C語言編程須要掌握的核心要點有哪些? 編程大神爲你總結了這20個

摘要：C語言做爲編程的入門語言，學習者如何快速掌握其核心知識點，面對茫茫書海，彷佛有點迷茫。爲了讓各位快速地掌握C語言的知識內容，在這裏對相關的知識點進行了概括。

引言

筆者有十餘年的C++開發經驗，相比而言，個人C經驗只有一兩年，C比較簡單，簡單到《The C Programming Language》（C程序設計語言）只有區區的200多頁，相比上千頁的C++大部頭，不得不說真的很人性化了。

C語言精簡的語法集和標準庫，讓咱們能夠把精力集中到設計等真正重要的事情上來，而不是迷失在語法的海洋裏，這對於初學者尤爲重要。雖然C語言有抽象不足的缺點，但我更喜歡它的精巧，只須要花少許的時間，研究清楚它每個知識點，看任何C源碼就不會存在語法上的障礙，你們須要創建的知識共識足夠少，少便是多，少好於多。

我教過6我的編程，教過HTML，教過JAVA，也教過C++。最近，我在教我小孩編程，他只有十歲，不少人建議我選擇Python，但我最終選擇了C語言，由於C語言簡單且強大，如今看來，好像是個不錯的選擇。

類型

C是強類型語言，有short、long、int、char、float、double等build-in數據類型，類型是貫穿c語言整個課程的核心概念。

struct、union、enum屬於c的構造類型，用於自定義類型，擴充類型系統。

變量

變量用來保存數據，數據是操做的對象，變量的變字意味着它能夠在運行時被修改。

變量由類型名+變量名決定，定義變量須要爲變量分配內存，能夠在定義變量的同時作初始化。

int i;

float f1 = 0.5, f2= 0.8;

常量

const int i = 100;

const char* p = "hello world";

運行中恆定、不可變，編譯期即可肯定。

數組

光有簡單變量顯然不夠，咱們須要數組，它模擬現實中相同類型的多個元素，這些對象是緊密相鄰的，經過數組名+位置索引便能訪問每一個元素。

二維、三維、高緯數組本質上仍是線性的，二維數組經過模擬行列給人平面的感受，實際存儲上仍是連續內存的方式。

數組是靜態的，在定義的時候，數組的長度就已經確認，運行中沒法伸縮，因此有時候咱們不得不爲應付擴充多分配一些空間。數組元素無論用多用少，它都在哪裏，有時候，咱們會用一個int n去界定數組實際被使用的元素個數。

函數

函數封裝行爲，是模塊化的最小單元，函數使得邏輯複用變得可能。

C語言是過程式的，現實世界均可以封裝爲一個個過程（函數），經過過程串聯和編排模擬世界。

用C語言編程，行爲和數據是分離的。調用函數的時候，調用者經過參數向函數傳遞信息，函數經過返回值向調用者反饋結果。

函數最好是無反作用的，函數內應該儘可能避免修改全局變量或者靜態局部變量，更好的方式是經過參數傳遞進來，這樣的函數只是邏輯的盒子，它知足線程安全的要求。

有了變量和函數，就能夠編寫簡單的程序了。

控制語句

• 分支：if 、else、else if、switch case、?:
• 循環：while、do while、for
• break、continue、goto、default

結構體

build-in數據類型不足以描繪現實世界，或者用build-in類型描述不夠直接，結構體用來模擬複合類型，它賦予了咱們擴充類型系統的能力，咱們把類型組合到一塊兒構建更復雜的類型，而每一個被組合的成分就叫成員變量。

結構體內的成分，對象經過點（.）運算符，指針經過箭頭（->）訪問成員。

指針

C語言的靈魂是指針，指針帶來彈性，指針的本質是地址。

須要區分指針和指針指向的對象，多個指針變量可指向同一個對象，一個指針不能同時指向多個對象。

指針相關的基本操做包括：賦值（修改指針指向），解引用（訪問指針指向的對象），取地址（&variable），指針支持加減運算。

由於指針變量要能覆蓋整個內存空間，因此指針變量的長度等於字長，32位系統下32位4字節，64位系統下64位8字節。

指針的含義遠比上述豐富，指針跟數組結合便有了指針數組（int* p[n]）和數組指針（int (*p)[n]），指針跟函數結合便有了函數指針（ret_type (*pf)(param list)），指針跟const結合便有了const char*/char* const/const char* const，還有指向指針的指針（int **p）。

既能夠定義指向build-in數據類型的指針，也能夠定義指向struct的指針，void*表示通用（萬能）指針，它不能被解引用，也不能作指針算術運算。

函數指針與回調（callback）

c source code被編譯連接後，函數被轉換到可執行程序文件的text節，進程啓動的時候，會把text節的內容裝載到進程的代碼段，代碼段是c進程內存空間的一部分，因此任何c函數都會佔一塊內存空間，函數指針就是指向函數在代碼段的第一行彙編指令，函數調用就會跳轉到函數的第一個指令處執行。

函數指針常常被用來做爲回調（callback），c語言也會用包含函數指針成員的結構體模擬OOP，本質上是把C++編譯器作的事情，轉給程序員來作（C++爲包含虛函數的類構建虛函數表，爲包含虛函數的類對象附加虛函數表的指針）。

字符串

char*是一類特殊的指針，它被稱爲c風格字符串，由於它老是以‘\0’做爲結尾的標識，因此要標識一個字符串，有一個char*指針就夠了，字符串的長度被0隱式指出，跟字符串相關的STD C API大多以str打頭，好比strlen/strcpy/strcat/strcmp/strtok。

