C语言深度剖析--不定期更新的第二弹

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好久不见，甚是想念。书接上回，继续前进！

关键字static-最名不副实的关键字

对extern声明的小小补充
当我要对一个函数进行声明的时候可不可以像如下情况：

extern int v_gal=100;

对这个变量进行了赋值，这是不可以的，因为声明并没有开辟空间，=100这是开辟空间或者初始化

所以我们得出结论：

所有的变量声明的时候不能设置初始值

再来将讲一点：

我们这里是main.c这个源文件去调用test.c里的show()函数，倘若还有test1.c,test2.c,test3.c要去调用这个show()函数呢，所以：

单纯地使用源文件，组织项目结构的时候，项目越大越复杂的时候，维护成本会变得越来越高

这样也就诞生了头文件 .h

.h:头文件，组织项目结构的时候，减少大型项目的维护成本

接下来是对维护成本的解释：
还是拿刚刚的例子来举例，如果说我们要把上面的v_gal改成v_gal2,那么我们是不是要把所有的源文件声明的位置进行改动，如果说漏掉一个，，都会导致程序运行错误，这里还好只有四个源文件，但是如果是四十个，或者四百个呢，你试想一下。

综上，我们都在回答一个问题：为什么要有头文件

有关头文件的补充说明：

.h基本上都是要被多个源文件包含的，可能有一个问题，头文件被重复包含的问题，会导致运行效率降低

解决方案：

在头文件开头写上#pragma once（**PS:**在VS2022中会默认加上#pragma once)
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头文件包含以下内容：

C头文件
所有的变量的声明
所有的函数的声明
#define ,类型typedef, struct

在C语言中，包含头文件的两种形式：

#include <stdio.h>这种是C语言库里面要包含的头文件

#include"test.h"是包含自定义的头文件

这个地方我们要特别注意的是函数的声明，因为在链接的过程中，test.c和main.c会进行匹配看是否有show()函数，即使说你已经定义了该函数，但是你没有声明的时候，编译器会忽视，所以要进行声明

书写如下：
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不向里面添加函数体，道理和声明变量一个道理

注意：

变量声明必须带上extern!!!

虽然在实际应用的时候编译器不会报错，但是你会无法区分是开辟空间还是声明变量

函数声明建议带上extern,为什么是建议呢。因为区别在于有没有函数体，编译器在识别的时候如果没有看到函数体会默认是函数的声明

几个小问题：

1.全局变量可以跨文件访问吗？可以

2.函数可以跨文件访问吗？可以

在具体的应用场景中，有没有可能我们不想让全局变量或者函数跨文件访问，指向本文件内部被访问

请出我们真正的主角-------static

看上面这幅图片，LNK表示的是链接的意思，这里是链接错误

static int g_val =100;//全局变量

结论1==：static修饰全局变量，该变量只能在本文件内被访问，不能被外部其他文件直接访问(可以被间接访问，如被函数调用)

static修饰函数，函数只能在本文件内被访问，不能在外部其他文件访问

为什么要这样做呢？

原因是static维护项目，提供安全保证

如果说把项目全部分装出去，那样别人就可以任意篡改，不具有安全性，static对其进行了很好的封装，相当于给对方私人定制。

第二个问题：static修饰全局变量会改变生命周期还是作用域？

答案是：作用域，只要它是全局变量，那么它就会随着程序的运行从开始到最后，但是被static修饰之后只能在本文件内被访问，所以说是改变了作用域

说完全局变量，那么再来谈谈局部变量

来看下面一段代码：

#include <stdio.h>
 static void fun()
{
	int i = 0;
	i++;
	printf("i=%d\n", i);
}
int main()
{
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		fun();
	}
	return 0;
}

运行结果：
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如果是平常的情况来说的话，应该是依次递增的结果才是，局部变量被static修饰了之后发生了这样神奇的变化

原因如下：

1.局部变量，具有局域临时性

2.函数调用开辟空间并初始化，函数结束释放空间

在上面的代码基础上进行了些修改：

#include <stdio.h>
 static void fun()
{
	static int i = 0;//i的初始化动作，永远只会初始化一次，第一次！
     //初始化相当于定义，定义只有一次
     //定义的话，相当于表白心意，有且只有一次
	i++;
	printf("i=%d\n", i);
}
int main()
{
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		fun();
	}
	return 0;
}

这同样让我们大吃一惊，我们根据这样的既定事实，推导出一个结论：i在fun运行的过程中并没有被释放

由此基础上，再来得出一个结论：static修饰局部变量，更改的是局部变量的生命周期，改为全局的生命周期，作用域不同

回到前面，全局变量为什么可以跨文件访问？

因为有一定规模的项目，一定是多文件的，多个文件之间，后续一定要进行数据的“交互”(#include “test.h”,main.c),如果不能跨文件，“交互”成本会比较高

