C语言进阶 12. 程序结构
文章目录
- C语言进阶 12. 程序结构
- 12.1. 全局变量定义
- 12.2. 静态本地变量
- 12.3. 返回指针的函数
- 12.4. 宏定义
- 12.5. 带参数的宏
- 12.6. 多个源代码文件
- 12.7. 头文件
- 12.8. 声明
12.1. 全局变量定义
-
全局变量:
-
定义在函数外面的变量
-
全局变量具有全局的生存期和作用域
- 它们与任何函数都无关
- 在任何函数内部都可以使用它们
-
-
__func__
:-
printf(“%s\n”, func);
-
表示在哪个函数内, 返回值为字符串, 所以是%s
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func两边都有两个下划线
-
-
全局变量初始化:
- 没有做初始化的全局变量会得到0值
- 指针会得到NULL值
- 只能用编译时刻已知的值来初始化全局变量
- 它们的初始化发生在main函数之前
- 没有做初始化的全局变量会得到0值
-
被隐藏的全局变量:
- 如果函数内部存在与全局变量同名的变量, 则全局变量被隐藏
#include <stdio.h>
int f(void);
int gAll = 12;
char* p;
int main(int argc, char const* argv[]) {
printf("%s\n", p);
printf("in %s gAll = %d\n", __func__, gAll);//__func__表示在哪个函数内
f();
printf("again %s gAll = %d\n", __func__, gAll);
return 0;
}
int f(void) {
int gAll = 2;
printf("in %s gAll = %d\n", __func__, gAll);
gAll += 2;
printf("again %s gAll = %d\n", __func__, gAll);
return gAll;
}
12.2. 静态本地变量
- 静态本地变量:
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在本地变量定义时加上static修饰符就成为静态本地变量
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当函数离开的时候, 静态本地变量会继续存在并保持其值
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静态本地变量的初始化只会在第一次进入这个函数时做, 以后进入函数时会保持上次离开时的值
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静态本地变量实际上是特殊的全局变量
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它们位于相同的内存区域
-
静态本地变量具有全局的生存期, 函数内的局部作用域
- static在这里的意思是局部作用域(本地可访问)
-
#include <stdio.h>
int f(void);
int gAll = 12;
int main(int argc, char const* argv[]) {
f();
f();
f();
return 0;
}
int f(void) {
static int all = 1;
static int i = 1;
printf("gAll = %p\n", &gAll);
printf("all = %p\n", &all);
printf("i = %p\n", &i);
printf("in %s all = %d\n", __func__, all);
all += 2;
printf("again %s all = %d\n", __func__, all);
return all;
}
12.3. 返回指针的函数
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没听懂
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返回指针的函数:
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返回本地变量的地址是危险的
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返回全局变量或静态本地变量的地址是安全的
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返回在函数内malloc的内存是安全的, 但是容易造成问题
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最好的做法是返回传入的指针
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tips:
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不要使用全局变量来在函数间传递参数和结果
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尽量避免使用全局变量
- 丰田汽车的案子
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*用全局变量和静态本地变量的函数是线程不安全的
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#include <stdio.h>
int* f(void);
void g(void);
int main(int argc, char const* argv[]) {
int* p = f();
printf("*p = %d\n", *p);
g();
printf("*p = %d\n", *p);
return 0;
}
int* f(void) {
int i = 12;
return &i;
}
void g(void) {
int k = 24;
printf("k = %d\n", k);
}
12.4. 宏定义
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编译预处理指令:
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#开头的是编译预处理指令
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它们不是C语言的成分, 但是C语言程序离不开它们
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#define 用来定义一个宏
-
C语言在编译之前, 会先做一次编译预处理, 预处理会把PAI替换成3.14159
- #define PAI 3.14159
-
-
#define:
-
#define <名字> <值>
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注意: 没有结尾的分号, 也没有中间的赋值符号, 因为不是C的语句
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名字必须是一个单词, 值可以是各种东西
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在C语言的编译器开始编译之前, 编译预处理程序(cpp)会把程序中的名字换成值
- 完全的文本替换
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宏:
