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C高级知识

C专家编程

1. if (a=3) 错误, 使用if (3 == a), 常量在左边, 如果写成等于的话会报错, 常量不能当左值
2. a == 3; 赋值语句写成比较, 现代语法检查会给出警告
3. const 关键字并不真正表示常量

Features

• function Prototype
  • forward declaration
• usual arithmetic conversion
  • 整形升级
  • value preserving

C99 LIST FOR NEW FEATURES
C11 LIST FOR NEW FEATURES

NUL代表\0用于结束一个ACSII字符串 NULL用于表示空指针

• 寻常算术转换(类型提升) - 算术运算和参参传递时会隐式提升

关键字

• volatile : 标识变量是经常变化的, 告诉编译器取值写值要从内存中取.

proposal

对无符号类型的建议

• 尽量不要在你的代码中使用无符号类型
• 尽量使用像int那样的有符号类型
• 只有在使用位段和二进制掩码时, 才可以用无符号数

编码器

• unportable code
  1. implementation-defined
  2. unspecified
• bad code
  1. undefined behavior
  2. a constraint
• portable code
  1. strictly-conforming 只使用已确定的特性 不突破任何由编译器实现的限制 不产生任何依赖由编译器定义的或未确定的或未定义的特性的输出
  2. conforming

编译限制, 对函数参数数量, 表达式嵌套的括号, 一行最多字符等的限制

预处理

#pragmas 向编译器传递信息

判断是否是C++程序, 或者判断是否已包含头文件 使用宏判断

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif /* __cplusplus */

HEADER FILE	MACRO FOR CHECKING
math.h	_MATH_H
stdio.h	_STDIO_H
assert.h	_ASSERT_H
ctype.h	_CTYPE_H
signal.h	_SIGNAL_H
stdarg.h	_STDARG_H
stdlib.h	_STDLIB_H

指针

• 悬垂指针(dangling pointer): 引用失效的东西, 悬在地址空间内.

Bug

不该做的做了(多做之过)

switch

1. 代码块中定义变量, 但是不一定执行
2. 默认使用 fall through
3. 任何位置都可以定义标签, 并在执行时跳转到那里

相邻的字符串常量将被自动合并成一个字符串

1. 创建字符串数组时, 漏掉了,不会发出错误信息

缺省全局可见

1. interpositioning特性: 用户编写和库函数同名的函数并取而代之的行为

该做的没做(少做之过)

1. lint程序错误地从编译器分离出来
2. shell参数解析
3. 在”"和newline中的空格
4. 意外形式的注释
5. 编译器日期被破坏

lint

早用lint程序, 勤用lint程序. lint程序是软件的道德准则. 当你做错事时, 它会告诉你哪里不 对. 应该始终使用lint程序, 按照它的道德准则办事.

该做但做得不合适(误做之过)

1. 有些运算符的优先级是错误的
2. 运算符重载意义过多


意群

优先级和结合性规则告诉你哪些符号组成一个意群的同时, 这些意群内部如何进行计算的次序 始终是未定义的. 大部分编程语言并未明确规定操作数计算的顺序. 在不确定优先级时使用().

x = f() + g() * h();

可以知道乘法是在加法之前执行.  但是不知道f(), g(), h()是什么时间执行, 执行顺序有
可能是任意的.

结合性, 所以操作符都有左结合性或右结合性. 当操作符优先级一样时就需要考虑结合性.

声明

类型模型(type model)

char * const *(*next) ();
void (*signal(int sig, void(*func)(int)))(int);

你不可以像下面那样做：

• 函数的返回值不能是一个函数，所以像foo()()这样是非法的。
• 函数的返回值不能是， 一个数组，所以像foo()[]这样是非法的。
• 数组里南不能有两数，所以像foo这样是非法的。 但像下面这样则是合法的：
• 函数的返回值允许是一个函数指针，如：int(*fun())();
• 函数的返回值允许是一个指向数组的指针，如：int(*foo())[]
• 数组里面允许有丽数指针，如int(*foo[])()
• 数组里面允许有其他数组，所以你经常能看到int foo[][]

理解C语言声明的优先级规则: A 声明从它的名字开始读取，然后按照优先级顺序依次读取。 B 优先级从高到低依次是： B. 1 声明中波括号括起来的那部分 B. 2后缀操作符： 括号（；表示这是一个函数，而 方括号口表示这是一个数组 B. 3前缀操作符：星号*表示“指向…的指针” C 如果const 和（或）volatile 关键宇的后面紧跟类型说明符（如int,long 等），那么 它作用于类型说明符。在其他情况下，const 和（或）volatile 关键字作用于它左边 紧邻的指针星云

声明和使用尽可能相似

int *p[3];
*p[i];

const

const int * grape; // 指向的对象是只读的
int const * grape; // 指向的对象是只读的
int * const grape_jelly; // 指针是只读的

const int * const grape_jam;
int const * const grape_jam;

typedef

跟变量声明完全一样, 就是多了个关键字

1. 宏定义类型可以扩展修饰符, typedef不能
2. 宏定义类型只能字面值替换, 连续几个变量声明中, 不能保证变量 类型相同; typedef可以

数组和指针

区分定义和声明 只要记住下面的内容即可分清定义和声明： 声明相当于普通的声明：它所说明的并非自身，而是描述其他地方的创建的对象 定义相当于特殊的声明：它为对象分配内存。

• 左值(地址): 编译时可知

• 右值(地址的内容): 运行时可知

• 数组操作: char a[], a是一个字符数组起始地址.
• 指针操作: char *p, p是一个指针, 保存一个指向字符内容的地址.

