目錄
六、C語言位運算（按位與運算、或運算、異或運算、左移運算、右移運算）
一、C語言結構體指針
1.1 定義：
struct stu *pstu = &stu1;
1.2 獲取結構體成員：
通過結構體指針可以獲取結構體成員，一般形式爲：
(*pointer).memberName
或者：
pointer->memberName
粗糙代碼借用：
#include <stdio.h>
struct stu{
char *name; //姓名
int num; //學號
int age; //年齡
char group; //所在小組
float score; //成績
}stus[] = {
{"Zhou ping", 5, 18, 'C', 145.0},
{"Zhang ping", 4, 19, 'A', 130.5},
{"Liu fang", 1, 18, 'A', 148.5},
{"Cheng ling", 2, 17, 'F', 139.0},
{"Wang ming", 3, 17, 'B', 144.5}
}, *ps;
int main(){
//求數組長度
int len = sizeof(stus) / sizeof(struct stu);
printf("Name\t\tNum\tAge\tGroup\tScore\t\n");
for(ps=stus; ps<stus+len; ps++){
printf("%s\t%d\t%d\t%c\t%.1f\n", ps->name, ps->num, ps->age, ps->group, ps->score);
}
return 0;
}
1.3 結構體指針作爲函數參數
結構體就和int數據類型一樣，沒什麼特別的。
二、C語言枚舉類型enum用法詳解
#include <stdio.h>
#define Mon 1
#define Tues 2
#define Wed 3
#define Thurs 4
#define Fri 5
#define Sat 6
#define Sun 7
int main(){
int day;
scanf("%d", &day);
switch(day){
case Mon: puts("Monday"); break;
case Tues: puts("Tuesday"); break;
case Wed: puts("Wednesday"); break;
case Thurs: puts("Thursday"); break;
case Fri: puts("Friday"); break;
case Sat: puts("Saturday"); break;
case Sun: puts("Sunday"); break;
default: puts("Error!");
}
return 0;
}
運行結果：
5↙
Friday
出一個星期有幾天：
enum week{ Mon, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun };
枚舉值默認從 0 開始，往後逐個加 1（遞增）；也就是說，week 中的 Mon、Tues ...... Sun 對應的值分別爲 0、1 ...... 6。
我們也可以給每個名字都指定一個值：
enum week{ Mon = 1, Tues = 2, Wed = 3, Thurs = 4, Fri = 5, Sat = 6, Sun = 7 };
更爲簡單的方法是隻給第一個名字指定值：
enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun };
這樣枚舉值就從 1 開始遞增，跟上面的寫法是等效的。
定義枚舉變量
枚舉是一種類型，通過它可以定義枚舉變量：
enum week a, b, c;
也可以在定義枚舉類型的同時定義變量：
enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } a, b, c;
有了枚舉變量，就可以把列表中的值賦給它：
enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun };
enum week a = Mon, b = Wed, c = Sat;
#include <stdio.h>
int main(){
enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } day;
scanf("%d", &day);
switch(day){
case Mon: puts("Monday"); break;
case Tues: puts("Tuesday"); break;
case Wed: puts("Wednesday"); break;
case Thurs: puts("Thursday"); break;
case Fri: puts("Friday"); break;
case Sat: puts("Saturday"); break;
case Sun: puts("Sunday"); break;
default: puts("Error!");
}
return 0;
}
需要注意的兩點是：
1) 枚舉列表中的 Mon、Tues、Wed 這些標識符的作用範圍是全局的（嚴格來說是 main() 函數內部），不能再定義與它們名字相同的變量。
2) Mon、Tues、Wed 等都是常量，不能對它們賦值，只能將它們的值賦給其他的變量。
