在网上找的点东西,感觉非常不错,不敢独享,贴出来大家分享
关键字分类32个关键字每个都有不同的意义,大体上根据其意义可以分为以下几类(下划线表示不同分类中有交集):
1) 非常见:auto、register、volatile、goto
2) 存储相关:const、extern、register、volatile、static、auto、signed、unsigned
3) 数据类型:char、short、int、float、long、double、struct、union、enum、void
4) 逻辑控制:if、else、for、while、do、break、continue、return、default、switch、case、goto
5) 特殊用途:sizeof、typedef
1. 隐形刺客:auto
描述:auto关键字在我们写的代码里几乎看不到,但是它又无处不在,它是如此的重要,又是如此的与世无争,默默的履行着自己的义务,却又隐姓埋名。
作用:C程序是面向过程的,在C代码中会出现大量的函数模块,每个函数都有其生命周期(也称作用域),在函数生命周期中声明的变量通常叫做局部变量,也叫自动变量。例如:
[cpp] view plaincopyprint?
01.int fun(){
02. int a = 10; // auto int a = 10;
03. // do something
04. return 0;
05.}
int fun(){
int a = 10; // auto int a = 10;
// do something
return 0;
}
整型变量a在fun函数内声明,其作用域为fun函数内,出来fun函数,不能被引用,a变量为自动变量。也就是说编译器会有int a = 10之前会加上auto的关键字。
auto的出现意味着,当前变量的作用域为当前函数或代码段的局部变量,意味着当前变量会在内存栈上进行分配。
内存栈:
如果大家学过数据结构,应该知道,栈就是先进后出的数据结构。它类似于我们用箱子打包书本,第一本扔进去大英,第二本扔进行高数,第三本扔进行小说,那么取书的时候,先取出来第一本是小说,第二是高数,第三本是大英。
栈的操作为入栈和出栈,入栈就是向箱子里扔书,出栈就是从箱子里取书。那么这和我们的auto变量分配空间有什么关系呢?
由于一个程序中可能会有大量的变量声明,每个变量都会占有一定的内存空间,而内存空间对于计算机来说是宝贵的硬件资源,因此合理的利用内存是编译器要做的一个主要任务。有的变量是一次性使用的,如局部变量。有的变量要伴随着整个程序来使用的,如全局变量。为了节省内存空间,优化性能,编译器通常会将一次性使用的变量分配在栈上。也就是说,代码中声明一个一次性变量,就在栈上进行入栈操作。当该变量使用完了(生命周期结束),进行出栈操作。这样,在执行不同的函数的时候,就会在一个栈上进行出入栈操作,也就是说它们在频繁的使用一个相同的内存空间,从而可以更高效的利用内存。
PS:有的编译器为了提高效率,在出栈时不会进行数据清空,这也就意味着,下个函数里的变量在入栈使用该空间时,里面的数据是上一次变量操作的结果。
2. 闪电飞刀:register
描述:register就和它的名字一样,很少出现在代码世界中,因为敢称为闪电飞刀的变量,通常只会在一些特定场合才能出现。它是如此的快,以致于CPU都对其刮目相看,但是它有一个致命的缺点,它的速度“看心情”而定,不是每一次都能让人满意。
作用:如果一个变量被register来修辞,就意味着,该变量会作为一个寄存器变量,让该变量的访问速度达到最快。比如:一个程序逻辑中有一个很大的循环,循环中有几个变量要频繁进行操作,这些变量可以声明为register类型。
寄存器变量:寄存器变量是指一个变量直接引用寄存器,也就是对变量名的操作的结果是直接对寄存器进行访问。寄存器是CPU的亲信,CPU操作的每个操作数和操作结果,都由寄存器来暂时保存,最后才写入到内存或从内存中读出。也就是说,变量的值通常保存在内存中,CPU对变量进行读取先是将变量的值从内存中读取到寄存器中,然后进行运算,运算完将结果写回到内存中。为什么要这么设计,而不直接对变量的值从内存中进行运算,而要再借助于寄存器?这是由于考虑到性能的问题才这么设计的。在计算机系统中,包含有很多种不同类型的存计算机存储器分类
静态存储器
最快
造价高,体积大,适合小容量的缓存
寄存器,缓存
