【转载】C语言入门到精通，这一篇就够了（13万字笔记）6

const关键字

• const是一个类型修饰符
  • 使用const修饰变量则可以让变量的值不能改变
    ##const有什么主要的作用?
• (1)可以定义const常量,具有不可变性

const int Max=100;
int Array[Max];

• (2)便于进行类型检查,使编译器对处理内容有更多了解,消除了一些隐患。

 void f(const int i) { .........}

+ 编译器就会知道i是一个常量,不允许修改;

• (3)可以避免意义模糊的数字出现,同样可以很方便地进行参数的调整和修改。 同宏定义一样,可以做到不变则已,一变都变!如(1)中,如果想修改Max的内容,只需要:const int Max=you want;即可!

• (4)可以保护被修饰的东西,防止意外的修改,增强程序的健壮性。 还是上面的例子,如果在 函数体内修改了i,编译器就会报错;

void f(const int i) { i=10;//error! }

• (5) 可以节省空间,避免不必要的内存分配。

#define PI 3.14159 //常量宏
const doulbe Pi=3.14159; //此时并未将Pi放入ROM中 ...... double i=Pi; //此时为Pi分配内存,以后不再分配!
double I=PI; //编译期间进行宏替换,分配内存
double j=Pi; //没有内存分配
double J=PI; //再进行宏替换,又一次分配内存! const定义常量从汇编的角度来看,只是给出了对应的内存地址,而不是象#define一样给出的是立即数,所以,const定义的常量在程序运行过程中只有一份拷贝,而#define定义的常量在内存 中有若干个拷贝。

• (6) 􏰀高了效率。编译器通常不为普通const常量分配存储空间,而是将它们保存在符号表 中,这使得它成为一个编译期间的常量,没有了存储与读内存的操作,使得它的效率也很高。

如何使用const?

• (1)修饰一般常量一般常量是指简单类型的常量。这种常量在定义时,修饰符const可以用在类型说明符前,也可以用在类型说明符后

int const x=2; 或 const int x=2;

• (当然,我们可以偷梁换柱进行更新: 通过强制类型转换,将地址赋给变量,再作修改即可以改变const常量值。)

    // const对于基本数据类型, 无论写在左边还是右边, 变量中的值不能改变
    const int a = 5;
    // a = 666; // 直接修改会报错
    // 偷梁换柱, 利用指针指向变量
    int *p;
    p = &a;
    // 利用指针间接修改变量中的值
    *p = 10;
    printf("%d\n", a); 
    printf("%d\n", *p);

• (2)修饰常数组(值不能够再改变了)定义或说明一个常数组可采用如下格式:

int const a[5]={1, 2, 3, 4, 5};
const int a[5]={1, 2, 3, 4, 5};

const int a[5]={1, 2, 3, 4, 5};
a[1] = 55; // 错误

• (3)修饰函数的常参数const修饰符也可以修饰函数的传递参数,格式如下:void Fun(const int Var); 告诉编译器Var在函数体中的无法改变,从而防止了使用者的一些无 意的或错误的修改。

• (4)修饰函数的返回值: const修饰符也可以修饰函数的返回值,是返回值不可被改变,格式如 下:

const int Fun1();
const MyClass Fun2();

• (5)修饰常指针

  • const int *A; //const修饰指针,A可变,A指向的值不能被修改
  • int const *A; //const修饰指向的对象,A可变,A指向的对象不可变
  • int *const A; //const修饰指针A, A不可变,A指向的对象可变
  • const int *const A;//指针A和A指向的对象都不可变

• 技巧

 先看“*”的位置
 如果const 在 *的左侧 表示值不能修改,但是指向可以改。
 如果const 在 *的右侧 表示指向不能改,但是值可以改
 如果在“*”的两侧都有const 标识指向和值都不能改。

内存管理

进程空间

• 程序，是经源码编译后的可执行文件，可执行文件可以多次被执行，比如我们可以多次打开 office。
• 而进程，是程序加载到内存后开始执行，至执行结束，这样一段时间概念，多次打开的wps,每打开一次都是一个进程，当我们每关闭一个 office，则表示该进程结束。
• 程序是静态概念，而进程动态/时间概念。
  ###进程空间图示
  有了进程和程序的概念以后，我们再来看一下，程序被加载到内存以后内存空间布局是什么样的
  
