目錄
1 存儲類別
內存用於存儲程序中的數據，由存儲期、作用域和鏈接表徵。可以用存儲期（storage duration）描述對象，所謂存儲期是指對象在內存中保留了多長時間。用標識符訪問對象，可以用作用域（scope）和鏈接（linkage）描述標識符。
1）作用域
作用域決定程序的哪些部分可以訪問某數據。有塊作用域、函數作用域、函數原型作用域或文件作用域。
- 定義在塊中的變量具有塊作用域（block scope），塊作用域變量的可見範圍是從定義處到包含該定義的塊的末尾。另外，雖然函數的形式參數聲明在函數的左花括號之前，但是它們也具有塊作用域，屬於函數體這個塊。
- 函數作用域（function scope）僅用於goto語句的標籤。
- 函數原型作用域（function prototype scope）用於函數原型中的形參名（變量名）。
- 變量的定義在函數的外面，具有文件作用域（file scope）。文件作用域變量也稱爲全局變量（globalvariable）
2）鏈接
鏈接描述定義在程序某翻譯單元中的變量可被鏈接的程度。有外部鏈接、內部鏈接或無鏈接。
- 具有塊作用域、函數作用域或函數原型作用域的變量都是無鏈接變量。
- 具有文件作用域的變量可以是外部鏈接或內部鏈接。外部鏈接變量可以在多文件程序中使用，內部鏈接變量只能在一個翻譯單元中使用。
如何知道文件作用域變量是內部鏈接還是外部鏈接？可以查看外部定義中是否使用了存儲類別說明符static：
int giants = 5; // 文件作用域，外部鏈接
static int dodgers = 3; // 文件作用域，內部鏈接
3）存儲期
靜態存儲期、線程存儲期、自動存儲期、動態分配存儲期。
- 對象具有靜態存儲期，那麼它在程序的執行期間一直存在。文件作用域變量具有靜態存儲期。
- 線程存儲期用於併發程序設計，程序執行可被分爲多個線程。具有線程存儲期的對象，從被聲明時到線程結束一直存在。以關鍵字_Thread_local聲明一個對象時，每個線程都獲得該變量的私有備份。
- 塊作用域的變量通常都具有自動存儲期。當程序進入定義這些變量的塊時，爲這些變量分配內存；當退出這個塊時，釋放剛纔爲變量分配的內存。
- 塊作用域變量也能具有靜態存儲期。爲了創建這樣的變量，要把變量聲明在塊中，且在聲明前面加上關鍵字static。
4）存儲類別
C 使用作用域、鏈接和存儲期爲變量定義了多種存儲方案。5種存儲類別：自動、寄存器、靜態塊作用域、靜態外部鏈
接、靜態內部鏈接
自動變量
默認情況下，聲明在塊或函數頭中的任何變量都屬於自動存儲類別。可以顯式使用關鍵字auto。
寄存器變量
寄存器變量儲存在CPU的寄存器中，使用存儲類別說明符register便可聲明寄存器變量。
聲明變量爲register類別與直接命令相比更像是一種請求。編譯器必須根據寄存器或最快可用內存的數量衡量你的請求，或者直接忽略你的請求。
靜態變量
該變量在內存中原地不動，並不是說它的值不變。具有文件作用域的變量自動具有（也必須是）靜態存儲期。
外部變量
外部鏈接的靜態變量具有文件作用域、外部鏈接和靜態存儲期。該類別有時稱爲外部存儲類別。可以在函數中用關鍵字extern再次聲明。
內部鏈接的靜態變量
該存儲類別的變量具有靜態存儲期、文件作用域和內部鏈接。符static定義的變量具有這種存儲類別。
2 內存分配
在確定用哪種存儲類別後，根據已制定好的內存管理規則，將自動選擇其作用域和存儲期。然而，還有更靈活地選擇，即用庫函數分配和管理內存。
1）malloc()函數
該函數接受一個參數：所需的內存字節數。
malloc()函數會找到合適的空閒內存塊，這樣的內存是匿名的，即malloc()分配內存，但是不會爲其賦名。然而，它確實返回動態分配內存塊的首字節地址。因此，可以把該地址賦給一個指針變量，並使用指針訪問這塊內存。因爲char表示1字節，malloc()的返回類型通常被定義爲指向char的指針。如果 malloc()分配內存失敗，將返回空指針。
通常，malloc()要與free()配套使用。free()函數的參數是之前malloc()返回的地址，該函數釋放之前malloc()分配的內存。因此，動態分配內存的存儲期從調用malloc()分配內存到調用free()釋放內存爲止。
可以用 malloc()創建一個數組。
double * ptd;
ptd = (double *) malloc(30 * sizeof(double));
使用malloc()，程序可以在運行時才確定數組大小。如果內存分配失敗，可以調用 exit()函數結束程序，EXIT_SUCCESS（或者，相當於0）表示普通的程序結束， EXIT_FAILURE 表示程序異常中止。
2）calloc()函數
和malloc()類似，在ANSI之前，calloc()也返回指向char的指針；在ANSI之後，返回指向void的指針。如果要儲存不同的類型，應使用強制類型轉換運算符。
