  帶寬 = 頻率*64/8
    	緩存：
    	CPU：

extern

	含義：只能用於修飾全局變量，全局變量本身是全局可用的，但是由於文件是單個完成編譯，
	並且編譯是自上而下的，
	所以說，對於不是在本範圍內定義的全局變量，要想使用必須用extern 進行申明，
	如果不加上可能會造成重定義。
	
    特點：
	1.可以省略，聲明在前，定義在後，不論局部還是全局。	
	   main.c  :   int a;  other.c : int a =200;編譯不會報錯
	 2.外延性 某文件定義的全局變量 可在其他文件使用

c語言編譯是跨文件的

      編譯過程：單文件編譯 單文件每個編譯成xxx.o
      					鏈接所有.o文件和lib.so文件
      					生成可執行文件xxx.out

9-4 static

修飾局部變量

   特點：1.初始化值爲0，且只初始化一次
   			 2.生命週期等同於程序

修飾全局變量

	特點：1.全局的外延性消失，變成文件內部的全局變量  也適用於函數
			   2.存儲在data段

小結問題：

1. extern int a;
   int a= 200；
   是不是同一個a?

2. 局部變量和全局變量儲存的位置有什麼不同？

3. static修飾的變量值所保存的位置在哪裏 才導致是累計變化的？
   保存在data段中

9-5 字符串常量——9-7字符串的輸入輸出

定義

	是雙引號括起的任意字符序列

字符串大小

	看到的大小，比我們實際字面量要多一個,
	最後的字符’\0’,我們稱爲字符串結束字符，是系統對雙引號引起的字符串自動加設 的，而非手動干預。

字符串存儲

	 字符串的存儲，不像其它普通類型的常量自變量的存儲一樣，普通類型自變量通常存儲 在代碼段(text)，
	 而字符串，則存儲在數據段，且是隻讀數據段。
	  也就是通常意義上的常量區，但是常量區這種說法，是不太精確的，也不提倡。 

拓展

   棧區（stack）：臨時變量，局部變量，生命週期結束即銷燬
   堆區（heap）：一些new出來的變量 存儲的地方 特定銷燬時間統一銷燬，析構函數
   數據段（data）：用來存放程序中已初始化的全局變量的一塊內存區域，屬於靜態內存分配。
   代碼段（text）：用來存放程序執行代碼的一塊內存區域，只讀，且不可修改。可能包含一些只讀的常數變量，例如字符串常量等。 
   bbs段：bss段（bss segment）通常是指用來存放程序中未初始化的全局變量的一塊內存區域

字符數組和字符串區別

	1.字符串數組（棧區）是將text區的常量字符串 拷貝到棧區 字符串值的改變實際上是棧的值改變
	   字符串指針 是直接指向 text區常量字符串地址 故不能改變text區的值
	2.相同點：字符數組長度大於等於字符串長度

字符串的輸入輸出

    puts函數：printf的自帶換行
    scanf函數：默認遇到空格結束輸入，scanf("%[\n]s")遇到回車結束輸入，但不檢查輸入長度，不安全
    gets函數：空格也可以讀入，但不檢查輸入長度，不安全。
    fgets函數：參數列表（接收變量，長度，輸入流）

tips

    1.printf(“”) 空串有換行功能
    2.gets();不檢查預留存儲區是否能夠容納實際輸入的數據，
    換句話說，如果輸入的字符數目大於數組的長度，gets 無法檢測到這個問題，就會發生內存越界，所以編程時建議使用 fgets()。
    char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);
    fgets() 雖然比 gets() 安全，但安全是要付出代價的，
    代價就是它的使用比 gets() 要麻煩一點，有三個參數。
    它的功能是從 stream 流中讀取 size 個字符存儲到字符指針變量 s 所指向的內存空間。它的返回值是一個指針，指向字符串中第一個字符的地址。
	3. c中允許 c++不允許 
	 char a[2] = "china";
     printf("%s",a);
     輸出結果：ch
     4.char * p = "china";
	   printf("p = %p  p+1 = %p  p[0]=%c 0[p] =%c\n", p, p + 1, p[0], 0[p]);
	   printf("  = %p      = %p      =%c      =%c\n", "china", "china"+1, "china"[0], 0["china"]);
	   輸出結果：地址不相等 與視頻不符合

問題？

  1.視頻說   " 字符串，則存儲在數據段"

而 這篇文章說了
在代碼段中，也有可能包含一些只讀的常數變量，例如字符串常量等

 2.字符串指針和字符數組的區別？
    字符數組可修改內容，有個拷貝過程，data段常量區拷貝到棧區，字符數組實際是棧區
    字符串指針如果指向data段字符串常量 是不可修改地址的，若是指向字符數組反而可以