  

栈内存(Stack)

• 栈中存放任意类型的变量，但必须是 auto 类型修饰的，即自动类型的局部变量， 随用随开，用完即消。
• 内存的分配和销毁系统自动完成，不需要人工干预
• 栈的最大尺寸固定，超出则引起栈溢出
  • 局部变量过多，过大 或 递归层数太多等就会导致栈溢出

int ages[10240*10240]; // 程序会崩溃, 栈溢出

#include 

int main()
{
    // 存储在栈中, 内存地址从大到小
    int a = 10;
    int b = 20;
    printf("&a = %p\n", &a); // &a = 0060FEAC
    printf("&b = %p\n", &b); // &b = 0060FEA8

    return 0;
}

堆内存(Heap)

• 堆内存可以存放任意类型的数据，但需要自己申请与释放
• 堆大小，想像中的无穷大，但实际使用中，受限于实际内存的大小和内存是否连续性

int *p = (int *)malloc(10240 * 1024); // 不一定会崩溃

#include 
#include 

int main()
{
    // 存储在栈中, 内存地址从小到大
    int *p1 = malloc(4);
    *p1 = 10;
    int *p2 = malloc(4);
    *p2 = 20;
   
    printf("p1 = %p\n", p1); //  p1 = 00762F48
    printf("p2 = %p\n", p2); // p2 = 00762F58

    return 0;
}

malloc函数

#include 
#include 
#include 

int main()
{
    /*
     * malloc
     * 第一个参数: 需要申请多少个字节空间
     * 返回值类型: void *
     */ 
    int *p = (int *)malloc(sizeof(int));
    printf("p = %i\n", *p); // 保存垃圾数据
    /*
     * 第一个参数: 需要初始化的内存地址
     * 第二个初始: 需要初始化的值
     * 第三个参数: 需要初始化对少个字节
     */ 
    memset(p, 0, sizeof(int)); // 对申请的内存空间进行初始化
    printf("p = %i\n", *p); // 初始化为0
    return 0;
}

free函数

• 注意: 通过malloc申请的存储空间一定要释放, 所以malloc和free函数总是成对出现

#include 
#include 
#include 

int main()
{
    // 1.申请4个字节存储空间
    int *p = (int *)malloc(sizeof(int));
    // 2.初始化4个字节存储空间为0
    memset(p, 0, sizeof(int));
    // 3.释放申请的存储空间
    free(p);
    return 0;
}

calloc函数

#include 
#include 
#include 

int main()
{
    /*
    // 1.申请3块4个字节存储空间
    int *p = (int *)malloc(sizeof(int) * 3);
    // 2.使用申请好的3块存储空间
    p[0] = 1;
    p[1] = 3;
    p[2] = 5;
    printf("p[0] = %i\n", p[0]);
    printf("p[1] = %i\n", p[1]);
    printf("p[2] = %i\n", p[2]);
    // 3.释放空间
    free(p);
    */

    // 1.申请3块4个字节存储空间
    int *p = calloc(3, sizeof(int));
    // 2.使用申请好的3块存储空间
    p[0] = 1;
    p[1] = 3;
    p[2] = 5;
    printf("p[0] = %i\n", p[0]);
    printf("p[1] = %i\n", p[1]);
    printf("p[2] = %i\n", p[2]);
    // 3.释放空间
    free(p);

    return 0;
}

realloc函数

• 注意点:
  • 若参数ptr==NULL，则该函数等同于 malloc
  • 返回的指针，可能与 ptr 的值相同，也有可能不同。若相同，则说明在原空间后面申请，否则，则可能后续空间不足，重新申请的新的连续空间，原数据拷贝到新空间， 原有空间自动释放

