C語言細節

這篇文章主要討論C語言細節問題。在找一份工作的時候，語言細節占的比例非常小，之前看某個貼著討論，估計語言細節在面試中，占了10%的比重都不到，那為什麼還要研究C語言的細節呢，我覺得有三個原因促使我總結這篇文章：

1. 總會有些面試官喜歡問這樣的問題，尤其是偏底層開發的面試官。

2. 總有有那麼兩個2B同學、同事，搞兩個很偏的知識點來考你，把你難倒以後，他就樂呵呵的滿足了。

3. 對C語言有更加鞏固的基礎，增加信心，在代碼出錯時，可以非常肯定哪裡沒有錯，而把精力花在真正的問題上。

1) switch注意事項( case後面只能是整型或字符型的常量或表達式）

     (1) case後面可以用continue，與break的功能一模一樣

     (2) case後面可以是常量，常量表達式，#define宏，枚舉值。但是不能是const常量，這是因為C語言中const不是真正的常量，只不過是只讀的變量，如果下面的代碼位於cpp文件中，也就是采用C++的編譯器，則case zero: puts("0");是沒有問題的。這也反面證明了，C語言中沒有真正的常量，const代表只讀。

     (3) 最好不要缺省default語句，且用default處理異常情況

1. #include <stdio.h>   
2. #include <stdlib.h>   
3.    
4. #define FIVE 5   
5. enum em{SIX=6};  
6. int main()  
7. {  
8.         int a = 1;  
9.         int i = 0;  
10.         const int zero = 0;  
11.         for( i = 0; i < 7; i++ )  
12.         {  
13.                 switch( i )  
14.                 {  
15.                         //case zero:puts("0");break; //gcc 報錯"錯誤： case 標號不能還原為一個整常量"   
16.                         case 1:puts("1");break;  
17.                         case 2:puts("2");continue;  
18.                         case 3:puts("3");continue;  
19.                         case 2 + 2:puts("4");break;  
20.                         case FIVE: puts("5");break;  
21.                         case SIX: puts("6");break;  
22.                         default: puts("error");  
23.                 }  
24.         }  
25.     return 0;  
26. }  

2) 無符號型與有符號型數據相加

1. #include <stdio.h>   
2.   
3. int main(int argc, char* argv[])  
4. {  
5.     unsigned int a = -20;  
6.     int b = 10;  
7.     if( a + b > 6 )  
8.     {  
9.         puts(">6");  
10.     }  
11.     else  
12.     {  
13.         puts("<6");  
14.     }  
15.     return 0;  
16. }  

    以上代碼輸出結果是 >6，原因是編譯器做了隱私轉換，把int 轉換為unsigned int，編譯器就會把b轉換成一個很大的正數。

3) static的作用

    static在c語言中有兩個作用。(1)限制變量存儲域[用static修飾的變量都存儲在靜態存儲區，在整個程序的生命周期內可見]，(2)限制函數作用域[static修飾的函數，只在同一源文件中可見，同一工程的其他源文件也不可見]。C++對static進行了擴展，用定義靜態數據成員和成員函數，靜態數據成員和靜態成員函數都是類共享，而不是某個對象特有。還要注意的就是，靜態變量自動初始化為0

4) 內存的三種分配方式

（1）       從靜態存儲區域分配。內存在程序編譯的時候就已經分配好，這塊內存在程序的整個運行期間都存在。例如全局變量，static變量。

（2）       在棧上創建。在執行函數時，函數內局部變量的存儲單元都可以在棧上創建，函數執行結束時這些存儲單元自動被釋放。棧內存分配運算內置於處理器的指令集中，效率很高，但是分配的內存容量有限。

（3）       從堆上分配，亦稱動態內存分配。程序在運行的時候用malloc或new申請任意多少的內存，程序員自己負責在何時用free或delete釋放內存。動態內存的生存期由我們決定，使用非常靈活，但問題也最多。