10-2 從字符串常量到字符數組

10-3 原生字符串處理

strlen(char *) 字符串長度

strcat(char *head,char *tail) 連接兩個字符串

注意：被連接的串必須有足夠空間
but vs 可行…

char firstName[] = "jim";
char familyName[30] = "tim";
strcat(firstName, familyName);
printf("%s", firstName);
輸出：jimtim

優化操作：

原本代碼
   while(*p) p++;
   char *p,*q;
   while(1){
     p * =q*;
     if(p* == '\0'){
		break;	
	 }
	 p++;q++;
   }
   優化後：
   while(*p) p++;
   while(*p++ = *q++);

Tip

1. int* 和 char* ，float * 長度 是多少？
   指針統一長度爲4byte

       int a = 1;
   	int* ap = &a;
   	printf("%d \n", sizeof(ap));
   	char * c = "123";
   	printf("%d \n", sizeof(c));
   	float d = 1.0f;
   	float * dp = &d;
   	printf("%d \n", sizeof(dp));
   

   輸出：4
   4
   4

2. char *ac = “123”;
   printf("%p \n", &ac);
   printf("%p \n", “123”);

   爲什麼輸出地址不同？

3.字符串長度和大小是不同的
長度是指字符長度且不包含\0，大小是指字節大小包含\0

10-7 字符串指針數組入門

指針數組的本質是數組，數組指針的本質是指針。

Tips

1.運行這段代碼 設置字符串池優化
char * pa = “china”; char pb = “america”; charpc = “canada”; char*pd = “japan”;
char * cpArr[4] = { pa,pb,pc,pd };
printf(“pa = %p \n”, pa);
printf(“pb = %p \n”, pb);
printf(“pc = %p \n”, pc);
printf(“pd = %p \n”, pd);

		for (int i = 0; i < 4; i++)
		{
			printf("%p \n",cpArr[i]);
		}
	
		printf("----------------\n", pd);
	
		char * cpArr2[4] = {"china","america","canada", "japan" };
	
		for (int i = 0; i < 4; i++)
		{
			printf("%p \n", cpArr2[i]);
		}

2. NULL ,nullptr，0區別

11-1 棧內存和堆內存的基本概念

概念

源程序：源代碼
程序：可執行文件
進程：時間概念可執行性文件被拉起，到結束的這一段過程，稱爲進程
進程空間：可執行文件 被拉起以後 在內存中的分佈情況

棧內存

棧存儲的特點

    棧中存放任意類型的變量，但必須是 **auto** 類型修飾的，即自動類型的局部變量，隨用隨開，用完即消。
    內存的分配和銷燬系統自動完成，不需要人工干預。
    分配順序，由高地址到低地址。

棧的大小

	 棧的大小並不大，他的意義並不在於存儲大數據，而在於數據交換。

常見棧溢出

	局部變量申請過多，過大，char[1024*1024*10];
	遞歸層數太多 例如10000層遞歸

堆內存

棧存儲的特點

	堆內存可以存放任意類型的數據，但需要自己申請與釋放。
	分配順序，由低地址到高地址。

堆大小

	堆大小，想像中的無窮大，對於棧來說，大空間申請，唯此，無它耳。但實際使用中，受限於實際內存的大小和內存是否連續性。（基本最大爲用戶空間大小）

Tips

1.memset(pm,1,10*sizeof(int);

   爲每個字節賦值爲1；一個int 實際4個字節 4個0x01
   printf("%#x");
   %#表示的輸出提示方式，如果是8進制，在前面加0，如果是十進制，不加任何字符，如果是十六進制，會加上0x 

2.calloc和malloc

   calloc在動態分配完內存後,自動初始化該內存空間爲零,而malloc不做初始化,分配到的空間中的數據是隨機數據

3.realloc

void *realloc(void *ptr, size_t size);
功能：擴容(縮小)原有內存的大小。通常用於擴容，縮小會會導致內存縮去的部分數據丟失。
參數：
void *ptr：ptr 表示待擴容(縮小)的指針， ptr 爲之前用 malloc 或 者 calloc 分配的內存地址。或 ptr==NULL，則該函數等同於 malloc。
size_t:size 表示擴容(縮小)後內存的大小。
返回值：
成功返回非空指針指向申請的空間 ，失敗返回 NULL。返回的指針，可能與 ptr 的值相同，也有可能不同。若相同，則說明在原空間後面申請，否則，則可能後續空間不足，重新申請的新的連續空間，原數據拷貝到新空間，原有空間自動釋放。
原理：先判斷當前的指針是否有足夠的連續空間，如果有，擴大mem_address指向的地址，並且將mem_address返回，如果空間不夠，先按照newsize指定的大小分配空間，將原有數據從頭到尾拷貝到新分配的內存區域，而後釋放原來mem_address所指內存區域（注意：原來指針是自動釋放，不需要使用free），同時返回新分配的內存區域的首地址。即重新分配存儲器塊的地址。