动态存储器
较快
造价较低,体积较小,适合大容易保存数据
内存
在计算机中CPU的运算速度最快,现在都达到3GHZ左右,而相对应的存储器速度却相对慢很多,访问速度最快的寄存器和缓存,由于其体积又大,不适合大容量的使用,所以只能二者相接合的方式来提高效率。程序代码保存在内存中,当使用数据时,将其送到寄存器,让CPU来访问,使用完毕,送回内存保存。而C语言又允许使用寄存器来保存变量的值,很明显这样能大大提高程序的执行速度,但是,寄存器的个数是有限的,X86也就是十几个,ARM最多才37个。我们不可能将全部的变量都声明为寄存器变量,因为其它代码也要使用寄存器,同样,我们声明的寄存器变量也不一定直接保存在寄存器中,因为寄存器可能全部都在被其它代码占用。编译器只能是尽量的为我们的变量安排在寄存器中。
在使用寄存器变量时,请注意:
待声明为寄存器变量类型应该是CPU寄存器所能接受的类型,意味着寄存器变量是单个变量,变量长度应该小于等于寄存器长度
不能对寄存器变量使用取地址符“&”,因为该变量没有内存地址
尽量在大量频繁的操作时使用寄存器变量,且声明的变量个数应该尽量的少
专一王子:volatile
描述:每个变量和他的名字一样很善变,有时候它善变是发自内心的,有时是外部因素决定的,只有volatile变量才会表里如一,因此获得了专一王子的美誉。
作用:volatile字面意思是易挥发,易变化的意思,它修辞的变量表示该变量的值很容易由于外部因素发生改变,强烈请求编译器要老老实实的在每次对变量进行访问时去内存里读取。可能上面说的还不是很清楚,我们换个例子来说,你明天一个朋友过生日,今天把要送的礼物打包好了,一般情况下,我们明天起来不再需要再打开验证一下里面礼物是否存在,因为我们知道,只要礼物的外包装没有动过,里面东西应该不会被动。其实编译器和人一样聪明,为了提高效率也会玩省事,如下面的例子:
1 int a = 10;
2 int b = a;
3 int c = a;
编译器扫描了代码发现上面,第一行代码在将10赋给了整形变量a,之后a变量的值没有再发生改变。在后面第二行中,将a变量里的值取出来赋给b变量。在第三行代码里将a变量的值赋给c的时候,因为CPU访问内存速度较慢(看register关键字介绍),编译器为了提高效率,玩了“省事”,直接将10赋给了c。
单从上述代码我们来看是没有问题的,就如同从外包装看生日礼物完好一样。但是,上述代码如果运行在多线程中,在一个线程上下文中没有改变它的值,但是我们不能保证变量的值没有被其它线程改变。就好比是,生日礼物放到其它人那里保存,我们不敢100%保证它里面的东西还完好。当然这种数据不一致的机制不仅仅出现在多线程中,同样在设备的状态寄存器里也会存在。比如:网卡里的某状态寄存器里的值是否为1表示是否有网络数据到达,在当前时刻其值为1,不能代表着下一时刻其值还为1,它的值是由外界条件决定的,编译器肯定不能在这种情况下玩“省事”
为了防止在类似的情况下,编译器玩省事,可以将这些变量声明为volatile,这样,不管它的值有没有变化,每次对其值进行访问时,都会从内存里,寄存器里读取,从而保证数据的一致,做到表里如一。
铁布衫:const
描述:相传C世界中出现了一件极品装备const,它能的出现,让天下所有的刺客,黑客都失业了,在它的保护下,所有的变量都可以完好无损。
作用:const是constant的简写,表示海枯石栏,恒定不变,一旦相伴,永不“心”变。只要一个变量前面用const来修辞,就意味着该变量里的数据可以被访问,不能被修改。我们其实还可以给它起个更雅的名字叫:readonly。
虽然理解起const来相对比较容易理解,但是const不仅仅可以用来修辞基本类型,它还经常用来修辞一些构造类型和指针及其参合体:如数组,指针,指针数组,结构体数组,结构体指针数组等。一旦和这些复杂类型接合起来,还有一定的迷惑性的。我们一一进行分析。
1 const int a = 10;
2 int const a = 10;
3 const int a[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
4 const int *p;
5 int * const p;
6 const struct devices dev[5];
7 struct devices const * dev[5];
