C語言學習筆記–基礎語法三

1、共用體與位域

共用體，是一種特殊的數據類型，允許在相同的內存位置，存儲不同的數據類型。可以定義一個帶有多個成員的共用體，但是使用的時候，只能有一個成員有效的擁有數值。

共用體提供了一種使用相同內存的有效方式。

定義共用體

union關鍵字，類似與結構體的定義。

union [union tag]{
  member definition;
  member definition;
  ...
  member definition;
}[one or more union variables];

union tag爲可選項，類似結構體的定義，可以先聲明，也可以聲明並定義。

#include <stdio.h>
#inclued <string.h>
//這個共用體，聲明了一個Data共用體，它的變量data，以及包含了三種數據類型，i、f、str[20]，共用一個內存地址，這塊內存大小由共用體內最大成員決定。此處就是char類型的str，有20個字節位置。
union Data {
  int i;
  float f;
  char str[20];
};
//main()函數
void main(){
  //聲明共用體變量。
  union Data data;
  //顯示共用體內存佔用大小
  printf("data的內存佔用：%d \n",sizeof(data));
}
//編譯運行，結果會顯示爲20

共用體成員的訪問也類似與結構體，使用.符號。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
union Data {
  int i;
  float f;
  char str[20];
};
void main(){
  union Data data;
  //賦值
  data.i = 10;
  data.f = 220.5;
  strcpy(data.str,"C Programming");
  //輸出
  printf("data.i: %d \n",data.i);
  printf("data.f: %f \n",data.f);
  printf("data.str: %s \n",data.str);
  //這樣的輸出結果，只有最後一次會輸出正確的結果，上兩次都會數據損壞，因爲共用體只有一個可用內存變量。
  //如果每次賦值後都輸出一下，是沒問題的，或者同時使用同一個成員變量，可以更改變量值，也是可行的。
  data.i = 20;
  printf("data.i: %d \n",data.i);
  data.i = 99;
  printf("data.i %d \n",data.i);
}

位域

位域雖然上一節也有講，但是不清楚，這麼理解吧，位域、結構體、共用體三個概念比較理解，結構體和位域用struct,而共用體用union關鍵字

| 名稱 | 是否共用內存 | 備注 |
| —- | ———————————– | —————————————- |
| 結構體 | 內部成員各自有自己聲明的內存空間 | 看作JAVA語言中的一個bean實體類 |
| 共用體 | 內部成員共享內存地址和空間，最大的決定整體空間大小 | 類似與槍支，可能適配多個型號的子彈，但是每一次開槍，槍管裏就只能一個類型的子彈（姑且這麼比喻吧） |
| 位域 | 類似共用體，但是算作特殊的結構體，可以單個指定成員佔用的內存二進制位數 | 算是一個只有一種類型成員的共用體，暫且這麼理解。 |

示例：

#include <stdio.h>
#include <sring.h>
//定義簡單的結構體
struct{
  unsigned int widthValidated;
  unsigned int heightValidated;
} status1;
//定義位域
struct {
  unsigned int widthValidated : 1;
  unsigned int heightValidated :1;
} status2;
//main()
void main(){
  printf("status1佔用內存：%d \n",sizeof(status1));
  printf("status2佔用內存：%d \n",sizeof(status2));
}
//結果會分別是8位和4位，因爲結構體算是兩個成員獨立佔用，而位域，算是兩個成員共用，而且雖然佔用4個字節，但是數據只用了1位，若是int widthValidated : 5; 那麼就會是8位了吧，位域不恩那個超出的，也不太清楚了，以後再回來看

位域的聲明

struct {
  /*type爲整數類型，決定了如何解釋位域的值,
  member_name爲位域的名稱，
  width爲位域中位的數量，不能大於制定類型的位寬度，不如int，就不能大於4個字節。
  */
  type [member_name] : width;
}