malloc 使用流程 申請 判空 使用 釋放 置空

問題1：指針接收 創建的內存空間(malloc)，釋放時怎麼知道釋放(free)多少內存空間的

	heap的每個塊兒頭有保存本塊的大小以及本塊分配的大小。
	free並不知道那個指針所指空間的大小，它要先查找當前heap的頭部，然後整個塊兒釋放掉。

問題2：如何用malloc/new 定義一維，二維，三維數組？用free/delete銷燬呢？malloc/free和new/delete區別？

問題3：malloc/calloc/realloc 區別與不同？

問題4：常見的內存泄露和檢測內存泄露的常見方式？內存泄漏和野指針？

12-1 結構體 共用體 枚舉

typedef深入分析

定義

	用自定義名字爲已有數據類型命名。其實叫 typerename 更合適。
	形如：typedef 現在類型名 新類型名；

typedef 和#define 的區別

typedef 是以;號結尾的 C 語言語句。而#define 則是預處理階段的文本替換。有時
他們是可以互換的，但有時不可以。

	typedef a b;
	#define a b

Tips

  1.typedef char *pChar; pChar a; a等同於？
  試着預測輸出並調試以下代碼：
  {
  char *p,q;
  printf("sizeof(p) = %d  sizeof(q) = %d \n",sizeof(p),sizeof(q));// 4,1
  typedef char *pChar;
  pChar a,b；
  printf("sizeof(a) = %d  sizeof(b) = %d \n",sizeof(a),sizeof(b));// 4, 4
  #define DpChar char*;
  DpChar m,n;
  printf("sizeof(m) = %d  sizeof(n) = %d \n",sizeof(m),sizeof(n));// 4 ,1
  }
  
  2.總結
  新類型名一般用大寫表示，以便於區別。
  用 typedef 只能聲明新的類型名，不能創造新的類型，只是爲已經存在的類型起
 一個別名，也不能用來定義變量，即只能用其聲明的類型來定義變量；
  有時也可用宏定義來代替 typedef 的功能，但是宏定義是由預處理完成的，而
 typedef 則是在編譯時完成的，更爲靈活方便。 
  typedef 可以讓類型更見名知意，更便於移值。

結構體的初始化

初始化及成員訪問

點成員運算符（.） 優先級等同-> 但比*高

Tips

	問題一
	  初始化和賦值在c++中實際含義是？
	問題二
	  形參和實參之間傳遞是什麼關係？
	問題三
	  typedef和#define 本質區別在哪裏？
	問題四
	   結構體作形參爲什麼要傳指針？

結構體數組及應用

結構體嵌套和結構體大小

結構體嵌套

	結構體中，嵌套結構體，稱爲結構體嵌套。結構體中，既可以嵌套結構體類型變量，
也可以嵌套結構體類型，後一種方式不推薦。

結構體類型大小

結構體成員內存分佈

首成員在低地址，尾成員在高地址。

內存對齊

對齊規則

目的是解決：一個成員變量需要多個機器週期去讀的現象，稱爲內存不對齊。爲什麼要對齊
呢？本質是犧牲空間，換取時間的方法。

不同的編譯器和處理器，其結構體內部的成員有不同的對齊方式
x86(linux 默認#pragma pack(4), window 默認#pragma pack(8))。linux 最大支持 4 字節對齊。

方法：

	①取 pack(n)的值（n= 1 2 4 8--),取結構體中類型最大值 m。兩者取小即爲外對齊大 小 Y= (m<n?m:n)。 
	②將每一個結構 體的成員大小與 Y 比較取小者爲 X,作爲內對齊大小. 
	③所謂按 X 對齊，即爲地址(設起始地址爲 0)能被 X 整除的地方開始存放數據。
	④外部對齊原則是依據 Y 的值(Y 的最小整數倍)，進行補空操作。

外對齊和內對齊：

	 外對齊Y：保證讀取結構體的起始地址到結束地址，表示結構體之間的對齊
	 內對齊X：保證從結構體內變量起始的地址到結束的地址 正好是該變量的長度，結構體內成員變量之間的對齊		

結構體中指針使用注意事項

1.向結構體內未初始化的指針拷貝

結構體中，包含指針，注意指針的賦值，切不可向未知區域拷貝。

struct student
{
 char*name;
 int score;
}stu;
int main()
{
 strcpy(stu.name,"Jimy");
 stu.score=99;
 return 0;
}

name 指針並沒有指向一個合法的地址，這時候其內部存的只是一些亂碼。所以在
調用 strcpy 函數時，會將字符串 “Jimy” 往亂碼所指的內存上拷貝,內存 name 指針根
本就無權訪問，導致出錯。 同樣stu.name = “Jimy”;可以的，name指向常量區，但是將來name不可改

int main()
{
	 struct student *pstu;
	 pstu = (struct student*)malloc(sizeof(struct student));
	 strcpy(pstu->name,"Jimy");
	 pstu->score=99;
	 free(pstu);
	 return 0;
}

