这本书分为11章,比较有趣也是吸引我的主要还是数组,指针以及声明的那几章节。因为我自己的背景是偏硬件的,所以对于内存等偏硬件的章节并不是那么感兴趣。因此在笔记上我也会更侧重前者。本篇文章是前3章的读书笔记,我准备通过2篇文章来完成整本书的读书笔记。
第一章:C穿越时空的迷雾
这章主要是介绍C语言的历史以及C语言的各种规范。在1.9节中,文中给出了一段小代码:
foo(const char **p){}
main(int argc, char **argv)
{
foo(argv)
}
这段代码在编译过程中会有warning,warning的大致意思就是参数与原型不匹配。为什么不匹配?因为形参是 const
,而实参却没有 const
。
参数的传递类似于赋值语句,要使其没有warning,必须满足这个条件:左右两边的操作数都是指向有/无限定符的相容类型的指针,并且左边的操作数必须包含右边操作数全部的限定符。作者觉得这句话不够直观,因此他给出了一个例子:
char *cp;
const char *ccp;
ccp = cp;
左操作数是指向没有限定符的指向 char
类型的指针 cp
;而右操作数则是指向有 const
限定符的指向 char
类型的指针 ccp
。也就是说左右操作数都指向 char
类型的指针,只是左边指向的 char
还有 const
这个限定符,并且这个限定符是修饰 char
的。因此满足上面这个条件,所以这么写是没有warning的。
回到有warning的这个例子,实参是 const char **p
,形参是 char **argv
,实参指向 const char *p
,行参指向 char *argv
。因为 const char *p
和 char *argv
不相容,因此会出现这个warning。
之前我一直没明白为什么为什么 const char *p
和 char *argv
不相容而 const char
和 char
确是相容的。后来仔细想了想,这应该是和 const
修饰指针有关。 我们先来看看下面这两种指针的区别:
/* p的值可以改变,而p所指向空间的值不能改变 */
const char *p
/* p的值不能改变,而p所指向空间的值可以改变 */
char *const p
从这里我们可以看出,const char *p
并不是指指针的值不能修改(也就是说 const
并不是修饰指针的),而是指指针所指的空间是 const
的。因此 const char *p
和 char *argv
并不相容。我有一个未验证的猜想,如果将 const char *p
换为 char *const p
,也许这里就不会报错了,因为除去限定符,他们就是完全一样的指针。
1.10主要讨论了有符号数和无符号数以及隐式类型转化。对于有无符号数而言,当我们对其进行混合操作时,有符号数都会默认转换为无符号数,这很容易产生bug(尤其是比较语句中),因此我们要尽量避免混合使用它们。
第二章:这不是bug,而是语言特性
这一章节讲了C语言一些可能引起bug的特性。
switch
语句忘写break
很容易会造成fall through。虽然有时候我们刻意不加break
,但这么做的时候一定要小心,否则很容易出错。对于C语言中的运算符,有些在不同上下文中会有不同的意义(重载),比如
\*
和&
符号。*
既可以表示乘号,也可以用于对指针取值。&
既可以作为位运算符,也可以作为取地址操作符。除了可能引起歧义外,运算符的优先级也很容易造成bug。比如
int *ap[]
,由于[]
的优先级要高于*
,所以ap
是一个元素为int *
的数组,而不是一个指向int类型数组的指针。书中给了一个很好地建议:除了加减乘除外,当涉及其它运算符时一律加上括号。
除此之外,对于X(a) = Y(b) + Z(e) * H(d)这样的表达式,我们并不能确认各个函数哪个先完成,哪个后完成。也就是说Y(b),Z(e)和H(d)可能在任意时刻返回,我们唯一确定的就是当其都返回后,乘法先运算,加法后运算。因此,如果这些表达式有相互依赖关系,我们就不能再这样写了。函数是不能返回一个指向局部变量的指针(或者数组)的。书中给了一个例子:
char *localized_time(char * filename)
{
char buffer[120];
/* 对这个buffer进行各种处理 */
...