     發生內存錯誤是件非常麻煩的事情。編譯器不能自動發現這些錯誤，通常是在程序運行時才能捕捉到。而這些錯誤大多沒有明顯的症狀，時隱時現，增加了改錯的難度。有時用戶怒氣沖沖地把你找來，程序卻沒有發生任何問題，你一走，錯誤又發作了。

常見的內存錯誤及其對策如下：

(1) 內存分配未成功，卻使用了它。

編程新手常犯這種錯誤，因為他們沒有意識到內存分配會不成功。常用解決辦法是，在使用內存之前檢查指針是否為NULL。如果指針p是函數的參數，那麼在函數的入口處用assert(p!=NULL)進行檢查。如果是用malloc或new來申請內存，應該用if(p==NULL) 或if(p!=NULL)進行防錯處理。

(2) 內存分配雖然成功，但是尚未初始化就引用它。

犯這種錯誤主要有兩個起因：一是沒有初始化的觀念；二是誤以為內存的缺省初值全為零，導致引用初值錯誤（例如數組）。內存的缺省初值究竟是什麼並沒有統一的標准，盡管有些時候為零值，我們寧可信其無不可信其有。所以無論用何種方式創建數組，都別忘了賦初值，即便是賦零值也不可省略，不要嫌麻煩。

(3) 內存分配成功並且已經初始化，但操作越過了內存的邊界。

例如在使用數組時經常發生下標“多1”或者“少1”的操作。特別是在for循環語句中，循環次數很容易搞錯，導致數組操作越界。

 (4) 忘記了釋放內存，造成內存洩露。

含有這種錯誤的函數每被調用一次就丟失一塊內存。剛開始時系統的內存充足，你看不到錯誤。終有一次程序突然死掉，系統出現提示：內存耗盡。動態內存的申請與釋放必須配對，程序中malloc與free的使用次數一定要相同，否則肯定有錯誤（new/delete同理）。

(5)  釋放了內存卻繼續使用它。

有三種情況：

（1）程序中的對象調用關系過於復雜，實在難以搞清楚某個對象究竟是否已經釋放了內存，此時應該重新設計數據結構，從根本上解決對象管理的混亂局面。

（2）函數的return語句寫錯了，注意不要返回指向“棧內存”的“指針”或者“引用”，因為該內存在函數體結束時被自動銷毀。

（3）使用free或delete釋放了內存後，沒有將指針設置為NULL。導致產生“野指針”。

 

【規則7-2-1】用malloc或new申請內存之後，應該立即檢查指針值是否為NULL。防止使用指針值為NULL的內存。

【規則7-2-2】不要忘記為數組和動態內存賦初值。防止將未被初始化的內存作為右值使用。

【規則7-2-3】避免數組或指針的下標越界，特別要當心發生“多1”或者“少1”操作。

【則7-2-4】動態內存的申請與釋放必須配對，防止內存洩漏。

【規則7-2-5】用free或delete釋放了內存之後，立即將指針設置為NULL，防止產生“野指針”。

5) 空結構體的大小

1. #include <stdio.h>   
2.   
3. struct stu  
4. {  
5. };  
6. int main(int argc, char* argv[])  
7. {  
8.         printf("%d\n", sizeof(struct stu));  
9.         return 0;  
10. }  

   用g++編譯輸出結果為1，用vc++6.0編譯輸出結果為1，只有用gcc編譯輸出結果為0[特殊情況]，經常考的題目是定義一個空的類，然後sizeof這個類，輸出結果為1，問：為什麼是1不是0？

    答：編譯器不能產生一個沒有任何容積的數據類型，編譯器認為任何一種數據類型都有其大小，用他來定義一個變量能夠分配確定大小的空間，所以，編譯器認為任何數據類型都有其大小。並且，編譯器構造一個結構體數據類型是用來打包一些數據的，而最小的數據成員(char)需要一字節，編譯器為每個結構體類型至少預留一個字節的空間，所以空結構體/空類的大小為一字節。