位域指定了變量的位數，也就限制了數值的範圍，超出後會無法正確完成

#include <stdio.h>
#include <string.h>
//define a bitrange
struct {
  //限定範圍了，0--7
  unsigned int age:3;
} Age;
void main(){
  Age.age = 4;
  printf("Sizeof(Age):%d \n",sizeof(Age));
  pringf("Age.age : %d \n",Age.age);
  //但是不能超過3位二進制數的大小，
  Age.age = 8;
  printf("Age.age : %d \n",Age.age);
  //這時候編譯會警告，數值就會是默認的0
}

typedef

typedefC語言提供的一個用於給類型起新名字的關鍵字。類似與linux系統alias命令，就是用於自定義別名的一個關鍵字指令。
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//定義unsigned char 爲BYTE
typedef unsigned char BYTE;
//那麼就可以用來聲明變量
BYTE b1;//就相當與unsigned char b1;
習慣性的將typedef別名化的類型寫作大寫，當然也可以小寫。可以作用與基本數據類型，也可以作用與結構體、共用體、位域之類的自定義類型。
typedef 和 #define

#define是C指令，用於定義數據類型的別名，類似typedef
- typedef僅用於爲類型定義別名，而#define也可以定義數值的別名，如1可以定義爲ONE
- typedef由編譯器執行解釋，#define由預編譯器處理
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#include <stdio.h>
//定義
#define TRUE 1
#define TWO 22
void main(){
printf("TURE:%d,TWO:%d \n",TURE,TWO);
}
I/O

C語言提供了一系列的內置函數用於輸入和輸出操作。
- 標準文件
  
  C語言把左右設備都當作文件處理，類似與linux下，一切皆文件。
  
  | 標準文件 | 文件指針 | 設備 |
  | —- | —— | —- |
  | 標準輸入 | stdin | 鍵盤 |
  | 標準輸出 | stdout | 屏幕 |
  | 標準錯誤 | stderr | 您的屏幕 |
  
  文件指針是訪問文件的方式。
- getchar()和putchar()函數
  
  int getchar(void)函數從屏幕讀取下一個可用字符，一次讀一個，可以房子循環裏面使用。
  
  int putchar(Int c)函數向屏幕輸出字符，一次輸一個，循環使用。
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  > #include <stido.h>
  > void main(){
  > int c;
  > printf("請輸入字符：");
  > c = getchar();
  > printf("\n 您輸入的字符是：");
  > putchar(c);
  > }
  >
>
- gets()和puts()
  
  char *gets(char *s)函數從stdin讀取一行到s所指向的緩衝區，一知道遇到終止符或者EOF。
  
  int puts(const char *s)函數把字符串s和一個尾隨的換行符寫入到stdout。
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  > #include <stdio.h>
  > void main(){
  > char str[100];//緩存區域
  > printf("Enter a value：");
  > gets(str);
  > printf("\n Your value:");
  > puts(str);
  > }
  >
>
- scanf()和printf()
  
  int scanf(const char \*format,...)函數從標準輸入流stdin讀取輸入，根據fromat來瀏覽輸入。
  
  int printf(const char \*format,...)函數吧輸出以format格式顯示，可以是%s、%d、%c、%f等。
Note:scanf()讀取輸入，需要輸入的數據格式跟format的一樣才行，不然會報錯。遇到空格會停止讀取，便認爲結束了一個字符的讀取。

文件讀寫

打開文件，fopen()函數來創建一個新的，或者打開已有的文件。

1	FILE fopen(const char filename,const char * mode);

其中finename是字符串，命名文件用的。mode是讀寫模式

| mode | description |
| —- | ———————————— |
| r | 打開一個已有的文本文件，允許讀取文件 |
| w | 打開一個文本文件，允許寫入文件。若不存在，會新建文件，從頭開始寫起 |
| a | 打開一個文本文件，追加模式寫入，不存在則新建 |
| r+ | 打開一個文本文件，允許讀寫文件 |
| w+ | 打開一個文本文件，允許讀寫。若已存在，文件會被截斷爲另長度，不存在則新建 |
| a+ | 打開一個文本文件，允許讀寫。不存在則新建，讀取從頭開始，寫入則是追加模式 |

若是處理的是二進制文件，寫法有點差異,多個b字符

1	"rb","wb","ab","rb+","r+b","wb+","w+b","ab+","a+b"