枚舉類型變量需要存放的是一個整數，我猜測它的長度和 int 應該相同，下面來驗證一下：
#include <stdio.h>
int main(){
enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } day = Mon;
printf("%d, %d, %d, %d, %d\n", sizeof(enum week), sizeof(day), sizeof(Mon), sizeof(Wed), sizeof(int) );
return 0;
}
運行結果：
4, 4, 4, 4, 4
三、C語言共用體類型union用法詳解
定義：
union 共用體名{
成員列表
};
共用體也是一種自定義類型，可以通過它來創建變量，例如：
union data{
int n;
char ch;
double f;
};
union data a, b, c;
共用體 data 中，成員 f 佔用的內存最多，爲 8 個字節，所以 data 類型的變量（也就是 a、b、c）也佔用 8 個字節的內存。
請看下面的演示：
#include <stdio.h>
union data{
int n;
char ch;
short m;
};
int main(){
union data a;
printf("%d, %d\n", sizeof(a), sizeof(union data) );
a.n = 0x40;
printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
a.ch = '9';
printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
a.m = 0x2059;
printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
a.n = 0x3E25AD54;
printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
return 0;
}
運行結果：
4, 4
40, @, 40
39, 9, 39
2059, Y, 2059
3E25AD54, T, AD54
要想理解上面的輸出結果，弄清成員之間究竟是如何相互影響的，就得了解各個成員在內存中的分佈。以上面的 data 爲例，各個成員在內存中的分佈如下：
上圖是在絕大多數 PC 機上的內存分佈情況，要確定是大端還是小端。
接下來有個例子看一下union的應用。
|
Name |
Num |
Sex |
Profession |
Score / Course |
|---|---|---|---|---|
| HanXiaoXiao |
501 |
f |
s |
89.5 |
| YanWeiMin |
1011 |
m |
t |
math |
| LiuZhenTao |
109 |
f |
t |
English |
| ZhaoFeiYan |
982 |
m |
s |
95.0 |
#define TOTAL 4 //人員總數
struct{
char name[20];
int num;
char sex;
char profession;
union{
float score;
char course[20];
} sc;
} bodys[TOTAL];
四、大端小端以及判別方式
定義：
大端和小端是指數據在內存中的存儲模式，它由 CPU 決定：
1) 大端模式（Big-endian）是指將數據的低位（比如 1234 中的 34 就是低位）放在內存的高地址上，而數據的高位（比如 1234 中的 12 就是高位）放在內存的低地址上。這種存儲模式有點兒類似於把數據當作字符串順序處理，地址由小到大增加，而數據從高位往低位
2) 小端模式（Little-endian）是指將數據的低位放在內存的低地址上，而數據的高位放在內存的高地址上。這種存儲模式將地址的高低和數據的大小結合起來，高地址存放數值較大的部分，低地址存放數值較小的部分，這和我們的思維習慣是一致，比較容易理解。
爲什麼會有大小端之分？
計算機中的數據是以字節（Byte）爲單位存儲的，每個字節都有不同的地址。現代 CPU 的位數（可以理解爲一次能處理的數據的位數）都超過了 8 位（一個字節），PC機、服務器的 CPU 基本都是 64 位的，嵌入式系統或單片機系統仍然在使用 32 位和 16 位的 CPU。
對於一次能處理多個字節的CPU，必然存在着如何安排多個字節的問題，也就是大端和小端模式。以 int 類型的 0x12345678 爲例，它佔用 4 個字節，如果是小端模式（Little-endian），那麼在內存中的分佈情況爲（假設從地址 0x 4000 開始存放）：
| 內存地址 | 0x4000 | 0x4001 | 0x4002 | 0x4003 |
| 存放內容 | 0x78 | 0x56 | 0x34 | 0x12 |
如果是大端模式（Big-endian），那麼分佈情況正好相反：
| 內存地址 | 0x4000 | 0x4001 | 0x4002 | 0x4003 |
| 存放內容 | 0x12 | 0x34 | 0x56 | 0x78 |
個人感覺，小端模式的存儲類似於棧，棧頂是高地址和高位。大端模式的棧頂是高地質和低位。
佔用內存都是從低地址開始的，這就可以解釋共用體的上面的佔用了。
代碼驗證如下：
藉助共用體，我們可以檢測 CPU 是大端模式還是小端模式，請看代碼：
