C语言高手之路（二）

1838039453 · 发表于 2016-9-19 17:29:40

五、数组&字符串&结构体&共用体&枚举
5.1、c语言中定义一个字符串:
char a[6]={'l','i','n','u','x','\0'}; '\0'的字符编码为0就是NULL;也就是说内存中遇到0，翻译成字符是就是'\0',或这是NULL;
char a[6]="linux";
char *p="linux";

5.2、 sizeof(a)=6是运算符，其意思是所占空间大小，包括字符串后面的‘\0',strlen(a）=5是一个函数，其意思是字符串的长度。strlen( p)；其中p只有是字符指针变量才有意义，它的形参是数组变量是没有意义的，因为strlen是根据什么时候遇到 '\0',才结束测试字符串的长度，就算数组不初始化也是有长度的。
char *p="linux"; sizeof(p)永远等于4，因为p是指针变量，存的是地址。所以总结：sizeof()是拿来测数组的大小，strlen（）是拿来测试字符串的长度。

5.3、结构体用 . 或者是 ->访问内部变量，其实质是用的指针访问。如

struct student

{

   int a;
   double b;
   char c;
}s1;
则s1.a =12;实质就是int *p=(int *) &s1；*p=12 首先a是int 型，所以是强制类型 int * ，其次是就是算地址，然后强制类型，地址应该是int 型然后加减，不然的话，系统
  s1.b=12.2;实质就是double *p= (double *) ((int)&s1+4),*p=12.2; 不知道是以int 型加减还是以float型加减，还是以char型加减，所以应当（int）&s1; 而且因为地址是
  s1.c=c;实质就是 char *p=(char *) ((int)&s1+12); *p=c;                4字节的，所以必须是int型。

5.4、对齐方式：

（1）猜测如果是32位系统，那么编译器默认是4字节对齐，64位系统，那么编译器默认是8字节对齐，因为32位或64位一次性访问效率是最高的。

（2）<1>结构体首地址对齐（编译器自身帮我们保证，会给它分配一个对齐的地址，因为结构体自身已经对齐了，那么第一个变量也就自然对齐，所以我们才可以想象成第一个变量从0地址存放）；

   <2>结构体内部的各个变量要对齐。
   <3>整个结构体要对齐，因为定义结构体变量s1时，再定义变量s2时，如果s1没有对齐，就坑了s2,所以也要保证整个结构体对齐。
   无论是按照几字节对齐，我们都可以联想到内存实际的安排。1字节对齐那么不管int float double 类型，在每4个格子的内存挨着存放。2字节对齐，也是一样的
想法，举一个列子，如果第一个变量是char 型，第二个变量是int型，那么0地址存放char型，1地址空着，2地址存放int型地址部分，3地址存放int型地址部分，然后
上排最右4、5地址存放int型高址部分。4字节对齐，如果第一个变量是char型，第二个变量是int型，那么0地址存放char型，1，2，3地址空着，从4地址开始存放int，
最后给变量分配完内存空间后，必须要保证整个结构体对齐，下一个结构体的存放起始地址是n字节对齐整数倍，如是4字节对齐，那么最后short算成4字节以保证整个结构体对齐。
整个结构体对齐，如2字节对齐（2的整数倍），只要是0、2、4地址就行了，如果是4字节对齐（4的整数倍），就必须是0、4地址。8字节对齐（8的整数倍）
（3）猜测4字节/8字节其实是针对int型/double型的，比如0地址是char型，那么4字节对齐，int型、float型就必须从4地址开始存放，那么8字节对齐，int型就必须从4地址存放，double型就必须从8地址开始存放.小于几字节对齐的那些，如char型和short型只要能按照规则存放就行了。
（4）对齐命令：<1>需要#prgama pack(n)开头，以#pragma pack()结尾，定义一个区间，这个区间内的对齐参数就是n。(不建议使用)
如：s1占5个字节，s2占8字节（默认）
      #pragma pack(1)
   struct stu1
      {
                     （结构体本身以及变量）对齐规则：2字节对齐（2的整数倍），只要是0、2、4地址就行了，
                                          4字节对齐（4的整数倍），就必须是0、4地址，
                           8字节对齐（8的整数倍），就必须是0、8、16
      char c;
      int a;
      //short d;
      }s1;

