关于我的编程语言——C/C++——第四篇（深入1）

ChaoZiLL2024-11-06 9:06

（叠甲：如有侵权请联系，内容都是自己学习的总结，一定不全面，仅当互相交流（轻点骂）我也只是站在巨人肩膀上的一个小卡拉米，已老实，求放过）

字符类型介绍

cpp 复制代码 
char        //字符数据类型
short       //短整型
int         //整形
long        //长整型
long long   //更长的整形
float       //单精度浮点数
double      //双精度浮点数
//C语言有没有字符串类型？

类型的基本归类

整数类型：
cpp 复制代码 
char
 unsigned char
 signed char
short
 unsigned short [int]
 signed short [int]
int
 unsigned int
 signed int
long
 unsigned long [int]
 signed long [int]
浮点数类型：
cpp 复制代码 
float
double
构造类型：
cpp 复制代码 
> 数组类型 [ ]
> 结构体类型 struct
> 枚举类型 enum
> 联合类型 union
指针类型：
cpp 复制代码 
int *pi;
char *pc;
float* pf;
void* pv;
空类型：
cpp 复制代码 
oid 表示空类型（无类型）
通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型。

整型在内存中的储存

变量的创建是要在内存中开辟空间的，空间的大小是根据不同的类型而决定的。

cpp 复制代码 
int a = 10;
int b = -10;

我们知道a会被分配4个字节的空间，那是如何存储的呢？如此说来就必须要介绍一下原码、反码、补码了。计算机中的有符号数有三种表示方法，即原码、反码和补码。

三种表示方式均有符号位和数值位两部分，符号位都是用'0'表示正，用'-1'表示负，而数值位三种表示方法各有不同。

原码

直接将值按照正负规则翻译成二进制即可；

反码

将原码的符号位不变，其他位次按位取反即可；

补码

反码+1就就得到了补码；

正数的原、反、补相同，对于整型来说：数据存放内存中其实存放的是补码。

为啥放反码？

在计算机系统中，数值一律用补码表示和存储，原因在于，使用补码，可以将符号位和数值域统一处理；同时，加法和减法也可以统一处理（CPU只有加法器），此外，补码和原码相互转换，其运算过程是相同的。不需要额外的硬件电路。

瞅瞅内存中的存储是怎么样的吧

对于a和b分别储存的是补码，但是顺序好像有的不对0a和f6（通过十六进制查看）怎么在最前面？这个时候又要介绍一下大小端了。

大小端

什么是大小端？

大端存储，是指数据的低位保存在内存的高地址位，而数据的高位，保存在内存的低地址中；

小端存储，是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位，保存在内存的高地址位；

为什么有大端和小端

为什么会有大小端之分呢？在计算机系统中，我们以字节为单位，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节8bit，但是C语言中除了8bit的char外，还要16bit的short，32位的long。对于位数大于8位的处理器，例如16位处理器，32位处理器，由于寄存器宽度大于一个字节，那么必然存在着一个如果将多个字节安排的问题，这就导致了大小端存储的问题。

如：一个16bit的short型x，在内存中的地址位0x0010，x的值为0x1122,那么0x11为高字节，0x22为低字节，对于大端系统0x11放在地址中，即0x0010中，0x22放在高地址中，即0x0011中，小端模式，小端则是相反的。我们常用的x86结构是小端模式，而keil C51为大端模式。很多ARM，DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择大端模式还是小端模式。

经典例题：判断当前机器的字节序
cpp 复制代码 
#include<stdio.h>

//check1
int check_sys()
{
	int i = 1;
	return (*(char*)&i);
}

//check2
int check_sys()
{
	union
	{
		int i;
		char c;
	}un;
	un.i = 1;
	return un.c;
} 

int main()
{
	int ret = check_sys();
	if (ret == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

浮点数在内存中的储存

浮点数包括：float、double、long double类型。

cpp 复制代码 
int main()
{
	int n = 9;
	float* pFloat = (float*)&n;
	printf("n的值为：%d\n", n);
	printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);
	*pFloat = 9.0;
	printf("num的值为：%d\n", n);
	printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);
	return 0;
}

