c語言學習7

函數傳參
1、函數中定義的變數屬於該函數，出了該函數就不能再被別的函數直接使用
2、實參與形參之間是以賦值的方式進行傳遞數據的，並且是單向值傳遞
3、return語句其實是把返回值數據放入公共區域記憶體中(調用者和被調用者都可以訪問)，調用者會從該區域獲取返回值；如果不寫return語句，該區域會是一個隨機的垃圾數據，調用者也能拿到返回值但是無意義。
4、數組作為函數的參數傳遞時，數組的長度會丟失，需要額外增加一個變數把數組的長度傳遞過去
void func(int arr[],int len);
int arr[10];
func(arr,10)
5、數組作為參數傳遞時，是"址傳遞"，相當於調用者與函數共用數組
練習1：實現一個函數，找出數組中的最大值
練習2：實現一個函數，對數組進行排序
練習3：實現一個函數，查找數組中是否存在某個值，如果存在返回該數值在數組中的下標

設計函數的準則：
1、一般一個函數最好不要超過50行，確保一個函數只負責完成一項功能，降低出錯概率，提高可讀性
2、數據一般要由調用者提供，只把結果返回給調用者，確保函數的通用性
3、考慮調用者提供的非法數據，可以先判斷後使用，也可以通過註釋或說明來寫明情況，提高函數的健壯性

進程映像：
程式：存儲在磁碟上的可執行文件(二進位文件、腳本文件)
進程：正在系統中運行的程式
進程映像：進程的記憶體分佈情況 //註意：在記憶體中，從地址到高地址依次是：text、data、bss、heap、stack（其他映像都是從低地址往高地址走，而stack是從高地址往低地址走的，
//這樣的原因是：1、空間利用率：設計使得堆和棧可以動態地使用剩餘的記憶體
//2、防止衝突：防止相互覆蓋溢出
//3、安全性：棧的增長方向通常是向下的，這是因為大多數系統中的棧是用來存儲函數調用和局部變數的，這些數據的生命周期短且易變。
//如果棧向上增長，那麼棧溢出可能會覆蓋到靜態數據或者程式代碼，這會帶來安全性問題。）
text 代碼段：(代碼段+只讀段)
存儲的是二進位指令、常量，許可權是只讀，如果強制修改會產生段錯誤
data 數據段：
初始化的全局變數、初始化過的靜態局部變數
bss 靜態數據段：
未初始化的全局變數、未初始化的靜態局部變數（//需要註意的是這兩種變數初始化的值為0時，也是存儲在bss段中的）
在該段記憶體中的數據在程式開始前會自動清理為0
stack 棧：
局部變數和塊變數，會隨著程式的運行不斷地申請、釋放，由操作系統管理，使用方便，記憶體小
heap 堆：
該段記憶體由程式員手動管理，使用麻煩，足夠大

局部變數和全局變數：
全局變數：定義在函數外的變數
存儲位置：data(初始化) 或者 bss(未初始化)
生命周期：程式開始到程式結束
使用範圍：程式的任意位置都可以使用
局部變數：定義在函數內的變數
存儲位置：stack 棧記憶體
生命周期：從函數開始到函數結束
使用範圍：只能在該函數內使用
塊變數：定義在if/for/while等語句塊內的變數
存儲位置：stack 棧記憶體
生命周期：從語句塊開始到語句塊結束
使用範圍：只能在語句內使用

註意：同名的局部變數會屏蔽同名的全局變數
    同名的塊變數會屏蔽同名的全局、局部變數
    因此建議全局變數首字母大寫，局部變數全部小寫

類型限定符：
auto
用於定義自動申請、自動釋放的變數(局部變數)，不加就代表加了
註意：在C11語法標準中用於自動類型識別
auto num = 10; //int
auto num = 3.13;//double
註意：不用用它修飾全局變數
extern
用於聲明外部變數，意思是告訴編譯器此變數在程式的其他地方已經定義了，先讓程式通過編譯，如果在鏈接時找不到該變數依然會報錯
不建議在extern時賦值，它只是聲明

static
   改變存儲位置：
        改變局部變數的存儲位置，由stack改為data(初始化)或者bss(未初始化)
   延長生命周期：
        延長局部變數的生命周期，直到程式結束才釋放
   限製作用範圍： 
        限制全局變數、函數的使用範圍，限制只能在本文件內使用
        註意：使用static修飾全局變數，可以防止該變數被別的文件使用，以及防止命名衝突

const
    "保護"變數的值不被顯式地修改
    註意：如果通過記憶體進行修改，還是可以改的
    註意：使用const修飾data段數據，那麼該數據會存儲到text段中，如果強制修改會段錯誤

volatile
    C編譯器會對普通變數的取值進行"取值優化"，只要在使用變數過程中該變數沒有顯式改變，那麼編譯器會直接使用上一次的結果，而不會每次都去記憶體讀取數據
    加上volatile修飾，讓編譯器不要對該變數進行"取值優化"
    一般在驅動編程、硬體編程、多線程編程時使用
    volatile int num = 10;
    if(num == num)
    {
        //  可能為假
    }

register
    存儲介質：
        硬碟->記憶體->高級緩存->寄存器->CPU
    申請把變數的存儲介質由記憶體改為寄存器，但是由於寄存器數量有限，不一定百分百成功
    註意：寄存器變數不能取地址

typedef
    類型重定義
    在定義變數前，加上typedef，那麼原本的變數名就變成了這種數據類型，可以像數據類型一樣定義變數
    typedef int num;
    num n1;

討論：關於typedef和巨集定義的區別
    例：
        typedef int INT
        INT n1;
        #define INT int 
        INT n1; //以上這兩個其實在使用時是效果一樣的，一個類型重定義，一個是巨集替換。