struct stu2  {
            char c;
            int a;
            //short d;
}s2;
         <2>gcc推荐的对齐指令__attribute__((packed))  __attribute__((aligned(n)))，在VC中就不行，没有定义这个命令
         (1)__attribute__((packed))使用时直接放在要进行内存对齐的类型定义的后面，然后它起作用的范围只有加了这个东西的这一个类型。packed的作用就是取消对齐访问。
         (2)__attribute__((aligned(n)))使用时直接放在要进行内存对齐的类型定义的后面，然后它起作用的范围只有加了这个东西的这一个类型。它的作用是让整个结构体变量    整体进行n字节对齐（注意是结构体变量整体n字节对齐，而不是结构体内各元素也要n字节对齐，内部元素按照默认对齐方式）

5.5、offsetof宏：#define offsetof( TYPE, MEMBER) ((int) &((TYPE *)0)->MEMBER)
(1)offsetof宏的作用是：用宏来计算结构体中某个元素和结构体首地址的偏移量（其实质是通过编译器来帮我们计算）。
(2)offsetof宏的原理：我们虚拟一个type类型结构体变量，然后用type.member的方式来访问那个member元素，继而得到member相对于整个变量首地址的偏移量。
(3)学习思路：第一步先学会用offsetof宏，第二步再去理解这个宏的实现原理。
   (TYPE *)0  这是一个强制类型转换，把0地址强制类型转换成一个指针，这个指针指向一个TYPE类型的结构体变量。（实际上这个结构体变量可能不存在，但是只要我不去解引用这个指针就不会出错）。
   ((TYPE *)0)->MEMBER(TYPE *)0是一个TYPE类型结构体变量的指针，通过指针指针来访问这个结构体变量的member元素，然后对这个元素取地址，又因为改地址是从0地址开始算的，所以这个地址就是相对起始地址的偏移量。

5.6  container_of宏： #define container_of(ptr, type, member) ({\
                              const typeof(((type *)0)->member) * __mptr = (ptr);\
                              (type *)((char *)__mptr - offsetof(type, member)); })    两条语句；，然后用{ } ，\表示提示编译器本行因为屏幕不够，链接下一行。用#（也就是宏定义）
时，如果本行不够要用 \ 提示编译器接着是下一行的。必须要用 \ ，猜测因为宏定义一行就算结束了。

(1)作用：知道一个结构体中某个元素的指针，反推这个结构体变量的指针。有了container_of宏，我们可以从一个元素的指针得到整个结构体变量的指针，继而得到结构体中其他元素的指针。
(2)typeof关键字的作用是：typepef(a)时由变量a得到a的类型，typeof就是由变量名得到变量数据类型的。
(3)这个宏的工作原理：先用typeof得到member元素的类型定义成一个指针，然后用这个指针减去该元素相对于整个结构体变量的偏移量（偏移量用offsetof宏得到的），减去之后得到的就是整个结构体变量的首地址了，再把这个地址强制类型转换为type *即可。

5.7 p是一个地址，（int）p+6 和（char *）+6；效果是一样的，第一种是将地址p当作int型加减，第二种是将地址p做为char *指针，他每次加减都是一字节一字节相加减的，如果是（int *）P+6,那么他每次加减都是按照4字节一跳。就相当于加了+4*6；

5.8  小端模式：变量的高地址存放在高地址，低地址存放在低地址；通信模式也要分大小端，先发送/接受的是高地址还是低地址，
   大端模式：变量的高地址存放在低地址，低地址存放在高地址；
测试：有用共用体 union 和指针方式来测试，基本思路是让 int a=1; 看低地址 char 是0还是1 ；变量都是从地址开始存放，只是变量的高地址和低地址先存放谁不确定。
不能用位与来测，因为存放和读取都是按照某一个方式来的，结果永远都是一样的。int a=1; char b=(char)a;这种方式不可以测试，因为不管大小端，它都以变量a的低地址部分赋给b;

5.9、枚举类型(int型)：                                                       这样写默认从第一个常量开始是0，1，2，3，4.........
                                                                                 也可以自己赋值,但是每一个值是不一样的，否则逻辑上出错。