calloc()函數接受兩個無符號整數作爲參數（ANSI規定是size_t類型）。第1個參數是所需的存儲單元數量，第2個參數是存儲單元的大小（以字節爲單位）。
free()函數也可用於釋放calloc()分配的內存。
3 文件輸入輸出
1）文件介紹
文件（file）通常是在磁盤或固態硬盤上的一段已命名的存儲區。C把文件看作是一系列連續的字節，每個字節都能被單獨讀取。
- C提供兩種文件模式：文本模式和二進制模式。
文本文件：文件最初使用二進制編碼的字符（例如， ASCII或Unicode）表示文本。
二進制文件：文件中的二進制值代表機器語言代碼或數值數據或圖片或音樂編碼。
C 提供兩種訪問文件的途徑：二進制模式和文本模式。在二進制模式中，程序可以訪問文件的每個字節。而在文本模式
中，程序所見的內容和文件的實際內容不同。程序以文本模式讀取文件時，把本地環境表示的行末尾或文件結尾映射爲C模式。
MS-DOS用\r\n組合表示文本文件換行。以文本模式打開相同的文件時，C程序把\r\n“看成”\n。但是，以二進制模式打開該文件時，程序能看見這兩個字符。
- I/O的兩個級別
處理文件訪問的兩個級別。底層I/O（low-level I/O）使用操作系統提供的基本I/O服務。標準高級I/O（standard high-level I/O）使用C庫的標準包和stdio.h頭文件定義。C標準只支持標準I/O包。
- 標準文件
C程序會自動打開3個文件，它們被稱爲標準輸入（standard input）、標準輸出（standard output）和標準錯誤輸出（standard error output）。
標準輸入是系統的普通輸入設備，通常爲鍵盤；
標準輸出和標準錯誤輸出是系統的普通輸出設備，通常爲顯示屏。
2）文件通信
重定向
程序可以通過兩種方式使用文件。第 1 種方法是，顯式使用特定的函數打開文件、關閉文件、讀取文件、寫入文件。
第2種方法是，設計能與鍵盤和屏幕互動的程序，通過不同的渠道重定向輸入至文件和從文件輸出。
重定向的一個主要問題與操作系統有關，與C無關。重定向輸入讓程序使用文件而不是鍵盤來輸入，重定向輸出讓程序輸出至文件而不是屏幕。
echo_eof < words
<符號是UNIX和DOS/Windows的重定向運算符。該運算符使words文件與stdin流相關聯，把文件中的內容導入echo_eof程序。echo_eof程序本身並不知道（或不關心）輸入的內容是來自文件還是鍵盤，它只知道這是需要導入的字符流，所以它讀取這些內容並把字符逐個打印在屏幕上，直至讀到文件結尾。
echo_eof>mywords
>符號是第2個重定向運算符。它創建了一個名爲mywords的新文件，然後把echo_eof的輸出重定向至該文件中。
標準I/O
int main(int argc, char *argv [])
{
int ch; // 讀取文件時，儲存每個字符的地方
FILE *fp; // “文件指針”
unsigned long count = 0;
if (argc != 2)
{
printf("Usage: %s filename\n", argv[0]);
exit(EXIT_FAILURE);
}
if ((fp = fopen(argv[1], "r")) == NULL)
{
printf("Can't open %s\n", argv[1]);
exit(EXIT_FAILURE);
}
while ((ch = getc(fp)) != EOF)
{
putc(ch, stdout); // 與 putchar(ch); 相同
count++;
}
fclose(fp);
printf("File %s has %lu characters\n", argv[1], count);
return 0;
}
解釋：
- 1. exit()
根據ANSI C的規定，在最初調用的main()中使用return與調用exit()的效果相同。因此，在main()，下面的語句：return 0;和下面這條語句的作用相同：exit(0);
如果main()在一個遞歸程序中，exit()仍然會終止程序，但是return只會把控制權交給上一級遞歸，直至最初的一級。然後return結束程序。return和exit()的另一個區別是，即使在其他函數中（除main()以外）調用exit()也能結束整個程序。
- 2. 使用fopen()函數打開文件
第1個參數是待打開文件的名稱，第 2 個參數是一個字符串，指定待打開文件的模式。程序成功打開文件後，fopen()將返回文件指針（file pointer），其他I/O函數可以使用這個指針指定該文件。
如果使用任何一種"w"模式（不帶x字母）打開一個現有文件，該文件的內容會被刪除，以便程序在一個空白文件中開始操作。然而，如果使用帶x字母的任何一種模式，將無法打開一個現有文件。
- 3. getc()和putc()函數