關閉文件，fclose()關閉文件的函數

int fclose(FILE *fp);若關閉成功，返回0，關閉失敗，返回EOF（定義在stdio.h中的常量）

寫入文件

fputc()函數，將c的字符，寫入到fp的輸出流，成功則返回寫入的字符，失敗返回EOF。

1	int fputc(int c,FILE *fp);

fputc()函數也可以吧字符串s寫入到fp的輸出流中，成功返回非負值，失敗返回EOF。

1 2	int fputs(const char s,FILE fp); int fpuintf(FILE fp,const char format,...);

示例，會在當前文件夾下，生成text文檔，含有兩句話。

#include <stdio.h>
void main(){
  FILE *fp;
  fp = fopen("./text.txt","w+");
  fprintf(fp,"This is testing for fprintf...\n");
  fputs("這是測試fputs輸入\n",fp);
  fclose(fp);
}

讀取文件

fgetc和fgets函數

//讀取一個字符，正確返回該字符，錯誤返回EOF
int fgetc(FILE * fp);
//讀取字符串流，直到讀取到null的標識符，所以之前讀取了有效的n-1個,要是遇到\n或者EOF則會返回讀取的字符。
char *fgets(char *buf,int n,FILE *fp);
//從文件中讀取，遇到空格會停止
int fscanf(FILE *fp,const char *format,...);

示例，讀取上面的文件

#include <stdio.h>
void main(){
  FILE *fp;
  char buff[255];
  fp = fopen("./text.txt","r");
  //只會讀取第一個單詞，因爲遇到空格了
  fscanf(fp,"%s",buff);
  printf("1: %s\n",buff);
  //會讀取一句話，遇到\n或者EOF結束
  fgets(buff,255,(FILE*)fp);
  printf("2: %s\n",buff);
  
  fgets(buff,255,(FILE*)fp);
  printf("3: %s\n",buff);
  fclose(fp);
}

首先fscanf只讀取了This，因爲它遇到了空格，之後調用fgets讀取剩餘部分，知道遇到\n或者EOF，而第二次調用fgets讀取了一整句。

二進制讀寫函數

1 2	size_t fread(void ptr,size_t size_of_elements,size_t number_of_elements,FILE a_file); size_t fwrite(const void ptr,size_t size_of_elements,size_t size_of_elements,FILE a_file);

常用與存儲塊的讀寫，通常數組或結構體

2、預處理器

預處理器不是編譯器的組成部分，其會在編譯器實際編譯之前，指示編譯器做一些預處理工作。C與處理器(C Preprocessor)簡稱CPP，以#開頭，位於行首，文件首。

指令	描述
#define	定義宏
#include	包含一個源代碼文件
#undef	取消已定義的宏
#ifdef	如果定義了宏，返回真
#ifndef	如果沒有定義宏，返回真
#if	條件語句，滿足條件，則執行下面代碼
#else	與if搭配使用
#elif	也就是else if語句快
#endif	結束一個#if…#else語句塊
#error	遇到標準錯誤時，輸出錯誤
#pragma	使用標準化方法，向編譯器發布特殊指令

示例：

//定義常量別名,預處理指令，不需要;分行寫
#define MAX 10
//引入頭文件
#include <stdio.h>
#include "myheader.h"
//取消宏定義，並更改
#undef FILE_SIZE
#define FILE_SIZE 88;
//條件判斷，預處理的，與代碼塊的if..else不用弄混哦
#ifndef MSG
	#define MSG "message"
#endif

預定義宏

ANSI C定義了許多宏，但是不能直接修改

| 宏 | 描述 |
| ——– | ———————- |
| _DATE_ | 當前日期，”MMM DD YYYY”格式顯示 |
| _TIME_ | 當前時間，”HH:MM:SS”格式顯示 |
| _FILE_ | 這會包含當前文件名，一個字符串常量 |
| _LINE_ | 這會包含當前行號，一個十進制常量 |
| _STDC_ | 當編譯器以ANSI標準編譯時，則定義爲1 |

預處理器運算符

宏延伸\

一個宏通常寫在一行，若是太長，可以用\符號延伸
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#define message_for(a,b) \
printf(#a"and"#b ":Hello\n");