#include 
#include 
#include 

int main()
{
    // 1.申请4个字节存储空间
    int *p = NULL;
    p = realloc(p, sizeof(int)); // 此时等同于malloc
    // 2.使用申请好的空间
    *p = 666;
    printf("*p = %i\n",  *p);
    // 3.释放空间
    free(p);

    return 0;
}

#include 
#include 
#include 

int main()
{
    // 1.申请4个字节存储空间
    int *p = malloc(sizeof(int));
    printf("p = %p\n", p);
    // 如果能在传入存储空间地址后面扩容, 返回传入存储空间地址
    // 如果不能在传入存储空间地址后面扩容, 返回一个新的存储空间地址
    p = realloc(p, sizeof(int) * 2);
    printf("p = %p\n", p);
    // 2.使用申请好的空间
    *p = 666;
    printf("*p = %i\n",  *p);
    // 3.释放空间
    free(p);

    return 0;
}

链表

• 链表实现了，内存零碎数据的有效组织。比如，当我们用 malloc 来进行内存申请的时候，当内存足够，但是由于碎片太多，没有连续内存时，只能以申请失败而告终，而用链表这种数据结构来组织数据，就可以解决上类问题。
  
  

静态链表

#include 
#include 
#include 

// 1.定义链表节点
typedef struct node{
    int data;
    struct node *next;
}Node;
int main()
{

    // 2.创建链表节点
    Node a;
    Node b;
    Node c;

    // 3.初始化节点数据
    a.data = 1;
    b.data = 3;
    c.data = 5;

    // 4.链接节点
    a.next = &b;
    b.next = &c;
    c.next = NULL;

    // 5.创建链表头
    Node *head = &a;

    // 6.使用链表
    while(head != NULL){
        int currentData = head->data;
        printf("currentData = %i\n", currentData);
        head = head->next;
    }
    return 0;
}

动态链表

• 静态链表的意义不是很大，主要原因，数据存储在栈上，栈的存储空间有限，不能动态分配。所以链表要实现存储的自由，要动态的申请堆里的空间。

• 有一个点要说清楚，我们的实现的链表是带头节点。至于，为什么带头节点，需等大家对链表有个整体的的认知以后，再来体会，会更有意义。

• 空链表

  • 头指针带了一个空链表节点, 空链表节点中的next指向NULL
    
    

#include 
#include 

// 1.定义链表节点
typedef struct node{
    int data;
    struct node *next;
}Node;
int main()
{
    Node *head = createList();
    return 0;
}
// 创建空链表
Node *createList(){
    // 1.创建一个节点
    Node *node = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    if(node == NULL){
        exit(-1);
    }
    // 2.设置下一个节点为NULL
    node->next = NULL;
    // 3.返回创建好的节点
    return node;
}

• 非空链表
  • 头指针带了一个非空节点, 最后一个节点中的next指向NULL
    
    

动态链表头插法

• 1.让新节点的下一个节点等于头结点的下一个节点
• 2.让头节点的下一个节点等于新节点

#include 
#include 

// 1.定义链表节点
typedef struct node{
    int data;
    struct node *next;
}Node;
Node *createList();
void printNodeList(Node *node);
int main()
{
    Node *head = createList();
    printNodeList(head);
    return 0;
}
/**
 * @brief createList 创建链表
 * @return  创建好的链表
 */
Node *createList(){
    // 1.创建头节点
    Node *head = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    if(head == NULL){
        return NULL;
    }
    head->next = NULL;

    // 2.接收用户输入数据
    int num = -1;
    printf("请输入节点数据\n");
    scanf("%i", &num);

    // 3.通过循环创建其它节点
    while(num != -1){
        // 3.1创建一个新的节点
        Node *cur = (Node *)malloc(sizeof(Node));
        cur->data = num;

        // 3.2让新节点的下一个节点指向头节点的下一个节点
        cur->next = head->next;
        // 3.3让头节点的下一个节点指向新节点
        head->next = cur;

        // 3.4再次接收用户输入数据
        scanf("%i", &num);
    }

    // 3.返回创建好的节点
    return head;
}
/**
 * @brief printNodeList 遍历链表
 * @param node 链表指针头
 */
void printNodeList(Node *node){
    Node *head = node->next;
    while(head != NULL){
        int currentData = head->data;
        printf("currentData = %i\n", currentData);
        head = head->next;
    }
}