    例：
        typedef int* INTP 
        INTP p1,p2,p3;
        define INTP int*
        INT p1,p2,p3;這次兩個是有區別的，因為上面的那個還是定義了三個指針，但是第二個變成了int *p1,p2,p3;這樣只是定義了一個p1指針，p2和p3是整型
        一、什麼是指針
指針是一種特殊的數據類型，使用它可以定義指針變數，指針變數中存儲的是整型數據，該數據代表了記憶體的編號(地址)，可以通過這個編號訪問到對應的記憶體

二、為什麼要使用指針
1、函數之間記憶體是相互獨立的，但有時候需要函數之間共用變數
普通傳參是單向值傳遞
全局變數容易命名衝突
使用數組還需要額外傳遞長度
雖然函數之間記憶體空間和命名空間是相互獨立的，但是地址空間是同一個，所以使用指針可以解決這個問題

2、由於函數之間普通變數是單向值傳遞(拷貝)，因此對於一些位元組數比較多的變數，值傳遞的效率很低，如果傳遞的是地址只需要4(32位)\8(64位)位元組，可以提高傳參效率

3、堆記憶體無法取名字，它不像data、bss、stack這些可以讓變數名與對應的記憶體建立聯繫，只能使用指針變數記錄堆記憶體的地址從而使用堆記憶體

三、如何使用指針
定義：
類型名* 變數名_p;
1、指針變數與普通變數的用法有很大區別，建議在取名時以p結尾加以區分
2、指針變數的類型表示它存儲的是什麼類型變數的地址，它決定了通過該指針變數能夠連續訪問的位元組數
3、一個只能定義一個指針變數
int a,b,c; // a是指針變數，bc是int類型變數
int p1,p2,*p3; //p1p2p3都是指針變數
4、指針變數與普通變數一樣，預設初始值是隨機的，一般初始化為NULL

2、賦值
    變數名_p = 地址;    //必須是有許可權且有意義的記憶體地址
        棧記憶體：    int num;int* p; 
            p = #
        堆記憶體：
            p = malloc(4);
    
3、解引用
    *變數名_p;
        *p = 10;
        printf("%d",*p);
    通過該指針變數中存儲的記憶體編號去訪問對應的記憶體，具體連續訪問的位元組數由該指針類型決定
    註意：該過程可能會產生段錯誤，根源是該指針變數中存儲的是非法記憶體地址

四、使用指針需要註意的問題
空指針：值為NULL的指針變數叫做空指針，如果對空指針解引用就會產生段錯誤
NULL一般用於初始化指針變數
NULL是一種錯誤標誌，如果一個函數的返回值類型是指針類型時，該函數執行出錯則可以返回NULL
NULL可以被判斷 if(NULL == p) if(!p)
註意：絕大多數系統中NULL就是0，個別系統中是1
如何避免空指針帶來的段錯誤？
當使用來歷不明的指針前一定要先做判斷
1、當函數的返回值是指針類型，獲取後先判斷後使用
2、當你函數的參數是指針時，別人可能會傳空指針，使用前先判斷

野指針：指向不確定的記憶體空間的指針叫做野指針
    對野指針解引用有什麼後果：
        1、一切正常
        2、段錯誤
        3、臟數據
    野指針比空指針危害更大，因為它無法判斷出來，並且它的問題可能是隱藏性的短時間內不暴露而已
    所有的野指針都是程式員自己製造
    如何避免產生野指針：
        1、定義指針變數時一定要初始化
        2、函數不要返回局部變數(棧記憶體)的地址
        3、當指針所指向的記憶體被釋放後，指針變數要及時置空
            int* p = malloc(4);
            free(p);
            p = NULL;

五、指針的運算
指針變數中存儲的是整數，理論上整形數據可以使用的運算符它都可以使用，但是絕大多數運算都無意義
指針 + n <=> 指針+指針類型位元組數n 前進了n個元素
指針 - n <=> 指針-指針類型位元組數n 後退了n個元素
運算後得到的結果依然是一個臨時的指針
指針 - 指針 <=> (指針-指針)/類型位元組數 計算出兩個指針變數之間間隔了多少個指針元素個數
必須類型相同的指針才可以相減

六、const與指針
就近原則：看const右邊先跟著的是*(記憶體) 還是 p(指向)

const int* p;   保護指針所指向的記憶體數據不能修改
int const *p;   同上
int* const p;   保護指針的指向不能修改
const int* const p; 保護指針指向的記憶體和指向都不能修改
int const * const p; 同上
當我們為了提高傳參效率而使用指針時，傳參效率提高了，但是變數共用後有被修改的風險，因此配合const可以進行保護

七、指針數組與數組指針
指針數組：
就是由指針組成的數組，它的成員都是類型相同的指針變數
類型* arr[長度] = {};
int* arr[10];
數組指針：
專門指向數組的指針
類型 (arrp)[長度];
int (arrp)[10];
含義：arrp是一個專門指向類型為int，長度為10的數組的指針
當使用堆記憶體的二維數組時會使用它倆

八、指針與數組名
數組名是一種特殊的"指針"，它與數組在記憶體中的首地址之間存在映射關係，它沒有自己的存儲空間，數組名是常量，不能修改它所代表的值
&arr[0] == &arr == arr
指針變數有自己的存儲空間，它與記憶體之間是指向關係，如果它存儲了數組的首地址時，那麼指針可以當做數組使用，同時數組名也可以當做指針使用
int* p = arr;
p[i] == *(p+i)
arr[i] == *(arr+i)

九、二級指針
二級指針就是指向指針的指針，裡面存儲的是指針變數的地址
定義：
類型名** 變數名_pp;
賦值：
變數名_pp = &指針變數;
解引用：
*變數名_pp == 指針變數;
**變數名_pp == *指針變數 == 數據