#include <stdio.h>
int main(){
union{
int n;
char ch;
} data;
data.n = 0x00000001; //也可以直接寫作 data.n = 1;
if(data.ch == 1){
printf("Little-endian\n");
}else{
printf("Big-endian\n");
}
return 0;
}
在PC機上的運行結果：
Little-endian
我們的 PC 機上使用的是 X86 結構的 CPU，它是小端模式；51 單片機是大端模式；很多 ARM、DSP 也是小端模式（部分 ARM 處理器還可以由硬件來選擇是大端模式還是小端模式）。
五、C語言位域（位段）詳解
在結構體定義時，我們可以指定某個成員變量所佔用的二進制位數（Bit），這就是位域。請看下面的例子：
struct bs{
unsigned m;
unsigned n: 4;
unsigned char ch: 6;
};
:後面的數字用來限定成員變量佔用的位數。成員 m 沒有限制，根據數據類型即可推算出它佔用 4 個字節（Byte）的內存。成員 n、ch 被:後面的數字限制，不能再根據數據類型計算長度，它們分別佔用 4、6 位（Bit）的內存。
n、ch 的取值範圍非常有限，數據稍微大些就會發生溢出，請看下面的例子：
#include <stdio.h>
int main(){
struct bs{
unsigned m;
unsigned n: 4;
unsigned char ch: 6;
} a = { 0xad, 0xE, '$'};
//第一次輸出
printf("%#x, %#x, %c\n", a.m, a.n, a.ch);
//更改值後再次輸出
a.m = 0xb8901c;
a.n = 0x2d;
a.ch = 'z';
printf("%#x, %#x, %c\n", a.m, a.n, a.ch);
return 0;
}
運行結果：
0xad, 0xe, $
0xb8901c, 0xd, :
C語言標準規定，位域的寬度不能超過它所依附的數據類型的長度。通俗地講，成員變量都是有類型的，這個類型限制了成員變量的最大長度，:後面的數字不能超過這個長度。
例如上面的 bs，n 的類型是 unsigned int，長度爲 4 個字節，共計 32 位，那麼 n 後面的數字就不能超過 32；ch 的類型是 unsigned char，長度爲 1 個字節，共計 8 位，那麼 ch 後面的數字就不能超過 8。
C語言標準還規定，只有有限的幾種數據類型可以用於位域。在 ANSI C 中，這幾種數據類型是 int、signed int 和 unsigned int（int 默認就是 signed int）；到了 C99，_Bool 也被支持了。
但編譯器在具體實現時都進行了擴展，額外支持了 char、signed char、unsigned char 以及 enum 類型，所以上面的代碼雖然不符合C語言標準，但它依然能夠被編譯器支持。
5.1 位域的存儲
位域的具體存儲規則如下：
1) 當相鄰成員的類型相同時，如果它們的位寬之和小於類型的 sizeof 大小，那麼後面的成員緊鄰前一個成員存儲，直到不能容納爲止；如果它們的位寬之和大於類型的 sizeof 大小，那麼後面的成員將從新的存儲單元開始，其偏移量爲類型大小的整數倍。
以下面的位域 bs 爲例：
#include <stdio.h>
int main(){
struct bs{
unsigned m: 6;
unsigned n: 12;
unsigned p: 4;
};
printf("%d\n", sizeof(struct bs));
return 0;
}
運行結果：
4
m、n、p 的類型都是 unsigned int，sizeof 的結果爲 4 個字節（Byte），也即 32 個位（Bit）。m、n、p 的位寬之和爲 6+12+4 = 22，小於 32，所以它們會挨着存儲，中間沒有縫隙。
sizeof(struct bs) 的大小之所以爲 4，而不是 3，是因爲要將內存對齊到 4 個字節，以便提高存取效率。
如果將成員 m 的位寬改爲 22，那麼輸出結果將會是 8，因爲 22+12 = 34，大於 32，n 會從新的位置開始存儲，相對 m 的偏移量是 sizeof(unsigned int)，也即 4 個字節。
如果再將成員 p 的位寬也改爲 22，那麼輸出結果將會是 12，三個成員都不會挨着存儲。
2) 當相鄰成員的類型不同時，不同的編譯器有不同的實現方案，GCC 會壓縮存儲，而 VC/VS 不會。
#include <stdio.h>
int main(){
struct bs{
unsigned m: 12;
unsigned char ch: 4;
unsigned p: 4;
};
printf("%d\n", sizeof(struct bs));
return 0;
}
在 GCC 下的運行結果爲 4，三個成員挨着存儲；在 VC/VS 下的運行結果爲 12，三個成員按照各自的類型存儲（與不指定位寬時的存儲方式相同）。
3) 如果成員之間穿插着非位域成員，那麼不會進行壓縮。例如對於下面的 bs：
struct bs{
unsigned m: 12;
unsigned ch;
unsigned p: 4;
};
在各個編譯器下 sizeof 的結果都是 12。
六、C語言位運算（按位與運算、或運算、異或運算、左移運算、右移運算）