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如果一个宏的值中有其他的宏的名字, 也是会被替换的
- #define PAI 3.14159
- #define PAI2 2 * PAI
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如果一个宏的值超过了一行, 最后一行之前的行末需要加\
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宏的值后面出现的注释不会被当作宏的值的一部分
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没有值的宏:
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#define _DEBUG
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
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这类宏是用来条件编译的, 后面有其他的编译预处理指令来检查这个宏是否一i纪念馆被定义过了
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预定义的宏:
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__LINE__
行号 -
__FILE__
文件名 -
__DATE__
日期 -
__TIME__
时间 -
这些宏是用来表达一些特殊的东西, 让编译器替你插入一些特殊的值
-
#include <stdio.h>
//const double PAI = 3.14159;//这个是C99版本才使用的
#define PAI 3.14159 //但是在老版本里面都是用的这种方式
#define FORMAT "%f\n"
#define PAI2 2 * PAI //PAI * 2
#define PRT printf("%f\n", PAI);\
printf("%f\n", PAI2)
int main(int argc, char const* argv[]) {
printf("%f\n", 2 * PAI * 3.0);
printf(FORMAT, 2 * PAI * 3.0);//这里的FORMAT被替换成了"%f\n"
printf(FORMAT, PAI2 * 3.0);
PRT;
printf("%s : %d\n", __FILE__, __LINE__);
printf("%s, %s\n", __DATE__, __TIME__);
return 0;
}
12.5. 带参数的宏
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像函数的宏:
- #define cube(x) ((x)(x)(x))
- 宏可以带参数
-
错误定义的宏:
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#define RADTODEG(x) (x * 57.29578) //5+2*57
-
#define RADTODEG(x) (x) * 57.29578 //180/1*57
-
printf(“%f\n”, RADTODEG1(5 + 2));//119.591560
-
printf(“%f\n”, 180 / RADTODEG2(1));//10313.240400
-
-
带参数的宏的原则:
- 一切都要括号
- 整个值要括号
- 参数出现的每个地方都要括号
- #define RADTODEG(x) ((x) * 57.29578)
- 上面的宏应该写成这个样子
- 一切都要括号
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多个参数:
- 可以带多个参数
- #define MIN(a, b) ((a) > (b) ? (b) : (a))
- 也可以组合(嵌套)使用其他宏
- 可以带多个参数
-
分号?
- 不要在定义宏的时候在它后面加分号
-
特点:
- 在大型程序的代码中使用非常普遍
- 可以非常复杂, 如"产生"函数, 它的效率要比函数高, 但是占据的内存空间也要高于函数, 这样会牺牲空间来提高效率
- 在#和##这个两个运算符的帮助下
- 不讲, 自己看资料
- 在#和##这个两个运算符的帮助下
- 存在中西方文化差异
- 部分宏会被inline函数替代
- 不讲, 自己看资料
-
其他编译预处理指令:
- 条件编译
- error
- …
#include <stdio.h>
#define cube(x) ((x)*(x)*(x))
#define RADTODEG1(x) (x * 57.29578)
#define RADTODEG2(x) (x) * 57.29578
#define MIN(a, b) ((a) > (b) ? (b) : (a))
int main(int argc, char const* argv[]) {
int i;
scanf("%d", &i);
printf("%d\n", cube(i + 2));
printf("%f\n", RADTODEG1(5 + 2));//119.591560
printf("%f\n", 180 / RADTODEG2(1));//10313.240400
printf("%d\n", MIN(3, 2));
return 0;
}
12.6. 多个源代码文件
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多个.c文件:
- main()里的代码太长了适合分成几个函数
- 一个源代码文件太长了适合分成几个文件
- 把多个函数分到多个.c文件当中
- 两个独立的源代码文件不能编译形成可执行的程序
- 如何将多个.c文件组合成一个有效的程序
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项目:
-
在VS当中, 创建源文件(.c文件)之前, 必须先创建一个项目, 在一个项目中, 可以创建多个源文件, 而这些源文件VS会自动的链接到一起. 而对于Dev C++, 它可以直接创建源文件, 但是如果想要把多个源文件链接到一起时, 就必须创建一个项目, 然后把这些源文件都拉到项目当中.
-
有的IDE有分开的编译(compile)和构建(build)两个按钮, 前者是对单个源代码文件编译, 后者是对整个项目做链接
-
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编译单元:
-
一个.c文件是一个编译单元
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编译器每次编译只处理一个编译单元, 编译完成后, 会生成.o文件, 目标代码文件, 然后由链接器(link)把它们链接在一起
-
compile生成文件, build链接文件
-
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File1.c
#include <stdio.h>
int max(int a, int b);
int main(int argc, char const* argv[]) {
int a = 5;
int b = 6;
printf("%d\n", max(a, b));
return 0;
}
- File2.c
int max(int a, int b) {
return (a > b ? a : b);
}
12.7. 头文件
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如何保证在main这里对函数max的使用和在Max文件当中对max的定义是一致的呢?