动态链表尾插法

• 1.定义变量记录新节点的上一个节点
• 2.将新节点添加到上一个节点后面
• 3.让新节点成为下一个节点的上一个节点

#include 
#include 

// 1.定义链表节点
typedef struct node{
    int data;
    struct node *next;
}Node;
Node *createList();
void printNodeList(Node *node);
int main()
{
    Node *head = createList();
    printNodeList(head);
    return 0;
}
/**
 * @brief createList 创建链表
 * @return  创建好的链表
 */
Node *createList(){
    // 1.创建头节点
    Node *head = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    if(head == NULL){
        return NULL;
    }
    head->next = NULL;

    // 2.接收用户输入数据
    int num = -1;
    printf("请输入节点数据\n");
    scanf("%i", &num);

    // 3.通过循环创建其它节点
    // 定义变量记录上一个节点
    Node *pre = head;
    while(num != -1){
        // 3.1创建一个新的节点
        Node *cur = (Node *)malloc(sizeof(Node));
        cur->data = num;

        // 3.2让新节点链接到上一个节点后面
        pre->next = cur;
        // 3.3当前节点下一个节点等于NULL
        cur->next = NULL;
        // 3.4让当前节点编程下一个节点的上一个节点
        pre = cur;

        // 3.5再次接收用户输入数据
        scanf("%i", &num);
    }

    // 3.返回创建好的节点
    return head;
}
/**
 * @brief printNodeList 遍历链表
 * @param node 链表指针头
 */
void printNodeList(Node *node){
    Node *head = node->next;
    while(head != NULL){
        int currentData = head->data;
        printf("currentData = %i\n", currentData);
        head = head->next;
    }
}

动态链优化

#include 
#include 

// 1.定义链表节点
typedef struct node{
    int data;
    struct node *next;
}Node;
Node *createList();
void printNodeList(Node *node);
void insertNode1(Node *head, int data);
void insertNode2(Node *head, int data);
int main()
{
    // 1.创建一个空链表
    Node *head = createList();
    // 2.往空链表中插入数据
    insertNode1(head, 1);
    insertNode1(head, 3);
    insertNode1(head, 5);
    printNodeList(head);
    return 0;
}
/**
 * @brief createList 创建空链表
 * @return  创建好的空链表
 */
Node *createList(){
    // 1.创建头节点
    Node *head = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    if(head == NULL){
        return NULL;
    }
    head->next = NULL;
    // 3.返回创建好的节点
    return head;
}
/**
 * @brief insertNode1 尾插法插入节点
 * @param head 需要插入的头指针
 * @param data 需要插入的数据
 * @return  插入之后的链表
 */
void insertNode1(Node *head, int data){
    // 1.定义变量记录最后一个节点
    Node *pre = head;
    while(pre != NULL && pre->next != NULL){
        pre = pre->next;
    }
    // 2.创建一个新的节点
    Node *cur = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    cur->data = data;

    // 3.让新节点链接到上一个节点后面
    pre->next = cur;
    // 4.当前节点下一个节点等于NULL
    cur->next = NULL;
    // 5.让当前节点编程下一个节点的上一个节点
    pre = cur;
}
/**
 * @brief insertNode1 头插法插入节点
 * @param head 需要插入的头指针
 * @param data 需要插入的数据
 * @return  插入之后的链表
 */
void insertNode2(Node *head, int data){
    // 1.创建一个新的节点
    Node *cur = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    cur->data = data;

    // 2.让新节点的下一个节点指向头节点的下一个节点
    cur->next = head->next;
    // 3.让头节点的下一个节点指向新节点
    head->next = cur;
}
/**
 * @brief printNodeList 遍历链表
 * @param node 链表指针头
 */
void printNodeList(Node *node){
    Node *head = node->next;
    while(head != NULL){
        int currentData = head->data;
        printf("currentData = %i\n", currentData);
        head = head->next;
    }
}

链表销毁

/**
 * @brief destroyList 销毁链表
 * @param head 链表头指针
 */
void destroyList(Node *head){
    Node *cur = NULL;
    while(head != NULL){
        cur = head->next;
        free(head);
        head = cur;
    }
}