字符串常量化#

定義宏時候，參數轉化爲字符常量，需要用#

#include <stdio.h>
#define msg(a,b) \
	printf(#a "和" #b "是朋友");//此處就是用了#符號，
void main(){
  msg("小白","小黑");
}

輸出結果：

小白和小黑是朋友

標記粘貼##

合並兩個參數

#include <stdio.h>
#define paster(n) printf("token：" #n " = %d",token##n)
void main(){
  int tocken22 = 80;
  paster(22);//這裏輸入22,在paster函數內合並參數，就得到了token22,然後輸出token22這個變量，就得到了下面的結果，分寫一下printf函數，字符token+#n，也就是token22,token##n，代表了上面定義int token22
}

輸出結果：

1	token22 = 80

可以判斷定義

#inclue <stdio.h>
#if !defined(MSG)
	#define MSG "hahaha"
#endif
void main(){
  printf("msg == %s\n",MSG);
}

參數化的宏

CPP可以使用參數化的宏來模擬函數

//求平方的函數
int square(int x){
  return x * x;
}
//使用宏來定義,名稱和參數的括號之間不能有空格，且緊跟#define
#define square(x) ((x)*(x))

然後就可以在源文件中使用

#include <stdio.h>
#define MAX(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))
void main(){
  printf("Max between 20 and 10 is : %d\n",MAX(20,10));
}

頭文件

.h文件，包含了C函數聲明和宏定義，被多個源文件共享。分爲編譯器自帶和程序員自定義兩類。用#include導入。

//<>包裹的，是系統的.h文件，""包裹的，是程序員自定義的.h文件
#include <stdio.h>
#include "myheader.h"
//都可以通過編譯源碼時候，-l選項，將文件置於列表前。

其實，頭文件，就相當與復制，類似與java中的導入包和文件類。導入一次就夠了，不用多次導入。一般需要判斷一下

#ifndef HEADER
#define HEADER
...
#endif

有條件引用

#if SYSTEM_1
	#include "system_1.h"
#elif SYSTEM_2
	#include "system_2.h"
//太多的話，可以宏定義一下
#define SYSTEM_H "system_1.h"

3、類型轉換

編程語言中常見的數據類型轉換，從低類型轉高類型，從高類型轉低類型。向下轉換不安全的，會丟失數據精度。

1	(type_name) variable;

整數提升

其實也就是一種類型轉換，將小範圍類型，轉爲大範圍的，char–int

char i = 'c';//ascii碼 99
int a = 17;
int sum = i + c;
//得到的sum值，就是int的，116

常用轉換

一般都會隱式的向上轉型，向下轉型會丟失精度，且需要強制轉型。

這並不適合賦值運算符、邏輯運算符的&&、||

錯誤處理

C語言不提供對錯誤的處理，其返回值出錯時多是1或者NULL，同時生成錯誤碼errno，可以在<error.h>中找到各種錯誤碼。通常通過返回值查找錯誤。一般初始化設這errno=0;

errno、perror()和strerror()，C語言提供了兩個函數來顯示errno的錯誤信息。

perror()函數顯示您傳送的字符串，後面一個冒號、一個空格、和當前errno的文本描述
strerror()函數返回一個指針，指針指向errno的錯誤描述。

示例：

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
extern int errno;
int main(){
  FILE * pf;
  int errnum;
  //以二進制形式打開文件，此處文件不存在，用於模擬錯誤
  pf = fopen("./no.txt","rb");
  if(pf==NULL){
    errnum = errno;
    fprintf(stderr,"錯誤號： %d \n",errno);
    perror("通過perror函數輸出錯誤");
    fprintf(stderr,"strerror函數顯示，打開文件錯誤： %s \n",strerror(errnum));
  }else{
    fclose(pf);
  }
  return 0;
}

錯誤種類很多，非法參數，數組越界之類的。程序正常退出時候會帶有一個EXIT_SUCCESS值，其爲宏定義，爲0。錯誤時候EXIT_FAILURE，爲-1。

C语言学习笔记--基础语法三

C語言學習筆記–基礎語法三

1、共用體與位域

2、預處理器

3、類型轉換

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