出现这个结果是因为浮点数的存储模式和整数时是不同的，解读方式自然也不同。

根据国际标准IEEE（电子和电子工程协会）754，任意一个二进制浮点数V可以表示成下面的形式：

1）(-1)^S*M*2^E

2)（-1)^S表示符号位，当S为0时，V为正数；当S为1时，V为负数；

3）M表示有效数字，大于等于1，小于2；

  1. 2^E表示指数位

例：十进制的5.0，写成二进制是101.0，相当于1.01x2^2。那么按照上面V的格式，可以得出S = 0，M = 1.01，E = 2；

十进制的-5.0，写成二进制是-101.0，相当于-1.01x2^2。那么按照上面V的格式，可以得出S = 1，M = 1.01，E = 2；

IEEE 754规定：对于32位的浮点数，最高的1位是符号位S，接着是8位是指数E，剩下的23位有效数字M。

对于64位的浮点数，最高的1位是符号位S，接着是11位是指数E，剩下的52位有效数字M。

IEEE 754 对有效数字M和指数E，还有一些特别规定，1<=M<2，也可以写成1.xxxxxx的形式。IEEE 754还规定，计算机内部保存M时，默认这个数的第一位总是1，因此可以舍去，只保存后面的xxxx部分，比如保存1.01的时候，只保存01，等读取的时候，再把第一位的1加上去，这样做的目的，是节省1位有效数字。以32位浮点数为例，这样就可以留24位有效数字。

对于指数E，情况比较复杂

首先，E是一个无符号整数（unsigned int）这意味着，如果E是8位，它的取值范围是0~255；如果E为11位，它的取值范围为0~2047。但是，我们知道，科学计数法中E可以出现负数，所以IEEE 754规定，存入内存时E的真实值必须加上一个中间数，对于8位的E，这个中间数是127；对于11位的E，这个中间数是1023.比如，2^10的E是10，所以保存为32位浮点数时，必须保存为10+127，10001001。

E不全为0或不全为1

这时，浮点数就采用下面的规则表示，即指数 E 的计算值减去 127 （或 1023 ），得到真实值，再将有效数字 M 前 加上第一位的1 。 比如： 0.5 （ 1/2 ）的二进制形式为 0.1 ，由于规定正数部分必须为 1 ，即将小数点右移 1 位， 则为1.0*2^(-1) ，其阶码为 -1+127=126 ，表示为 01111110 ，而尾数 1.0 去掉整数部分为 0 ，补齐 0 到 23 位 00000000000000000000000，则其二进制表示形式为 :

cpp 复制代码 
0 01111110 00000000000000000000000
E全为0

这时，浮点数的指数E等于1-127（或者1-1023）即为真实值，有效数字M不再加上第一位的1，而是还原为0.xxxxx的小数，这样做是为了表示正负0，以及接近0的很小的数字；

E全为1

这时，如果有效数字M全为0,表示无穷大（正负取决于符号位S）；

这样就能够介绍上面的现象了，整数9的二进制

cpp 复制代码 
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001

如果以浮点数的形式解读，M的值为全0，结果则为0；

浮点数9.0的二进制

cpp 复制代码 
0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000

以整数的形式解读，按照原、反、补的原则正好是1091567616；

指针的进阶

字符指针（char *）

一般使用

cpp 复制代码 
int main()
{
    char ch = 'w';
    char *pc = &ch;
    *pc = 'w';
    return 0;
}

int main()
{
    char* pstr = "hello world.";//这里是把一个字符串放到pstr指针变量里了吗？
    printf("%s\n", pstr);
    return 0;
}

代码char* pstr = "hello world ."；不是将字符串整体放入到字符指针之中，本质是把字符串"hello world ."首字母的地址放到了pstr中。即将h的地址存放到指针变量中。

