C语言入门第六章知识点总结

传智播客C/C++课堂笔记C语言入门6
6.1如何节约内存-位运算
内存单元，即1B，我们说char型占1个内存单元（1B），而short型占2个内存单元（2B）。

1B被当成整体来看。

但同时1 B = 8 bits1个字节有8个位，每个位有0、1两个取值。

总体来说，C语言中的位运算符有以下两类：
位逻辑运算符：（位逻辑运算以位（bit）为单位）
&（位“与”）、^（位“异或”）、|（位“或”）、~（位“取反”）。

移位运算符：<<（左移）、>>（右移）
位“取反”：操作符为“~”，如果A为10101010，那么~A返回的结果为01010101，即每位都取反，0变成1，1变成0，需要注意的是，位取反运算并不改变操作数的值位“与”：操作符为&，将对两个操作数的每一位进行与运算，位“与”运算的准则如下：1 & 1=1 1 & 0=0 0 & 1=0 0 & 0=0
位“或”：操作符为|，将对两个操作数的每一位进行或运算，位“或”运算的准则如下：1 | 1=1 1 | 0=1 0 | 1=1 0 | 0=0
位“异或”：操作符为^，将对两个操作数的每一位进行异或运算。

通俗地讲，如果两个位相同（同为0或同为1），结果为0，若两个位不同（一个为0，另一个为1），结果为1，对应的准则为：1 ^ 1=0 1 ^ 0=1 0 ^ 1=1 0 ^ 0=0
移位运算表达式的基本形式为：
A << n; /*左移*/
或
A >> n; /*右移*/
A称为操作数，其必须为数字型变量或数字型常量，此处的数字型包括整型、浮点型和char型，A中存储的0、1序列向左或右移动n位，移动后的值作为整个表达式的输出，执行移位运算并不改变操作数A的值。

小结：
位运算主要分为位逻辑运算和移位运算两大类，位逻辑运算主要有位取反运算、位或运算、位与运算和位异或运算，使用时应注意和普通变量的逻辑运算区分。

移位运算分为向左移动和向右移动两类，对无符号数或有符号正数来说，编译器会自动为空白位补0，对有符号负数来说，当填充的空白位牵扯到符号位时，编译器会对符号位进行特殊处理。

6.2不局限内存-文件
输入输出都是由printf函数和scanf函数来完成，完成的也只是极其简单的任务，所有的变量和数字什么的都是放在内存中，一旦断电，所有的数据都会丢失，有时，希望能将结果保存起来，下次开机时再使用，这就要用到文件。

文件：存储在外部介质上数据的集合,是操作系统数据管理的单位。

文件分类
按文件的逻辑结构：
记录文件：由具有一定结构的记录组成（定长和不定长）
流式文件：由一个个字符（字节）数据顺序组成
按存储介质：
普通文件：存储介质文件（磁盘、磁带等）
设备文件：非存储介质（键盘、显示器、打印机等）
按数据的组织形式：
文本文件：ASCII文件，每个字节存放一个字符的ASCII码
二进制文件：数据按其在内存中的存储形式原样存放
6.2.1 二进制文件和文本文件的区别
6.2.2 文件标识
⏹每个文件都以文件名为标识，I/O设备的文件名是系统定义的，如：
⏹COM1或AUX——第一串行口，附加设备
⏹COM2——第二串行口，此外，还可能有COM3、COM4等
⏹CON——控制台（console），键盘（输入用）或显示器（输出用）
⏹LPT1或PRN——第一并行口或打印机
⏹LPT2——第二并行口，还可能有LPT3等
⏹NUL——空设备
磁盘文件可以由用户自己命名，但上述被系统（windows和dos下均是如此）保留的设备名字不能用作文件名，如不能把一个文件命名为CON（不带扩展名）或CON.TXT（不带扩展名）6.2.3流
流是一个动态的概念，可以将一个字节形象地比喻成一滴水，字节在设备、文件和程序之间的传输就是流，类似于水在管道中的传输，可以看出，流是对输入输出源的一种抽象，也是对传输信息的一种抽象。

通过对输入输出源的抽象，屏蔽了设备之间的差异，使程序员能以一种通用的方式进行存储操作，通过对传输信息的抽象，使得所有信息都转化为字节流的形式传输，信息解读的过程与传输过程分离。