  数组中可以直接取字符; 指针需要先取地址, 再根据地址取字符

  // 可以 extern char p[]; char *p;

  // 不可以, 少了一步取地址 extern char *p; char p[10];

初始化指针时所创建的字符串常量被定义为只读. 修改这个字符串是未定义的

数组与指针相等的情况:

• 表达式中的数组名被编译器当作一个指向该数组第一个元素的指针
• 下标总是与指针的偏移量相同
• 在函数参数的声明中, 数组名被编译器当作指向该数组第一个元素的指针.::

表达式中数组和指针可以互换, 因为它们在编译器里的最终形式都是指针, 并且都可以 进行取下标操作. 像加法一样, 取下标操作符的操作数是可以交换的, 所以a[6] 等效 6[a].

数组和指针可交换性的总结:

1. 用al这样的形式对数组进行访问总是被编详器“改写”或解释为像*(a+1这样的指 针访问。
2. 指针始终就是指针。它绝不可以改写成数组。你可以用 下标形式访问指针，一般都是 指针作为函数参数时，而且你知道实际传递给两数的是-个数组。 3，在特定的上下文中，也就是它作为两数的参数（也只有这种情况）， 一个数组的声盼 可以看作是一个指针。作为两数参数的数组（就是在一个两数调用中〉始终会被编译器修改 成为指向数组第一个元素的指针。
3. 因此，当把一个数组定义为两数的参数时，可以选择把它定义为数组，也可以定义指 针。不管选择哪种方法，在西数内部事实上获得的都是一个指针。
4. 在其他所有情况中，定义和声明必须匹配。如果定义了一个数组，在其他文体对它进 行声明时也必须把它声明为数组，指针也是如此。

数组的数组与多维数组的主要区别，就在于数组的数组各维之间的内在关系是一种鲜明的层级关系。 上一维把下一维看作下一级数组，也就是数组嵌套。数组引用时需要层层解析，直到最后一维。 在C语言的多维数组中, 最右边的下标是最先变化的, 这个约定被称为”行主序”.

int squash[i][j] 会声明几种形式, 解释为 *(*(squash + i) + j)
int squash[23][12]
int *squash[23]
int **squash
int (*squash)[12]
取值也包含数组和指针的区别

int main(int argc, char *argv[])

a.out assember output 可执行文件

a.out文件
a.out的其他内容
BSS段所需大小
数据段
文本段

载入器一般使用(mmap)取每个段的映像.

ELF executable and linking format

• 段 segments, 段就是一片连续的虚拟地址, 所以相邻的段被接合. A BSS段(Block Started by Symbol): 保存没有值的变量 B 数据段: 初始化后的全局和静态变量 C 文本段: 可执行文件的指令 D 堆栈段: 保存局部变量, 临时数据, 传递到函数中的参数等. 函数调用时存储堆栈结构 (stack frame, 也叫过程活动记录precedure activation recored). 用作暂时存储区(alloca函数). E 堆 : malloc() 动态分配的内存

• 页错误(page fault) - 当试图访问当前系统分配给堆栈空间之外时, 它将产生一个硬件中断
• 总线错误(bus fault) - 几乎都是由于未对齐的读或写引起的.
• 段错误(segmentation violation) - 内存管理单元的异常所致, 解除引用一个未初始化或非法值的指针引起的.

引起段错误的地方:

• 坏指针值错误
• 改写错误(overwrite)

• 指针释放引起的错误

• 节 section

Mach-O macintosh

线程

每个线程有自己的堆栈, 大小为1MB(当需要时增长).

过程活动记录

setjmp 和 longjmp函数可以操作过程活动记录 这被称作展开堆栈(unwinding stack)

• goto不能跳出C语言当前的函数. 就像是往哪里去(go to)
• longjmp可以跳到更运, 甚至是其它的源文件, 但是只能是曾经到过的地方(调用过setjmp). 就像是从何处来(come from)

工具

• size: 查看文本段, 数据段, bss段大小
• nm, otool -L:显示符号表
• strings: 查看嵌入于二进制文件中的字符串
• sum: 打印文件的检验和与程序块计数
• dtruss: 打印可执行文件执行的系统调用
• file: 告诉你一个文件包含的内容
• time: 显示程序所使用的实际时间和CPU时间

Intel 80x86

• 段在UNIX中, 是一块以二进制形式出现的相关内容
• 段在Intel 80x86, 是内存模型设计, 内存会被分成64k为单位的段

段寄存器内存地址形成经过是: 取得段寄存器的值, 左移4位 加上16位偏移地址. 也就是 有多种位模式不同的地址, 最后结果是指向同一个地址.

Reference

Undefined behavior
Undefined Behavior in C and C++
What are the most useful new features in C99

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