经典例题：
cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
	char str1[] = "hello world.";
	char str2[] = "hello world.";
	char* str3 = "hello world.";
	char* str4 = "hello world.";
	if (str1 == str2)
		printf("str1 and str2 are same\n");
	else
		printf("str1 and str2 are not same\n");

	if (str3 == str4)
		printf("str3 and str4 are same\n");
	else
		printf("str3 and str4 are not same\n");

	return 0;
}

这里str3和str4指向的是同一个常量字符串，C/C++会把常量字符串存储到单独的一个内存区域。当几个指针。指向同一个字符串的时候，它们实际上会指向同一块内存。但是相同的常量字符串去初始化不同的数组的时候会开辟出不同的内存块，所以str1和str2不同，str3和str4不同。

数组指针（这是指针）

下面哪一个是指针？

cpp 复制代码 
int *p1[10];
int (*p2)[10];
//p1, p2分别是什么？

解答：int (*p2) [10] p先和*结合，说明p是一个指针变量，然后指针指向的是一个大小为10个整数的数组，所以p是一个指针，指向一个数组，叫数组指针。

注：[ ]的优先级要高于*的，所以必须 加上（）来保证p先和*结合。

&数组名和数组名

对于下面数组

cpp 复制代码 
int arr[10];

我们知道arr是数组名，数组名表示首元素的地址。那&arr数组名到底是啥？

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
    int arr[10] = {0};
    printf("%p\n", arr);
    printf("%p\n", &arr);
    return 0;
}

打印出来是一样的，再看

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[2] = { 0 };
	printf("arr = %p\n", arr);
	printf("&arr= %p\n", &arr);
	printf("arr+1 = %p\n", arr + 1);
	printf("&arr+1= %p\n", &arr + 1);
	return 0;
}

结论：其实&arr和arr，虽然值是一致的，但是意义是不同的，实际上&arr表示的是整个数组的地址，而不是数组首元素的地址。&arr+1，跳过的是整个数组， &arr与&arr+1相差8。

数组指针的使用

例1：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 };
	int(*p)[10] = &arr;//把数组arr的地址赋值给数组指针变量p
	//但是我们一般很少这样写代码
	return 0;
}

例2：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
void print_arr1(int arr[3][5], int row, int col)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < row; i++)
	{
		for (int j = 0; j < col; j++)
		{
			printf("%d ", arr[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
    printf("\n");
}
void print_arr2(int(*arr)[5], int row, int col)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < row; i++)
	{
		for (int j = 0; j < col; j++)
		{
			printf("%d ", arr[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
}
int main()
{
	int arr[3][5] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	print_arr1(arr, 3, 5);
	//数组名arr，表示首元素的地址
	//但是二维数组的首元素是二维数组的第一行
	//所以这里传递的arr，其实相当于第一行的地址，是一维数组的地址
	//可以数组指针来接收
	print_arr2(arr, 3, 5);
	return 0;
}

数组参数、指针参数

一维数组传参
cpp 复制代码 
#include <stdio.h>

void test(int* arr)
{}

void test2(int** arr)
{}
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	int* arr2[20] = { 0 };
	test(arr);
	test2(arr2);
}
二维数组传参
cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
void test(int arr[3][5])//ok？
{}
void test(int arr[][5])//ok？
{}
//总结：二维数组传参，函数形参的设计只能省略第一个[]的数字。
//因为对一个二维数组，可以不知道有多少行，但是必须知道一行多少元素。
//这样才方便运算。

void test(int(*arr)[5])//ok？
{}

int main()
{
	int arr[3][5] = { 0 };
	test(arr);
}
一级指针传参
cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
void print(int* p, int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d\n", *(p + i));
	}
}
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	int* p = arr;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	//一级指针p，传给函数
	print(p, sz);
	return 0;
}
二级指针传参
cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
void test(int** ptr)
{
	printf("num = %d\n", **ptr);
}
int main()
{
	int n = 10;
	int* p = &n;
	int** pp = &p;
	test(pp);
	test(&p);
	return 0;
}
函数指针