C语言中，I/O操作可以简单地看作是从程序移进或移出字节，这种搬运的过程便称为流(stream)。

程序只需要关心是否正确地输出了字节数据，以及是否正确地输入了要读取字节数据，特定I/O设备的细节对程序员是隐藏的。

6.2.4文件的处理方法
缓冲文件系统：高级文件系统，系统自动为正在使用的文件开辟内存缓冲区
非缓冲文件系统：低级文件系统，由用户在程序中为每个文件设定缓冲区
6.2.5重定向
重定向是由操作系统来完成的，一般来说，标准的输出和输入设备通常指的是显示器和键盘，在支持重定向的操作系统中，标准输入输出能被替换。

DOS系统为例，看一段代码：
#include <stdio.h> /*使用printf要包含的头文件*/
void main(void) /*主函数*/
{
printf("本段文字用来测试重定向"); /*输出提示信息*/
getchar(); /*等待，按任意键继续*/
}
Hello.exe <输入，>输出
6.2.6文件类型指针
指针变量说明：FILE *fp;
用法：
文件打开时，系统自动建立文件结构体，并把指向它的指针返回来，程序通过这个指针获得文件信息,访问文件
文件关闭后，它的文件结构体被释放
6.2.7文件型结构体
使用printf函数时，输出设备默认为标准输出设备（一般是显示器），因此，不需要告诉printf 函数显示器在哪。

但如果想从文件中读取输入，情况就不同了，系统中有不同的磁盘，每个磁盘又有成千上万的文件，到底应该从哪个读呢？要想对文件进行操作，系统需要很多控制信息，包括文件名，文件当前读写位置，缓冲区位置和大小等，为此，C语言提供了“文件型”结构来标示记录待操作文件的信息，该结构定义于头文件stdio.h中，其形式为：
struct _iobuf
{
char *_ptr;//当前缓冲区内容指针
int _cnt;//缓冲区还有多少个字符
char *_base;//缓冲区的起始地址
int _flag;//文件流的状态，是否错误或者结束
int _file;//文件描述符
int _charbuf;//双字节缓冲，缓冲2个字节
int _bufsiz;//缓冲区大小
char *_tmpfname;//临时文件名
};
typede f struct _iobuf FILE;
6.2.8文件操作步骤
C语言程序在进行文件操作时遵循如下操作步骤：打开读写操作关闭，通俗地说，打开是
打开文件
函数原型：FILE *fopen(char *name,char *mode)
功能：按指定方式打开文件
返值：正常打开，为指向文件结构体的指针；打开失败，为NULL
关闭文件
作用:使文件指针变量与文件“脱钩”，释放文件结构体和文件指针
函数原型：int fclose(FILE *fp)
功能：关闭fp指向的文件
返值：正常关闭为0;出错时,非0
不关闭文件可能丢失数据
6.2.10字符读写函数fgetc和fputc
fgetc(fp) fp为文件句柄，函数值为得到的字符。

fputc(ch,fp) ch为字符变量，fp为句柄。

成功函数返回相应字符；失败返回EOF。

按照文本的方式读取字符，以及写入字符。

feof
函数原型：int feof(FILE *fp)
功能：判断文件是否结束
返值：文件结束，返回真（非0）；文件未结束，返回0
函数原型：
char *fgets(char *s,int n,FILE *fp)
int fputs(char *s,FILE *fp)
（fputs把s指向的字符串写入fp指向的文件）
从fp指向的文件读/写一个字符串
返值：
●fgets正常时返回读取字符串的首地址；出错或文件尾，返
回NULL
fputs正常时返回写入的最后一个字符；出错f
gets从fp所指文件读n-1个字符送入s指向的内存区,
并在最后加一个‘\0’
(若读入n-1个字符前遇换行符或文件尾（EOF）即结束)
fputs把s指向的字符串写入fp指向的文件
6.2.11数据块I/O:fread与fwrite
数据块I/O:fread与fwrite
函数原型：
size_t fread(void *buffer,size_t size, size_t count,FILE *fp)
size_t fwrite(void *buffer,size_t size, size_t count,FILE *fp)
功能：读/写数据块
返值：成功，返回读/写的块数；出错或文件尾，返回0
说明：
typedef unsigned size_t;
buffer: 指向要输入/输出数据块的首地址的指针
size: 每个要读/写的数据块的大小（字节数）
count: 要读/写的数据块的个数
fp: 要读/写的文件指针
fread与fwrite 一般用于二进制文件的输入/输出
6.2.12格式化I/O:fprintf与fscanf
格式化I/O:fprintf与fscanf
函数原型：
int fprintf(FILE *fp,const char *format*,argument,…+)
int fscanf(FILE *fp,const char *format*,address,…+)
功能：按格式对文件进行I/O操作
返值：成功,返回I/O的个数;出错或文件尾,返回EOF 例fprintf(fp,“%d,%6.2f”,i,t); //将i和t按%d,%6.2f格式输出到fp文件
fscanf(fp,“%d,%f”,&i,&t); //若文件中有3,4.5 ,则将3送入i, 4.5送入t
6.2.13如何检测错误
出错的检测
ferror函数
函数原型：int ferror(FILE *fp)
功能：测试文件是否出现错误
返值：未出错，0；出错，非0
说明
每次调用文件输入输出函数，均产生一个新的ferror函数值，所以应及时测试
fopen打开文件时，ferror函数初值自动置为0
6.2.14文件定位
前面介绍的文件读写是针对顺序读写的情况，实际上，文件的读写方式有两种，一是顺序读写，位置指针按字节顺序从头到尾移动，另一种是随机读写，位置指针按需要移动到任意位置，随机形式多用于二进制文件的读写。