看到上面列出的例子,我相信很多朋友都会倒吸一口冷气:想说爱你,不是一件容易的事。不过,我这有两招辨别使用的技巧:
将类型去掉
看const修辞谁,谁就拥有了铁布衫,谁的值就是不能修改的,readonly的。
1. 去掉类型int变成:const a = 10,a拥有了铁布衫,a的值不变。
2. 去掉类型int变成:const a = 10,a拥有了铁布衫,a的值不变,这两个效果一样。
3. 去掉类型int变成:const a[10],a[10] 拥有了铁布衫,a数组里的值不变。
4. const修辞*p,去掉类型int变成:const *p,*p 拥有了铁布衫(下图中空间2),p所指向的空间里的值不变。
5. const修辞p,去掉类型int*变成:const p,指针变量p拥有了铁布衫(下图中空间1),指针变量p里的值不变,也就是说p不能再指向其它地址,但是p所指向的空间里的值可变,如图xxx所示。
图xxx 指针变量与指针变量所指向的空间示意图
6. 去掉类型struct devices变成:const dev[5],dev[5] 拥有了铁布衫,dev[5]数组里的值不变。
7. 这是一个devices结构体类型的指针数组,它拥有5个devices结构体类型指针,每个指针指向一个devices结构体,const修辞*dev[5],去掉类型struct devices变成:const *dev[5],指针数组*dev[5]拥有了铁布衫,指针数组dev中每个元素指向的空间里的值不变
浪里白条:goto
描述:在所有的编程语言里,恐怕没有哪个关键字可以和goto相比,它可以指哪打哪,完全不用去顾忌编码规则,在代码世界里游刃有余,混得代码海洋里的浪里白条美誉,也正是由于其放荡不羁的特性,被编码规则牢牢划死在编程准则不允许之首。
作用:正如其名,go to everywhere,它可以在代码逻辑中任意穿梭,只要给我定义一个靶心(标签),我就可以打破逻辑直接到达,如下面示例。
[cpp] view plaincopyprint?
01.if(网卡未初始化){
02. // 初始化网卡
03.if(初始化出错)
04. goto error;
05.}
06.
07.char * buf = (char*)malloc(20);
08.if(接受网卡数据){
09. if(数据较验错误)
10. goto checkNumError;
11. //写入到buf中
12.}else{
13. goto timeupError;
14.}
15.
16.checkNumError:
17. // 处理较验出错
18. goto freeMem;
19.timeupError:
20. // 处理超时出错
21.freeMem:
22. free(buf);
23.error:
24. // 其它善后处理
if(网卡未初始化){
// 初始化网卡
if(初始化出错)
goto error;
}
char * buf = (char*)malloc(20);
if(接受网卡数据){
if(数据较验错误)
goto checkNumError;
//写入到buf中
}else{
goto timeupError;
}
checkNumError:
// 处理较验出错
goto freeMem;
timeupError:
// 处理超时出错
freeMem:
free(buf);
error:
// 其它善后处理
通过上面的代码可以看出,使用goto关键字,程序逻辑非常的自由,网卡初始化出错时,直接跳到23行执行,第9行,数据较验出错,直接跳到16行,然后处理完后跳到21行,执行buf的内存释放。虽然可以看到代码逻辑很自由,但是还是会发现有点混乱,如果程序员没有足够的代码经验,很容易出现逻辑问题,因此很多派系的编码规范中规定,禁止或尽量不使用goto关键字,很容易让程序员范迷糊。但是在很多场合下,使用goto关键字可以更方便快捷,比如:错误处理时,其实上面的例子就是一个简单的驱动错误处理例子。
使用goto时,请注意:
标签后面的代码会被依次执行,如上述代码18行,如果不使用goto,那么就会去执行19行后面的错误处理代码了。
在含有大量goto语句时,应该按照“先跳后出”的准则去设计逻辑,因为通常在标签处要做一些前面逻辑处理,越在前面声明的变量或内存空间,越应该在最后去释放,如前面的例子。其大概逻辑如下比如:
[cpp] view plaincopyprint?
