一文教你如何高效使用C語言

使用static關鍵字

static關鍵字有兩個作用,對於變量而言,表示該變量是一個靜態變量,放在數據段中,即使函數運行結束,其變量也仍然存在。對於函數而言,表示該函數的作用域僅在該文件中,其他文件不可訪問,這樣有一個好處,就是當該文件僅僅只被本文件中的函數調用時,此時使用static關鍵字修飾可以避免其他函數因函數名相同而報錯,也就是當使用該關鍵字修飾時,即使兩個文件中的函數名完全相同,也不會報編譯錯誤,例如下面有兩個.c文件,分別是fun1.c和fun2.c。這兩個文件中有函數swap,函數名完全相同。這樣我們可以這樣使用static關鍵字:

 

//fun1.c
static void swap(int *a,int *b)
{
    int temp;
    temp=*a;
    *a=*b;
    *b=temp;
}

 

//fun2.c
static void swap(int *a,int *b)
{
    int temp;
    temp=*a;
    *a=*b;
    *b=temp;
}

 

上面兩個文件中有完全一樣的函數,函數只能在各自的文件中使用。

使用const關鍵字

const關鍵字的是constant的意思,即不變的,在C語言中作爲關鍵字來告訴編譯器變量是不可修改的。

 

修飾變量

 

修飾普通變量

 

const用來修飾普通變量表示該變量的值不可修改,也就是隻讀。比如現在定義一個const a=10,則a的值後面將不可修改。

 

const int a=10;  //初始化
a=20         //錯誤,a的值不可修改

 

修飾指針變量

 

const用來修飾指針變量表示該指針的值不可修改,由於指針有兩個值可以修改,一個是指針的值,即指向的位置,另一個是指針指向的位置的值,爲了區分這兩個值是否能修改,編譯器規定採用”就近原則“,即const修飾的是離const最近的。

 

int a=1,b=2; const int *p=&a;
//修飾的是int *,即表示指針解引不可修改,也就是指針指向的值不能修改,等價int const *p=&a; 
*p=10;
//錯誤,p指針指向的值不可修改
p=&b;
//正確,沒有改變p指向變量的值。
int * const q=&a;
//修飾的是指針q,即指針q指向的位置不可修改
q=&b;
//錯誤,q指向的位置不可修改
*q=20;
//正確,沒有修改q指向的位置

 

修飾數組

 

const用來修飾數組表示該數組的所有值將不得修改,一般編譯器看到一個const數組會將該數組存放在代碼區中,也就是.text段,這樣該數組將是隻讀數據。

 

const int a[4]={1,2,3,4};
a[1]=20; //錯誤,a數組所有的元素均不可修改  a數組爲read only,放在代碼段中

地址對齊

變量地址對齊

 

地址對齊是一個非常重要的概念,現代編譯器提高代碼的執行速度(主要是配合cache),默認將地址都按照4字節對齊,也即是一個字對齊。我們現在看下面一個結構體:

 

struct test
{
    char a;
    int  b;
}

 

如果不瞭解地址對齊概念的讀者可能會認爲上面的結構體一共佔1+4=5個字節,實際上是佔8個字節,編譯器會按4字節對齊,由於a變量只佔一個字節,後面的b變量佔4個字節,如果只給a一個字節地址,編譯器會檢測到b變量的地址並不是按4字節對齊的,因此編譯器會默認將分配給b變量的地址向後偏移3個字節,這樣b變量的地址正好的四字節對齊。

 

#include <stdio.h>
struct test
{
    char a;
    int  b;
};
int main(int argc, char **argv)
{
    struct test a;
    printf("size of struct test  is =%d\n",sizeof(a));
    return 0;
}

 

圖片

 

 

圖片結構體sshshishi’jshi’ji實際結構

 

因此在定義一個結構體時爲了儘可能節約空間,必須考慮字節對齊問題。下面我們來對比兩個結構體:

 

#include <stdio.h>
struct A{
    int    a;
    char   b;
    short  c;
};
struct B{
    char   b;
    int    a;
    short  c;
};
int main(int argc, char **argv)
{
    struct st1;
    struct st2;
    printf("size of st1 is=%d\n",sizeof(st1));
    printf("size of st2 is=%d\n",sizeof(st2));
    return 0;
}

 

運行後結果如下:

 

圖片

 

兩個完全一樣的結構體,僅僅只是變量存放的位置不同導致其最終所佔的空間不同,這就是字節對齊帶來的結果。顯然結構體A要節約內存。

 

圖片

 

指針地址對齊

 

既然指針是變量,那是否可以對指針進行位運算呢?比如將指針的值最後一位清零:p&=(~(1)),理論上應該是可行的,因爲指針本來就是變量,但實際上編譯器不樂意了,它認爲這樣導致指針指向的地址太隨意了,沒有嚴格遵循比類型空間大小,這就導致指針沒辦法進行位運算操作,理論上位運算和算術運算是有等價關係的,因此也可以自己實現指針位運算,這個在C++運算符重載中可能比較方便,因此這裏不詳細談指針的位運算了。

 

 

原文鏈接:https://lishanwen.cn/index.php/2021/06/27/effectiveclanguage/

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