內存和內存管理

指針提供了c語言直接操做底層內存的能力，c程序區分棧內存和堆內存，棧內存是函數內的局部變量，它隨程序執行而動態伸縮，因此不要返回臨時變量的指針，棧內存容量有限（8/16M），因此咱們要避免在函數內建立過大的局部變量，要警戒遞歸爆棧。

堆內存也叫動態內存，它由一個叫動態內存配置器的標準庫組件管理，glibc的默認動態內存配置器叫ptmalloc，初始版本有性能問題，但後面用線程私有解決了競爭改善了性能。動態內存配置器是介於kernel與應用層的一個層次，從內核視角看ptmalloc是應用程序，從應用層來看ptmalloc又是系統庫。malloc跟free必須配對，這是程序員的職責，動態分配的內存丟失引用就會致使內存泄漏，指向已釋放的內存塊俗稱野（懸垂）指針。

預處理

從c source file到可執行程序須要通過預處理-編譯-彙編-連接多個階段，預處理階段作替換、消除和擴充，預處理語句以#打頭。

宏定義，#define，宏定義能夠用\作行鏈接，#用來產生字符串，##用來拼接，宏定義的時候要注意加()避免操做符優先級干擾，能夠用do while(0)來把定義做爲單獨語句，#undef是define的反操做。

#if #ifdef #ifndef #else #elif #endif用來條件編譯，爲了不頭文件重複包含，常常用#ifndef #define #endif。

#include用來作頭文件包含；#pragma用來作行爲控制；#error用來在編譯的時候輸出錯誤信息。

__FILE__、__LINE__、_DATE_、_TIME_、_STDC_等標準預約義宏能夠被用來作一些debug用途。

#typedef用來定義類型別名。好比typedef int money_t；money_t比int更有含義。

typedef也能用來爲結構體取別名，有時候會這樣寫：

typedef struct
{
  int a;
  int b;
} xyz_t;複製代碼

這樣在定義結構體變量的時候就能夠少敲幾下鍵盤。

typedef也能夠用來重定義函數指針類型，好比 typedef void (*PF) (int a, int b); PF是函數指針類型，而非函數指針變量。

枚舉

枚舉能增長代碼可讀性和可維護性，枚舉本質上是int，只是爲了更有含義，將有限取值的幾個int值放在一組，好比定義性別：enum sex { male = 1, female };

能夠在定義的時候賦值，好比male=1，後面的值依次遞增1，若是不賦值則從0開始。

聯合體（union）

結構體和聯合體（共用體）的區別在於：結構體的各個成員會佔用不一樣的內存，互相之間沒有影響；而共用體的全部成員佔用同一段內存，修改一個成員會影響其他全部成員。

union u_data
{
    int n;
    char ch;
    double f;
};複製代碼

其實本質上，聯合體就是對一塊內存的多種解釋，大小按最大的來。

位域（bitfield）

struct SNField
{
       unsigned char seq:7 ;        // frame sequnce
       unsigned char startbit:1 ;   // indicate if it's starting frame 1 for yes. }; 複製代碼

節省空間，在面向底層的編碼，或者編寫處理網絡等程序時候用的比較多，注意這個語法特徵是跟機器架構相關的。

位操做

1. 位與 &
2. 位或 |
3. 位取反 ~
4. 位異或 ^
5. 位移 << >>

static、extern、register、volatile、sizeof

1. static修飾全局函數，表示模塊內（編譯單元）內可用，不須要導出全局符號。
2. static修飾局部變量，意味超越函數調用的生命週期，不存儲在棧上，只會被初始化1次。
3. extern聲明外部變量。
4. register，寄存器變量，建議編譯器將變量放在寄存器裏。
5. volatile，告訴編譯器不要作優化，每次從內存讀取，不作寄存器優化。
6. sizeof求大小，能夠做用於變量，類型，表達式

可變參數

void simple_printf(const char* fmt, ...)

va_list、va_start、va_arg、va_end

C的高級感

1. 泛型：linux內核鏈表，經過offset和內嵌node，寫出泛型鏈表，參考：https://www.cnblogs.com/wangzahngjun/p/5556448.html
2. OOP：經過定義帶函數指針成員變量的結構體，在運行中，爲結構體對象設置上函數指針，模擬運行時綁定，實現相似OOP多態的感受。

GNU C擴展

GNU C擴展不是標準C，建議以符合標準C的方式編寫C代碼，但若是你閱讀linux kernel code，你會發現有不少有趣看不懂的語法，它來自GNU C擴展，它確實也帶來了一些便利性。

好比結構體成員能夠不按定義順序初始化：

struct test_t { int a; int b; }; 
struct test_t t1 = { .b = 1, .a = 2 };複製代碼

好比能夠經過指定索引初始化數組：

int a[5] = {[2] 5，[4] 9}; 
或 int a[5] = { [2] = 4, [4] = 9 };
至關於int a[5] = {0, 0, 4, 0, 9};

或者int a[100] = {[0 ... 9] = 1, [10 ... 98] = 2, 3};

好比0長度數組
struct foo
{
   int i;
   char a[0];
};

好比用變量做爲數組長度
void f(int n)
{
    char a[n];
    ...
}複製代碼

好比case範圍，case 'A' ... 'Z' case 1 ... 10

好比表達式擴展({...})，好比三元運算符擴展...

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