链表长度计算

/**
 * @brief listLength 计算链表长度
 * @param head 链表头指针
 * @return 链表长度
 */
int listLength(Node *head){
    int count = 0;
    head = head->next;
    while(head){
       count++;
       head = head->next;
    }
    return count;
}

链表查找

/**
 * @brief searchList 查找指定节点
 * @param head 链表头指针
 * @param key 需要查找的值
 * @return
 */
Node *searchList(Node *head, int key){
    head = head->next;
    while(head){
        if(head->data == key){
            break;
        }else{
            head = head->next;
        }
    }
    return head;
}

链表删除

void deleteNodeList(Node *head, Node *find){
    while(head->next != find){
        head = head->next;
    }
    head->next = find->next;
    free(find);
}

作业

• 给链表排序

/**
 * @brief bubbleSort 对链表进行排序
 * @param head 链表头指针
 */
void bubbleSort(Node *head){
    // 1.计算链表长度
    int len = listLength(head);
    // 2.定义变量记录前后节点
    Node *cur = NULL;
   // 3.相邻元素进行比较, 进行冒泡排序
    for(int i = 0; i < len - 1; i++){
        cur = head->next;
        for(int j = 0; j < len - 1 - i; j++){
            printf("%i, %i\n", cur->data, cur->next->data);
            if((cur->data) > (cur->next->data)){
                int temp = cur->data;
                cur->data = cur->next->data;
                cur->next->data = temp;
            }
            cur = cur->next;
        }
    }
}

/**
 * @brief sortList 对链表进行排序
 * @param head 链表头指针
 */
void sortList(Node *head){
    // 0.计算链表长度
    int len = listLength(head);
    // 1.定义变量保存前后两个节点
    Node *sh, *pre, *cur;
    for(int i = 0; i < len - 1; i ++){
        sh = head; // 头节点
        pre = sh->next; // 第一个节点
        cur = pre->next; // 第二个节点
        for(int j = 0; j < len - 1 - i; j++){
            if(pre->data > cur->data){
                // 交换节点位置
                sh->next = cur;
                pre->next = cur->next;
                cur->next = pre;
                // 恢复节点名称
                Node *temp = pre;
                pre = cur;
                cur = temp;
            }
            // 让所有节点往后移动
            sh = sh->next;
            pre = pre->next;
            cur = cur->next;
        }
    }
}

• 链表反转

/**
 * @brief reverseList 反转链表
 * @param head 链表头指针
 */
void reverseList(Node *head){
    // 1.将链表一分为二
    Node *pre, *cur;
    pre = head->next;
    head->next = NULL;
    // 2.重新插入节点
    while(pre){
        cur = pre->next;
        pre->next = head->next;
        head->next = pre;

        pre = cur;
    }
}

文件基本概念

• 文件流:
  • C 语言把文件看作是一个字符的序列，即文件是由一个一个字符组成的字符流，因此 c 语言将文件也称之为文件流。
• 文件分类

  • 文本文件

    • 以 ASCII 码格式存放，一个字节存放一个字符。文本文件的每一个字节存放一个 ASCII 码，代表一个字符。这便于对字符的逐个处理，但占用存储空间
      较多，而且要花费时间转换。
    • .c文件就是以文本文件形式存放的

  • 二进制文件

    • 以补码格式存放。二进制文件是把数据以二进制数的格式存放在文件中的，其占用存储空间较少。数据按其内存中的存储形式原样存放
    • .exe文件就是以二进制文件形式存放的

• 文本文件和二进制文件示例
  • 下列代码暂时不要求看懂, 主要理解什么是文本文件什么是二进制文件

#include 

int main()
{
    /*
     * 以文本形式存储
     * 会将每个字符先转换为对应的ASCII,
     * 然后再将ASCII码的二进制存储到计算机中
     */
    int num = 666;
    FILE *fa = fopen("ascii.txt", "w");
    fprintf(fa, "%d", num);
    fclose(fa);

    /*
     * 以二进制形式存储
     * 会将666的二进制直接存储到文件中
     */
    FILE *fb = fopen("bin.txt", "w");
    fwrite(&num, 4, 1, fb);
    fclose(fb);

    return 0;
}

• 内存示意图
  

  