为什么临时变量具有临时性，全局变量具有全局性？

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C语言地址空间是内存吗？

答案：不是

在任何有关C语言的书中是找不到相关知识的，这是操作系统的知识，有关进程地址空间

sizeof关键字-最冤枉的关键字

sizeof关键字（操作符），求特定类型对应开辟空间的大小

来看下面几行代码：

int a = 10;
	printf("%d\n", sizeof(a));//1
	printf("%d\n", sizeof(int));//2
	printf("%d\n", sizeof a);//3，基本事实，说明了什么呢？说明了sizeof不是函数，是关键字或者操作符
	printf("%d\n", sizeof int);//4

上面这四行里面，第四行为错的，sizeof是关键字，int 是变量类型，两个不能并列出现

C中为何要有类型：本质对内存合理化划分，按需索取

类型为什么在C中有这么多种：应用场景不同，解决应用场景对应的方法不同，需要的空间大小不同

本质：用最小的成本，解决多样化场景的问题

上面的两个问题也就回答了变量的定义，是什么，为什么，怎么办

需要注意的是：局部变量，不初始化，内容是随机值

对于命名的规范要求有以下几点：

1.见名知意

2.大小驼峰

3.数字字母下划线

整型的存储

联系之前，变量的创建是要在内存中开辟空间，空间的大小是根据不同类型决定的

那么，数据在所开辟的内存是如何存储的？

有符号数

首先要了解几个概念：原码，反码，补码

看下面几行代码：

int main()
{
    //计算机内存储的整型必须为补码
    int a=10;
    //任何数据在计算机中，必须要转化成二进制，为什么？计算机只认识二进制
    //符号位（0，1）+数据位
    //有符号数且为正数，原码=反码=补码
    //0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
    int b=-20;
    //有符号数且为负数
    //1000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100 原码
    //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1011 反码
    //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1100 补码
}

需要注意的是符号位需要参与计算

该怎样把补码转为原码呢？

有两种方法：

方法1：

补码-1，再按位取反变为原码

方法2：

将补码变为反码，反码+1变为原码

上面这两种方法，理解上推荐方法1，但是实际应用更喜欢方法二

方法二是通过计算机硬件完成的，可以用一条计算机硬件电路，完成转化

补充：整型存储的本质

unsigned int a=10;
unsigned int b=-120;//这并不会报错

数据保存到空间里，空间里只能存储二进制，那么也就意味着负数保存到空间里，先转化成二进制
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可能就要问了，前面加上这个，什么时候起到效果？

是在读取的时候具有意义！类型决定了如何解释空间内部保存的二进制序列

再来看下面几行：

unsigned int b=-120;
printf("%u\n",b);
printf("%d\n",b);

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这里需要了解两个概念：

变量存的过程：字面数据必须先转为补码，在放入空间当中。所以，所谓符号位，完全看变量是否携带±号，和变量是否有符号无关

变量取得的过程：取数据一定要看变量本身类型，然后才决定要不要看最高符号位。如果不需要，直接二进制转为十进制。如果需要，则需要转为原码，然后才能识别。（当然，最高符号位在哪，又要明确大小端）

看一个数据的时候：
1.先看自身类型决定

a.先看符号位

b.确定原反补

二进制快速转化口诀：
1->2⁰

10->2¹

100->2²

1000->2³

…

1后面跟n个比特位，就是2ⁿ

拿67举例，67=64+2+1

可以无脑写出32个比特位，然后拆2⁶+2¹+2⁰,从右往左数，对应的写1

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100 0011

大小端

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那么什么叫做取值范围？

所谓的特定数据类型，能表示多少个数据类型，取决于，多个比特位对应的排列组合的顺序

从上面这张图来看，怎么表示数字0呢？

0，有且只有一种表示方案，0000 0000 还有一种是1000 0000，根据上面说的二进制转十进制的口诀，不难发现只有128和-128两种可能，根据第一位为符号位，很容易确定出是-128，所以上面的

接下来深入讨论一下为什么一定是-128（根据上面符号位来看，只是表象）

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根据上面这幅图，变量的初始化会先开辟空间，然后十进制的数转成二进制，存储在空间中是补码，但是char是一个字节，也就是八个比特位，1 1000 0000 有九位，就会发生截断，截断后面八位，所以是-128

在原先的基础上又有些许变化，不能够根据1000 0000 来推断出其补码，原因是本身就是错的，被截断了，但是可以得到一种结论：

1000 0000->-128

所有的计算全部被转化成了加法，依靠的是补码

为什么要转化成加法呢？

因为这种是在CPU内进行的，全转化为加法，只要设计一套硬件电路就够了

一道练习题：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <Windows.h>

int main()
{
    char a[1000];
    for(int i=0;i<1000;i++)
    {
        a[i]=-1-i;
}
	printf("%d\n",strlen(a));
}