與getchar()和putchar()函數類似。所不同的是，要告訴getc()和putc()函數使用哪一個文件。
- 4. 文件結尾
從文件中讀取數據的程序在讀到文件結尾時要停止。getc()函數在讀取一個字符時發現是文件結尾，它將返回一個特殊值EOF。爲了避免讀到空文件，應該使用入口條件循環（不是do while循環）進行文件輸入。
fp = fopen("wacky.txt", "r");
while (( ch = getc(fp)) != EOF)
{
putchar(ch); //處理輸入
}
- 5. fclose()函數
fclose(fp)函數關閉fp指定的文件，必要時刷新緩衝區。如果成功關閉，fclose()函數返回0，否則返回EOF。
- 6. 標準文件指針
stdio.h頭文件把3個文件指針與3個標準文件相關聯，C程序會自動打開這3個標準文件。
3）隨機輸入
fseek(fp, 0L, SEEK_END); /* 定位到文件末尾 */
last = ftell(fp);
for (count = 1L; count <= last; count++)
{
fseek(fp, -count, SEEK_END); /* 回退 */
ch = getc(fp);
if (ch != CNTL_Z && ch != '\r') /* MS-DOS 文件 */
putchar(ch);
}
putchar('\n');
fclose(fp);
fseek()函數，便可把文件看作是數組，在 fopen()打開的文件中直接移動到任意字節處。
第1個參數是FILE指針，指向待查找的文件，fopen()應該已打開該文件。
第2個參數是偏移量（offset）。該參數表示從起始點開始要移動的距離。該參數必須是一個long類型的值，可以爲正（前移）、負（後移）或0（保持不動）。
第3個參數是模式，該參數確定起始點。
下面是調用fseek()函數的一些示例，fp是一個文件指針：
fseek(fp, 0L, SEEK_SET); // 定位至文件開始處
fseek(fp, 10L, SEEK_SET); // 定位至文件中的第10個字節
fseek(fp, 2L, SEEK_CUR); // 從文件當前位置前移2個字節
fseek(fp, 0L, SEEK_END); // 定位至文件結尾
fseek(fp, -10L, SEEK_END); // 從文件結尾處回退10個字節
ftell()函數的返回類型是long，它返回的是當前的位置。
fgetpos()和 fsetpos()。這兩個函數不使用 long 類型的值表示位置，它們使用一種新類型：fpos_t（代表file position type，文件定位類型）。fpos_t類型不是基本類型，它根據其他類型來定義。fpos_t 類型的變量或數據對象可以在文件中指定一個位置，它不能是數組類型，除此之外，沒有其他限制。
4）其他標準I/O函數
- fprintf()和fscanf()函數的工作方式與printf()和scanf()類似，區別在於前者需要用第1個參數指定待處理的文件。
- fgets()函數。它的第1個參數和gets()函數一樣，也是表示儲存輸入位置的地址（char * 類型）；第2個參數是一個整數，表示待輸
- 入字符串的大小 ；最後一個參數是文件指針，指定待讀取的文件。
- int ungetc()函數把c指定的字符放回輸入流中。如果把一個字符放回輸入流，下次調用標準輸入函數時將讀取該字符。
- int fflush(FILE *fp); 調用fflush()函數引起輸出緩衝區中所有的未寫入數據被髮送到fp指定的輸出文件。這個過程稱爲刷新緩衝區。
- int setvbuf(FILE * restrict fp, char * restrict buf, int mode, size_t size); setvbuf()函數創建了一個供標準I/O函數替換使用的緩衝區。在打開文件後且未對流進行其他操作之前，調用該函數。
- read()和 fwrite函數用於以二進制形式處理數據： size_t fwrite(const void * restrict ptr, size_t size, size_t nmemb,FILE * restrictfp);fwrite()函數把二進制數據寫入文件。指針ptr是待寫入數據塊的地址，它的第1個參數不是固定的類型。。size表示待寫入數據塊的大小（以字節爲單位），nmemb表示待寫入數據塊的數量。和其他函數一樣，fp指定待寫入的文件。
- 如果標準輸入函數返回 EOF，則通常表明函數已到達文件結尾。然而，出現讀取錯誤時，函數也會返回EOF。feof()和ferror()函數用於區分這兩種情況。當上一次輸入調用檢測到文件結尾時，feof()函數返回一個非零值，否則返回0。當讀或寫出現錯誤，ferror()函數返回一個非零值，否則返回0。