• 通过文本工具打开示意图
  

  

• 文本工具默认会按照ASCII码逐个直接解码文件, 由于文本文件存储的就是ASCII码, 所以可以正常解析显示, 由于二进制文件存储的不是ASCII码, 所以解析出来之后是乱码

文件的打开和关闭

• FILE 结构体
  • FILE 结构体是对缓冲区和文件读写状态的记录者，所有对文件的操作，都是通过FILE 结构体完成的。

  struct _iobuf {
    char *_ptr;  //文件输入的下一个位置
    int _cnt;  //当前缓冲区的相对位置
    char *_base; //文件的起始位置)
    int _flag; //文件标志
    int _file;  //文件的有效性验证
    int _charbuf; //检查缓冲区状况,如果无缓冲区则不读取
    int _bufsiz; // 缓冲区大小
    char *_tmpfname; //临时文件名
  };
  typedef struct _iobuf FILE;

• fileopen函数

注意点:

• Windows如果读写的是二进制文件，则还要加 b,比如 rb, r+b 等。 unix/linux 不区分文本和二进制文件

• fclose函数

#include 

int main()
{
    FILE *fp = fopen("test.txt", "w+");
    fclose(fp);
    return 0;
}

–

一次读写一个字符

• 写入

#include 

int main()
{
    // 1.打开一个文件
    FILE *fp = fopen("test.txt", "w+");

    // 2.往文件中写入内容
    for(char ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++){
        // 一次写入一个字符
        char res = fputc(ch, fp);
        printf("res = %c\n", res);
    }

    // 3.关闭打开的文件
    fclose(fp);
    return 0;
}

• 读取

#include 

int main()
{
    // 1.打开一个文件
    FILE *fp = fopen("test.txt", "r+");

    // 2.从文件中读取内容
    char res = EOF;
    while((res = fgetc(fp)) != EOF){
        printf("res = %c\n", res);
    }

    // 3.关闭打开的文件
    fclose(fp);
    return 0;
}

• 判断文件末尾
  • feof函数

#include 

int main()
{
    // 1.打开一个文件
    FILE *fp = fopen("test.txt", "r+");

    // 2.从文件中读取内容
    char res = EOF;
    // 注意: 由于只有先读了才会修改标志位,
    // 所以通过feof判断是否到达文件末尾, 一定要先读再判断, 不能先判断再读
    while((res = fgetc(fp)) && (!feof(fp))){
        printf("res = %c\n", res);
    }

    // 3.关闭打开的文件
    fclose(fp);
    return 0;
}

• 注意点:
• feof 这个函数，是去读标志位判断文件是否结束的。
• 而标志位只有读完了才会被修改, 所以如果先判断再读标志位会出现多打一次的的现象
• 所以企业开发中使用feof函数一定要先读后判断, 而不能先判断后读

• 作业
  • 实现文件的简单加密和解密

#include 
#include 
void encode(char *name, char *newName, int code);
void decode(char *name, char *newName, int code);
int main()
{
    encode("main.c", "encode.c", 666);
    decode("encode.c", "decode.c", 666);
    return 0;
}
/**
 * @brief encode 加密文件
 * @param name 需要加密的文件名称
 * @param newName 加密之后的文件名称
 * @param code 秘钥
 */
void encode(char *name, char *newName, int code){
    FILE *fw = fopen(newName, "w+");
    FILE *fr = fopen(name, "r+");
    char ch = EOF;
    while((ch = fgetc(fr)) && (!feof(fr))){
        fputc(ch ^ code, fw);
    }
    fclose(fw);
    fclose(fr);
}
/**
 * @brief encode 解密文件
 * @param name 需要解密的文件名称
 * @param newName 解密之后的文件名称
 * @param code 秘钥
 */
void decode(char *name, char *newName, int code){
    FILE *fw = fopen(newName, "w+");
    FILE *fr = fopen(name, "r+");
    char ch = EOF;
    while((ch = fgetc(fr)) && (!feof(fr))){
        fputc(ch ^ code, fw);
    }
    fclose(fw);
    fclose(fr);
}