- 我们需要有一个中间的媒介
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头文件:
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这个中间的媒介就是头文件, 它相当于一个桥梁, 一份合同
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把函数原型放到一个头文件(以.h结尾)中, 在需要调用这个函数的源文件(.c文件)中, #include 这个头文件, 就能让编译器在编译的时候知道函数的原型
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#include “Max.h”: 头文件要用双引号引用
-
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#include:
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#include是一个编译预处理指令, 和宏一样 , 在编译之前就处理了
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它把那个文件的全部文件内容原封不动的插入到它所在的地方
- 所以也不是一定要在.c文件的最前面#include
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""还是<>:
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#include有两种形式来指出要插入的文件
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""要求编译器首先在当前目录(.c文件所在的目录)寻找这个文件, 如果没有, 到编译器指定的目录去找
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<>让编译器只在指定的目录去找
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编译器自己知道自己的标准库的头文件在哪里
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环境变量和编译器命令行参数也可以指定寻找头文件的目录
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结论: 调用C语言标准库时用<>, 调用自己创建的头文件时用""
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#include的误区:
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#include不是用来引入库的, 它只是把stdio.h当中的内容原封不动插入到了#include这一行
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stdio.h里面只有printf的原型, printf的代码在另外的地方, 某个.lib(Windows)或.a(Unix)中
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现在的C语言编译器默认会引入所有的标准库
- VS的标准库路径
- D:\Windows Kits\10\Include\10.0.22000.0\ucrt\stdio.h
- VS的标准库路径
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#include <stdio.h>只是为了让编译器知道printf函数的原型, 保证你调用时给出的参数值是正确的类型
-
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tips:
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在使用和定义这个函数的地方都应该#include这个头文件
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一般的做法就是任何.c都有对应的同名的.h, 把所有对外公开的函数的原型和全局变量的声明都放进去
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不对外公开的函数:
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在函数前面加上static就使得它成为只能在所在的编译单元(所在的.c文件)中被使用的函数
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在全局变量前面加上static就使得它成为只能在所在的编译单元中被使用的全局变量
-
#include <stdio.h>
#include "Max.h"
static int i = 1;
static int main(int argc, char const* argv[]) {
int a = 5;
int b = 6;
printf("%d\n", max(a, b));
return 0;
}
12.8. 声明
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变量的声明:
- int i;是变量的定义
- extern int i;是变量的声明, 在声明的时候不能给变量初始化
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声明和定义:
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声明是不产生代码的东西
- 函数原型
- 变量声明
- 结构声明
- 宏声明
- 枚举声明
- 类型声明
- inline函数
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定义是产生代码的东西
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头文件:
- 只有声明可以被放在头文件中
-
这是规范而不是规则
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如果将定义放在了头文件当中, 会造成一个项目中多个编译单元里有重名的实体
- *某些编译器允许几个编译单元中存在同名的函数, 或者weak修饰来强调这种存在
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- 只有声明可以被放在头文件中
-
重复声明:
-
同一个编译单元里, 同名的结构不能被重复声明
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如果你的头文件里有结构的声明, 很难这个头文件不会在一个编译单元里被#include多次
-
所以需要"标准头文件结构"
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#ifndef _MAX_H_
//编译预处理指令, 意思是如果没有定义这个宏, 那么就定义这个宏, 如果已经定义了这个宏的话, 那么中间的它们中间的程序就不会出现在.i文件当中, 也就不会出现重复声明的情况 -
#define _MAX_H_
//那么就定义这个宏 -
#endif
//结束
-
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标准头文件结构:
#ifndef _MAX_H_
#define _MAX_H_
struct Node {
int value;
char* name;
};
#endif
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- 运用条件编译和宏, 保证这个头文件在一个编译单元中只会被#include一次
- #pragma once也能起到相同的作用, 但是不是所有的编译器都支持
#include <stdio.h>
#include "Max.h"
#include "Min.h"
static int i = 1;
int main(int argc, char const* argv[]) {
int a = 5;
int b = 6;
printf("%d\n", max(a, gAll));
return 0;
}