先看为敬

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
void test()
{
	printf("hehe\n");
}
int main()
{
	printf("%p\n", test);
	printf("%p\n", &test);
	return 0;
}

输出的是两个地址，这两个地址是test函数的地址，那我们的函数的地址想要保存起来，怎么保存？

cpp 复制代码 
void test()
{
     printf("hehe\n");
}
//下面pfun1和pfun2哪个有能力存放test函数的地址？
void (*pfun1)();
void *pfun2();

pfun1可以存放，pfun1先和*结合，说明pfun1是指针，指针指向的是一个函数，指向的函数无参数，返回值类型为void。

函数指针数组
函数指针数组的定义
cpp 复制代码 
int (*parr[])();

parr先和[ ]结合，说明parr是数组，数组的内容是 int (*)()类型的函数指针。

函数指针数组的用途：转移表

使用常规思路
cpp 复制代码 
#include<stdio.h>
int main()
{
	int x, y;
	int input = 1;
	int ret = 0;
	do
	{
		printf("*************************\n");
		printf(" 1:add           2:sub \n");
		printf(" 3:mul           4:div \n");
		printf("*************************\n");
		printf("请选择：");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = add(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 2:
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = sub(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 3:
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = mul(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 4:
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = div(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 0:
			printf("退出程序\n");
			break;
		default:
			printf("选择错误\n");
			break;
		}
	} while (input);

	return 0;
}
使用函数指针数组
cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
int add(int a, int b)
{
	return a + b;
}
int sub(int a, int b)
{
	return a - b;
}
int mul(int a, int b)
{
	return a * b;
}
int div(int a, int b)
{
	return a / b;
}
int main()
{
	int x, y;
	int input = 1;
	int ret = 0;
	int(*p[5])(int x, int y) = { 0, add, sub, mul, div }; //转移表
	while (input)
	{
		printf("*************************\n");
		printf(" 1:add           2:sub \n");
		printf(" 3:mul           4:div \n");
		printf("*************************\n");
		printf("请选择：");
		scanf("%d", &input);
		if ((input <= 4 && input >= 1))
		{
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = (*p[input])(x, y);
		}
		else
			printf("输入有误\n");
		printf("ret = %d\n", ret);
	}
	return 0;
}
指向函数指针数组的指针
cpp 复制代码 
#include<stdio.h>
void test(const char* str)
{
	printf("%s\n", str);
}
int main()
{
	//函数指针pfun
	void (*pfun)(const char*) = test;
	//函数指针的数组pfunArr
void (*pfunArr[5])(const char* str);
pfunArr[0] = test;
//指向函数指针数组pfunArr的指针ppfunArr
void (*(*ppfunArr)[10])(const char*) = &pfunArr;
return 0;
}

回调函数

回调函数是通过函数指针调用的函数，如果你把函数的指针作为参数传递给另外一个函数，当这个指针被用来调用其所指向的函数时，我们就可以说这时回调函数。回调函数不由该函数的实现方直接调用，而是在特定的事件或条件发生时由另外的一方调用，用于对该事件或条件进行响应。

使用回调函数，模拟实现qsort（采用冒泡排序的方式）

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
int int_cmp(const void* p1, const void* p2)
{
	return (*(int*)p1 - *(int*)p2);
}
void _swap(void* p1, void* p2, int size)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < size; i++)
	{
		char tmp = *((char*)p1 + i);
		*((char*)p1 + i) = *((char*)p2 + i);
		*((char*)p2 + i) = tmp;
	}
}
void bubble(void* base, int count, int size, int(*cmp)(void*, void*))
{
	int i = 0;
	int j = 0;
	for (i = 0; i < count - 1; i++)
	{
		for (j = 0; j < count - i - 1; j++)
		{
			if (cmp((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size) > 0)
			{
				_swap((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size, size);
			}
		}
	}
}
int main()
{
	int arr[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };
	//char *arr[] = {"aaaa","dddd","cccc","bbbb"};
	int i = 0;
	bubble(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof(int), int_cmp);
	for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
	return 0;
}

over ，see you next time!

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