| 運算符 | & | | | ^ | ~ | << | >> |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 說明 | 按位與 | 按位或 | 按位異或 0^1爲1，0^0爲0，1^1爲0。 |
取反，~9的結果爲 -10 |
左移。高位丟棄，低位補0。 | 右移，低位丟棄，高位補 0 或 1。如果數據的最高位是 0，那麼就補 0；如果最高位是 1，那麼就補 1。 |
&是根據內存中的二進制位進行運算的，而不是數據的二進制形式；其他位運算符也一樣。其實就是補碼格式。
如果被丟棄的低位不包含 1，那麼右移 n 位相當於除以 2 的 n 次方（但被移除的位中經常會包含 1）。
如果數據較小，被丟棄的高位不包含 1，那麼左移 n 位相當於乘以 2 的 n 次方。
具體看鏈接：http://c.biancheng.net/view/2038.html
6.1 位運算應用
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(){
char plaintext = 'a'; // 明文
char secretkey = '!'; // 密鑰
char ciphertext = plaintext ^ secretkey; // 密文
char decodetext = ciphertext ^ secretkey; // 解密後的字符
char buffer[9];
printf(" char ASCII\n");
// itoa()用來將數字轉換爲字符串，可以設定轉換時的進制（基數）
// 這裏將字符對應的ascii碼轉換爲二進制
printf(" plaintext %c %7s\n", plaintext, itoa(plaintext, buffer, 2));
printf(" secretkey %c %7s\n", secretkey, itoa(secretkey, buffer, 2));
printf("ciphertext %c %7s\n", ciphertext, itoa(ciphertext, buffer, 2));
printf("decodetext %c %7s\n", decodetext, itoa(decodetext, buffer, 2));
return 0;
}
程序中的 itoa() 位於 stdlib.h 頭文件，它並不是一個標準的C函數，只有Windows下有。
itoa並不是一個標準的C函數，它是Windows特有的，如果要寫跨平臺的程序，請用sprintf。是Windows平臺下擴展的，標準庫中有sprintf，功能比這個更強，用法跟printf類似：
char str[255];
sprintf(str, "%x", 100); //將100轉爲16進製表示的字符串。
七、typedef用法
typedef oldName newName;
1.typedef int INTEGER;
2.typedef char ARRAY20[20];
表示 ARRAY20 是類型char [20]的別名。它是一個長度爲 20 的數組類型。
接着可以用 ARRAY20 定義數組：
ARRAY20 a1, a2, s1, s2;
它等價於：
char a1[20], a2[20], s1[20], s2[20];
3.typedef struct stu{
char name[20];
int age;
char sex;
} STU;
STU body1,body2;
4.typedef int (*PTR_TO_ARR)[4];
表示 PTR_TO_ARR 是類型int * [4]的別名，它是一個二維數組指針類型。接着可以使用 PTR_TO_ARR 定義二維數組指針：
PTR_TO_ARR p1, p2;
5.函數指針別名
typedef int (*PTR_TO_FUNC)(int, int);
PTR_TO_FUNC pfunc;
#include <stdio.h>
typedef char (*PTR_TO_ARR)[30];//數組指針別名
typedef int (*PTR_TO_FUNC)(int, int);//函數指針別名
int max(int a, int b){
return a>b ? a : b;
}
char str[3][30] = {
"http://c.biancheng.net",
"C語言中文網",
"C-Language"
};
int main(){
PTR_TO_ARR parr = str;
PTR_TO_FUNC pfunc = max;
int i;
printf("max: %d\n", (*pfunc)(10, 20));
for(i=0; i<3; i++){
printf("str[%d]: %s\n", i, *(parr+i));
}
return 0;
}
運行結果：
max: 20
str[0]: http://c.biancheng.net
str[1]: C語言中文網
str[2]: C-Language
還有些我覺得不需要講，自己可以判斷出來，#define宏替換純替換，typedef是數據類型別名定義。
八、const用法
const type name = value;
建議將常量名的首字母大寫，以提醒程序員這是個常量。
http://c.biancheng.net/view/2041.html
九、隨機數
http://c.biancheng.net/view/2043.html