如果要对文件进行随机读写，就需要控制文件位置指针的值，这就是文件定位，与文件定位有关的函数是rewind函数，fseek函数和ftell函数
文件定位移动到开头rewind
⏹rewind函数没有返回值，其调用形式为；
⏹rewind(FILE* fp);
⏹该函数使得文件位置指针返回文件开头。

得到当前位置—ftell
⏹随机形式允许文件位置指针跳来跳去，为得到文件指针的当前位置，C语言标准库
提供了ftell函数，其原型为：
⏹long ftell(FILE *);
⏹执行成功时，返回当前文件指针到文件头有多少个字节，否则，返回-1。

移动指针—fseek
起始点并不是任意设定的，C语言给出了3中起始点方式，如所示：
和第一种形式比较，不难发现A[i][j]= *(A[i]+j)，A[i]是二级指针，其值为&A[i][0]。

（3）*(*(*(A+i)+j)+k)
将第2种形式的A[i]替换成了*(A+i)，此处A是三级指针，其值为&A[0]。

此处以3维数组举例，还可进一步推广到更高维的情况。

6.3.3指针数组
指针也可作为数组中的元素，将一个个指针用数组形式组织起来，就构成了指针数组。

一个数组，若其元素均为指针类型数据，称为指针数组，也就是说，指针数组中的每一个元素都存放一个地址，相当于一个指针变量。

定义一维指针数组的一般形式为
类型名*数组名[数组长度];
int *p[4];
例1：有一个指针数组，其元素分别指向一个整型数组的元素，用指向指针数据的指针变量，输出整型数组各元素的值。

然后从小到大显示。

例2：将若干字符串按字母顺序（由小到大）输出。

解题思路：定义一个指针数组，用各字符串对它进行初始化，然后排序，但不是移动字符串，而是改变指针数组的各元素的指向。

指针数组的一个重要应用是作为main函数的形参。

在以往的程序中，main函数的第一行一般写成以下形式：
int main() 或 int main(void)
表示main函数没有参数，调用main函数时不必给出实参。

这是一般程序常采用的形式。

6.3.4指向指针数据的指针
在了解了指针数组的基础上，需要了解指向指针数据的指针变量，简称为指向指针的指针。

char *name*+=,“Follow”,“Great”,“FORTRAN”,“Computer”-;
char **p; int i;
for(i=0;i<5;i++)
{
p=name+i;
printf("%s\n",*p);
}
6.3.5命令行
实际上，在某些情况下，main函数可以有参数，例如：
int main(int argc,char *argv[])
其中，argc和argv就是main函数的形参，它们是程序的“命令行参数”。

argv是*char指针数组，数组中每一个元素(其值为指针)指向命令行中的一个字符串。

通常main函数和其他函数组成一个文件模块，有一个文件名。

对这个文件进行编译和连接，得到可执行文件（后缀为.exe）。

用户执行这个可执行文件，操作系统就调用main函数，然后由main函数调用其他函数，从而完成程序的功能。

#include <stdio.h>
int main(int argc,char *argv[])
{ while(argc>1)
{ ++argv;
printf(“%s\n”, *argv);
--argc;
}
return 0;
}
6.3.6指向数组结构的指针
普通数组名可以看成是“指向数组元素首地址的常指针”，结构体数组名同样可以看成是指向结构体数组元素首地址的常指针，也可以声明一个结构指针变量，使其指向数组元素首地址，这两种方式都能实现通过指针访问数组元素，我们来亲自动手实践一下。