return buffer;
}
因为 buffer
是一个局部变量,当这个函数结束时,buffer
所指向的空间已经被系统所收回(销毁),我们并不能知道此时该空间存储的内容。因此即使我们能得到这个空间的地址,我们也不能得到我们想要得到的数据了。要想得到正确的返回值,书中给出了几种解决方案,比如使用全局变量(包括 static
),比如手动分配空间等。
第三章:分析C语言的声明
这一章是主要讲的是如何读懂C语言的声明。C语言的可以很简单也可以很复杂,对于简单的声明我们根本不需要花时间去分析。但对于复杂的声明,往往对于初学者来说是一场噩梦。(在《C缺陷与陷阱》这本书中,作者也花了很大的篇幅来讲解C语言的声明)
作者用一个例子来讲解如何读C语言的声明:
char *const *(*next)()
如果之前没有遇到过类似的声明,你肯定会觉得无从下手。作者给出了一个一般性的方法来读懂这些复杂的声明:
/*
A 声明从它的名字开始读取,然后按照优先级顺序依次读取;
B 优先级从高到低依次是:
B.1 声明中被括号括起来的那部分;
B.2 后缀操作符:
括号()表示这是一个函数,而
放括号[]表示这是一个数组;
B.3 前缀操作符:星号*表示这是一个“指向...的指针”;
C 如果const和(或)volatile关键字的后面紧跟类型说明符(如int,long等),那么它作用于类型说明符。在其他情况下,它作用于关键字左边紧邻的指针星号。
*/
下面我们就用这个方法来读懂这个复杂的声明:
- 首先,名字是
next
,并且其被括号括起来。 - 然后我们看括号外的那部分,其前缀是
*
,后缀是()
。因为()
优先级高于*
,因此可以判断next
是一个函数指针,其指向一个返回...的函数。 - 看完后缀我们再看前缀,前缀是
*
,因此可以知道这个函数是返回一个...类型的指针。 - 再看前面的
char *const
,我们知道该函数返回的指针类型是指向char
的常量指针。
除了这个例子,书中还给出了另外一个例子:
char *(*c[10])(int **p)
我们再来看看怎么读懂这个声明:
- 名字是
c
。 - 它是一个数组。
- 数组的元素是函数指针。
- 这个函数的参数是
int **p
。 - 这个函数的返回类型的
char *
。
因此,这个语句声明了一个数组,数组中的元素是指向返回值为char指针,参数为 int **p
的函数指针。
相对于这两个例子而言,《C缺陷与陷阱》中的那个例子更复杂,如果想了解的话可以翻阅我的另外一篇文章C缺陷与陷阱读书笔记。
对于复杂的声明,使用 typeof
往往是一个很好的方。
书中给了一个例子:
void (*signal(int sig, void(* func)(int)))(int);
signal
是一个函数,这个函数返回一个 void (* )(int)
类型的函数指针。它的参数,一个是 int
类型,另一个是 void(* )(int)
类型的函数指针。直接分析这个声明是需要花一番功夫的,但如果我们使用 typoof
,这个声明就会很容易理解了:
typeof void (* p_func)(int);
p_func signal(int sig, p_func);
typeof
和 define
都可以用于定义数据类型,但它们有两个很大的区别,第一,define
后的数据类型可以用其他数据类型进行扩展,但 typedef
就不行;第二,typedef
能保证在连续变量的声明中,所有变量类型保持一致,而 define
不能。
/* 第一个区别 */
#define apple int
typedef int orange;
/* 这个没问题 */
unsigned apple i;
/* 这个会报错 */
unsigned orange j;
/* 第二个区别 */
#define apple int *
typedef int * orange;
/* int * i, j - i是指针而j是int */
apple i, j;
/* x和y都是指针 */
orange x, y;