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再看一道：

#include <stdio.h>
#include <Windows.h>
int main()
{
    int i=-20;
    unsigned int j=10;
    printf("%d\n",i+j);
    printf("%u\n",i+j);
    system("pause");
	return 0;
}

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变形：

#include <stdio.h>
#include <Windows.h>
int main()
{
    unsigned int i;
    for(int i=9;i>=0;i--)
    {
        printf("%u\n",i);
        Sleep(1000);
	}
    return 0;
}

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if-else组合

什么是语句？**

分号；隔开的就是一条语句

如：

printf("%d\n",a);

什么是表达式？**

用各种操作符把变量连起来，形成有意义的式子

第一个结论：if(0)可以用于注释代码，

但是不推荐，因为if(0)里面的代码也会进入到编译阶段，成本会大一点，如果有人把0改成1的话，运行效率会变低

第二个结论：C语言中，0为假，非0为真

第三个结论：if条件的执行流程，1.先执行（）中的表达式，得到真假结果 2.条件判定功能 3 .进行分支功能

Bool类型

C语言有没有bool类型？

C99之前，主要是C90是没有的，目前大部分书，都是认为没有的。因为书籍一般会落后于行业。

但是C99引入_Bool类型（在新增头文件stdbool.h中，被重新用宏写成了bool,为了保证C/C++兼容性）

后面万一要用到bool，推荐C99，不要用微软的，因为微软的可移植性差，

总结：

1.优先使用C90，就是我们之前以及后面一直用的方式

2.万一非得使用bool,推荐C99标准，不推荐MS定义

有以下三种书写方式：

//1
int flag=0;
if(flag==0)
{
    //条件相当于int x==0
    //不推荐
    printf("1\n");
}
//2
if(flag==false)
{
    //必须要在C99的环境下才行，也就是要包含头文件<stdbool.h>
}
//3
if(flag)
{
    //推荐
    //直观反映出flag=bool
    printf("3\n");
}

结论==：bool类型，直接判定，不用操作符和特定值进行比较

这里又产生了一个疑问：

在if中，结论所说的写法是否符合if本身语法？

符合的

浮点类型

浮点数在内存中存储，并不是像我们想的那样，是完整存储的，在十进制化为二进制，有可能存在精度损失

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注意点：

1.浮点数在进行比较的时候，绝对不能使用==来进行比较

2.浮点数本身有精度损失，进而导致各种结果有细微的差别

解决方案：
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浮点值的比较

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浮点数和0比较**：

1.浮点数存储的时候，是有精度损失的

2.浮点数是不能进行==比较的

3.if(fabs(a-b)<DBL_EPSION){}

4.要不要<= ,细节不要

注意点：0 \0 NULL都是一个意思，表示0

如何理解强制类型转换？

强制类型转换：不改变内存中的数据，只改变对应的类型

真实的转换：改变内存中的数据，只改变对应的类型

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指针变量与“零”值进行比较

指针变量与“零”值进行比较，用if语句如何写？

有以下三种写法

int*p=NULL;

(1)if(p==0) if(p!=0)

(2)if§ if(!p)

(3)if(NULL==p) if(NULL!=p)

其中最推荐写法**（3)**

写法（1）如果去掉int*p=NULL，无法区分p是指针还是整型；写法（2）很容易理解成是一个BOOL类型，如果p=0,那么就不会执行了

写法（3）还有一个妙处，我们平常在实际应用中不怎么接触到==，如果把NULL提前，如果发现漏写=，会有提醒报错的

else到底与哪个if配对？

来看下面一段代码：

int main()
{
    int x=1;
    int y=1;
    if(10==x)
        if(11==y)
            printf("1234\n");
    else
        printf("5678\n");
    return 0;
}

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结果如上

else会与最近的if配对，但是上面两个if里面的条件都是不对的，所以程序结束

在上面这几行代码的基础上做一点修改

int main()
{
    int x=10;
    int y=1;
    if(10==x)
        if(11==y)
            printf("1234\n");
    else
        printf("5678\n");
    return 0;
}

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结果如上，因为if(10== x)满足，所以进入条件，但是if(11==y)不满足，所以进入else中

注意一个问题：

int main()
{
	int flag=0;
	if(flag);
	printf("Hello World");
}

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非常的奇怪，明明if里面的条件为0，在C语言里面认为是假的，为什么还能够打印出来呢，原因就在；上，因为语句看到；就是结束了，然后if语句没有加上花括号，所以只会和最近的一个语句配对，正好是分号，对下面的一行代码没有影响