6.3.7函数指针内存原理
函数被载入内存，函数必然有一个地址是函数的入口，我们用这个地址来调用，函数名也是
指向函数入口点的指针，我们可以通过函数名找到函数的执行入口。

同时C语言的编译器（无论VC或者GCC）都有这样的规则。

针对函数void run(),函数名run 解析为函数的地址，run,&run,*run都解析为run的入口地址,即为&run函数的首地址。

而且函数名不可以用sizeof操作符。

6.3.8函数指针数组
先复习下指针数组的概念，当数组元素都是同种类型的指针时，该数组称为指针数组，如“int* A*3+;”即声明了一个指针数组A，大小为3，其中每个元素都是int型指针。

如果数组元素都是指向同型函数（返回值类型相同，参数类型相同）的指针，该数组称为函数指针数组，来看一个例子：
double (*f[5])( );
f是一个数组，有5个元素，元素都是函数指针，指向的函数类型是没有参数且返回double 类型的函数。

函数指针数组的使用方式和普通数组完全一致，我们来亲自演练一下。

double (*f[5])( );
已经知道，数组名可作为指向数组首元素起始地址的常指针，那函数指针数组的数组名是什么呢？类推得出，函数指针数组名，对应上面语句中的f，是指向函数指针的常指针，下述代码声明了一个指向函数指针的指针变量p，并用f为其初始化：
double (**p)( )=f;
6.3.9对比define与typedef
C语言中，内置类型，如int型，其指针（int*）可以看成种新的类型，那有没有函数指针类型呢？借助前面介绍的typedef，能容易地将函数指针类型化。

在结构体和共用体一节中介绍了typedef和#define的基本用法，对比了以下两个语句：typedef double* DP;
DP pDouble1, pDouble2;
与
#define DP double*
DP pDouble1, pDouble2;
不知大家是否还记得两者的不同，通俗地说，#define是种字面替换，而typedef却是引入一个新的助记符号，这么说稍显枯燥，下面给出一个简单的理解方式：试着将上面语句中的typedef和#define去掉试试看。

对typedef语句“typedef double* DP;”来说，去掉typedef后，其仍然是条完整的C语句“double* DP;”，该语句用以声明一个double类型的指针变量DP。

由此可以理解：typedef 的作用是将变量名作为（或说定义为）该变量所属类型的别名（或说助记符）。

#define不具备这种特点，去掉#define后，“DP double*”并不是一条合法的C语句。

如何用define与typedef定义函数指针？
6.3.10
6.4函数进阶
本节从更深层次帮助大家理解函数。

主要是函数的参数的传递两种形式，传值与传地址。

函数的输入-参数，函数的输出-返回值不仅可以是int,double等等也可以是数组，结构体等等。

6.4.1参数传递的副本机制
如果将函数比作剧本，那形参和实参的关系相当于角色和演员的关系，函数的参数传递有传值和传地址两种方式。

传值调用时，在函数内对形参的改变都不会影响实参，要想在函数内对实参进行操作，必须采用传地址调用的方式。

这是形象化的理解，从本质上说，这是由参数传递的副本机制决定的。

所谓副本机制，是指copy（拷贝）的思想，不论是传值调用还是传址调用，编译器都要为每个参数制作临时副本，或称拷贝，函数体中对参数的修改都是对副本的修改，下面具体分析之。

6.4.2传址调用的副本机制
相比传值调用，传址调用似乎要复杂一点，但只要知道，传址调用也是通过副本机制，便能很好地理解传址调用的机理.
6.4.3return 局部变量为什么合法
函数返回的副本机制很好地解释了为什么return一个局部变量是合法的，来看一段简单的求和函数代码：
int sum(int a,int b) /*函数定义*/
{
int c=a+b; /*局部变量c*/
return c; /*返回*/
}
……
int d=sum(1,2); /*函数调用*/
来看语句“int d=sum(1,2);”，该语句先执行函数sum，sum函数执行完毕后将结果赋值给int 型变量d，如果从字面上理解，是将c赋值给d，但实际上，在执行赋值操作时，由于函数sum已经执行完毕返回，函数中的局部变量c已被撤销，不存在了。

实际上，在c被撤销前，函数已经为返回值c创建了副本，保存在特定的位置上，赋值操作是由该位置处的副本完成的，形象的示意如所示。

6.4.4函数返回值的副本机制
6.5
6.6。