爲指針變量 pstu 分配了內存，但是同樣沒有給 name 指針分配內存。錯誤與上面
第一種情況一樣，解決的辦法也一樣。這裏用了一個 malloc 給人一種錯覺，以爲也給
name 指針分配了內存。

2.未釋放結構體內指針所指向的空間

從內向外依次釋放空間。

Tip

1.結構體中嵌套構造類型成員的對齊（數組、結構體成員）

2.深拷貝和淺拷貝

	深拷貝：拷貝內存的內容，結構體之間互不影響。
	淺拷貝：直接地址賦值，指針共享一片內存。一個結構體發生變化，另一個結構體也會發生變化。

13-2 單鏈表

14-2 文本文件和二進制文件

文件流

C 語言把文件看作是一個字符的序列，即文件是由一個一個字符組成的字符流，因 此 c 語言將文件也稱之爲文件流。即，當讀寫一個文件時，可以不必關心文件的格式或
結構。

文件類型

文件，物理上是二進制，所以文本文件與二進制文件的區別並不是物理上的，而是邏輯上的。
文本文件是基於字符編碼的文件，常見的編碼有 ASCII 編碼，二進制文件是基於值編碼
的文件。

文本文件

以 ASCII 碼格式存放，一個字節存放一個字符。 文本文件的每一個
字節存放一個 ASCII 碼，代表一個字符。這便於對字符的逐個處理，但佔用存儲空間
較多，而且要花費時間轉換。

二進制文件

以值（補碼）編碼格式存放。二進制文件是把數據以二進制數的格
式存放在文件中的，其佔用存儲空間較少。數據按其內存中的存儲形式原樣存放。

用例：

int main() {
short a = 10000;

FILE * fp = fopen("ascii.txt", "w");
fprintf(fp, "%d", a);//文本寫
fclose(fp);


FILE *fp2 = fopen("bin.txt", "w");
char buf[] = "abcd";
fwrite(&a, 2, 1, fp2);//字節寫
//fwrite(buf, 4, 1, fp2);//字節寫
fclose(fp2);

return 0;

}

文件緩存

爲什麼要有緩衝區（buffer） 原因爲多種，有兩個重點：
1 從內存中讀取數據比從文件中讀取數據要快得多。
2 對文件的讀寫需要用到 open、read、write 等系統底層函數，而用戶進程每調用
一次系統函數都要從用戶態切換到內核態，等執行完畢後再返回用戶態，這種切
換要花費一定時間成本（對於高併發程序而言，這種狀態的切換會影響到程序性
能）。

文件的打開和關閉

FILE 結構體

FILE 結構體是對緩衝區和文件讀寫狀態的記錄者，所有對文件的操作，都是通過
FILE 結構體完成的。
typedef struct {
 short level; /* 緩衝區滿/空程度 */
 unsigned flags; /* 文件狀態標誌 */
 char fd; /* 文件描述符 */
 unsigned char hold; /* 若無緩衝區不讀取字符 */
 short bsize; /* 緩衝區大小 */
 unsigned char *buffer; /* 數據傳送緩衝區位置 */
 unsigned char *curp; /* 當前讀寫位置 */
 unsigned istemp; /* 臨時文件指示 */
 short token; /* 用作無效檢測 */
} FILE ; /* 結構體類型名 FILE */

在開始執行程序的時候，將自動打開 3 個文件和相關的流：標準輸入流(stdin)、標
準輸出流(stdout)和標準錯誤(stderr)，它們都是 FIEL*型的指針。流提供了文件和程序的
通信通道。

fopen

如果讀寫的是二進制文件，則還要加 b,比如 rb, r+b 等。 unix/linux 不區分文本和
二進制文件。

fclose

作用：強制輸出緩存內容 然後關閉FILE*

文件的讀和寫

一次讀一個字符

fputc

fgetc

feof

特點：feof 這個函數，是去讀標誌位判斷文件是否結束的。即在讀到文件結尾的時候再
去讀一次，標誌位纔會置位，此時再來作判斷文件處理結束狀態，文件到結尾。如果用
於打印，則會出現多打一次的的現象

一次讀一行字符

windows 換行符 ‘\n’ = 0x0d 0a;
linux 換行符 ‘\n’ = 0x 0a;

tips

1.fprintf(fp,fmt,buff) 文本寫出
fwrite(buff,size,count,fp) 字節寫出
2.亂碼原由
二進制文件讀取由acsii碼的方式讀取
3.文件緩存win和linux區別
win會立即輸出，linux會等待緩存滿了再輸出，加上\n會立刻輸出緩存
4.rewind(fp) 將文件指針重置到文件頭