01.goto error:
02.……
03.goto checkNumError:
04.……
05.goto timeupError:
06.……
07.
08.timeupError:
09.……
10.checkNumError:
11.……
12.error:
乱世枭雄:static与extern
描述:在C程序世界里,不同代码国度以.c文件为国界分隔开来,在单个国家(C源文件)里有不同的函数占山为王,军阀割据,每个C程序世界里只有一个君主main和其首都(main函数体),main通过下传圣旨(参数),调用各种军阀(函数),来掌控整个C程序世界的有序运行。在和谐世界的幌子下,却是别番风景,某军阀(函数)心怀叵测,不想单纯听从于main的指挥与调度,树立了自己的政权旗帜static。static不用听附与main的调度,自己做主,私藏金库(空间)。而main对此却很无奈,因为相对static来说,extern更是让它皇权难保。不同的国家(不同的.c文件)之间通过extern相互私通,传递信息。二者联合作乱,让编程者逻辑混淆。当然,如果编程者连一个国家都没有走出去过(指将所有代码写到一个.c文件里),不能够上升到一个宏观的角度,将不知所云。乱世出枭雄,切听我慢慢道来其中一二。
作用:简单来说static修辞变量,就是指该变量空间独立于函数中的auto变量或叫栈变量(请查看auto关键字章节),static变量空间在内存中的静态区内被分配。如图xxx所示。
图xxx 程序内存分布示意图
在使用static的时候一定要注意以下两点:
1. static变量在程序运行(main启动)之前就已经被分配,它不像是局部变量那样动态在栈上分配的,它在程序彻底退出之后才被释放。
2. static变量有访问权限,在子函数里声明的static变量,只能在该函数内访问,如果static变量在函数体外声明,它的访问权限就是本文件内。
3. static不仅可以修辞变量,还可以用来修辞函数,如果用来修辞函数,和第2条有着相似的意义,表示该函数访问权限限制在本源文件内。
记住以上三点,可以解释很多初学者不明白的问题:
为什么子函数里声明的static变量,每次访问其值都是上一次的结果?答案见要点1。
为什么子函数里的static变量不能在子函数外面访问?答案见要点2。
如何避免不同文件里命名冲突的问题?答案见要点3。
带着上面的理解,再回头理解描述里的小故事:乱世枭雄。
extern是指,当前变量或函数不是在本源文件内声明的,它是外部变量或外部函数,正所谓“外来的和尚会念经”,能很好的体现extern的价值。当我们在本文件里试图引用一个外部声明的全局变量或函数时,可以在其前面加上extern,表示它是外来和尚。
宏观理解:通过上面的分析看来,C程序里,通过函数将功能区分开来,每个函数完成一个功能(这也是为什么函数的英文叫function),而又将一片相关联的功能集合在一个源文件里,这些功能和相关联的功能之间通常要有联系,而这种联系(亦可叫通信)就是通过static和extern进行联系起来的,当然这里面还要有头文件的功劳,关于头文件的解释,后面会单独拿来分析。
常见错误理解:
菜鸟:static表示常量。
你要这么说const关键字哭了。static不表示常量,理解它就从上述3点来理解。
菜鸟:static表示其值会被记录住。
这么说只是片面理解。