C 语言知识点思维导图

期末复习必备！一张思维导图带你复习C语言知识点，期末考试拿下高分！按照各个章节的内容总结整门课程的重点内容，让你期末复习更轻松！喜欢请点赞收藏！关注我，能持续获取优质导图哦。

C 语言

• 数据类型：
  • 整数类型（signed & unsigned）
    • char （字符型）
      • 1 字节（32&64）
      • 有符号范围： -2^7 ~ 2^7-1 （-128 ~ 127）
      • 无符号范围：0 ~ 2^8 - 1 （0~255）
    • short （短整型）
      • 2 字节（32&64）
      • 有符号范围： -2^15 ~ 2^15-1 （-32768 ~ 32767）
      • 无符号范围：0 ~ 2^16 - 1 （0~65535）
    • int （整型）
      • 4 字节（32&64）
      • 有符号范围： -2^31 ~ 2^31-1
      • 无符号范围：0 ~ 2^32 - 1
    • long int
      • 32位：4
      • 64位：8
    • long long
      • 8 字节（32&64）
      • 有符号范围： -2^63 ~ 2^63-1
      • 无符号范围：0 ~ 2^64 - 1
  • 浮点类型
    • float
      • 存储大小：4 字节
      • 值范围：1.2E-38 到 3.4E+38
      • 精度：6 位小数
    • double
      • 存储大小：8 字节
      • 值范围：2.3E-308 到 1.7E+308
      • 精度：15 位小数
    • long double
      • 存储大小：16 字节
      • 值范围：3.4E-4932 到 1.1E+4932
      • 精度：19 位小数
  • 指针类型
  • bool （布尔类型）
  • void 类型
    • 函数返回为空
      • C 中有各种函数都不返回值，或者您可以说它们返回空。不返回值的函数的返回类型为空。例如 void exit (int status);
    • 函数参数为空
      • C 中有各种函数不接受任何参数。不带参数的函数可以接受一个 void。例如 int rand(void);
    • 指针指向 void
      • 类型为 void * 的指针代表对象的地址，而不是类型。例如，内存分配函数 void *malloc( size_t size ); 返回指向 void 的指针，可以转换为任何数据类型。
  • 构造类型
    • 数组类型
      • eg: int arr[]
    • 结构体类型（struct）
      • struct 语句的格式
        • struct tag { member-list member-list member-list ... } variable-list ;
          • tag 是结构体标签。
          • member-list 是标准的变量定义，比如 int i; 或者 float f，或者其他有效的变量定义。
          • variable-list 结构变量，定义在结构的末尾，最后一个分号之前，您可以指定一个或多个结构变量。
      • 成员：
        • C 编程中另一种用户自定义的可用的数据类型，它允许您存储不同类型的数据项。
        • 标量、数组、指针、或者其他结构体
      • 访问结构成员
        • 成员访问运算符（.）
    • 枚举类型（enum）
      • 枚举语法定义格式为
        • enum　枚举名　{枚举元素1,枚举元素2,……};
      • 特点：
        • ｛｝中变量取值默认从0开始，依次加1（如果变量中有赋值，则按照该值，依次增加，之前的不变）
      • 结构体内存对齐规则：
        • 1、第一个成员在结构体偏移量为0的位置
        • 2、其他成员需要对齐到自身对齐数的整数倍地址处（对齐数 = 编译器默认值（32&64）与该成员大小的较小值）
        • 3、结构体总大小是所有成员最大对齐数的整数倍（eg: double 对齐数为8，总大小就是8的倍数）
        • 4、如果嵌套结构体，嵌套结构体对齐到自己最大对齐整数倍处（结构体整体大小是（两个结构体成员）最大对齐数的整数倍）
      • 对齐的原因和作用：
        • 不同硬件平台对存储空间的处理上存在很大的不同。某些平台对特定类型的数据只能从特定地址开始存取，而不允许其在内存中任意存放
        • 如果不按照平台要求对数据存放进行对齐，会带来存取效率上的损失。
          • 比如32位的Intel处理器通过总线访问(包括读和写)内存数据。每个总线周期从偶地址开始访问32位内存数据，内存数据以字节为单位存放。如果一个32位的数据没有存放在4字节整除的内存地址处，那么处理器就需要2个总线周期对其进行访问，显然访问效率下降很多。
      • 更多对齐问题详解可参考：
        • https://www.cnblogs.com/clover-toeic/p/3853132.html
    • 联合类型（union）
      • union 语句的格式
        • union [union tag] { member definition; member definition; ... member definition; } [one or more union variables];
      • union 与 struct的区别：
        • 联合（union）：共用体变量所占的内存长度等于最长的成员变量的长度。成员共用一块空间
        • 结构体（struct）：结构体变量所占内存长度是各成员占的内存长度之和。每个成员分别占有其自己的内存单元。
      • 特点：
        • 1、联合体的大小至少是最大成员的大小
        • 2、当最大成员大小不是最大对齐数整数倍时，要对齐到对齐的整数倍
        • 3、联合的成员在某一时刻只有当前的成员是有效的
        • 4、可用于判断大小端
• 操作符和表达式：
  • 算术运算符：
    • （ + - * / % ++ -- ）
      • % 两个操作数必须为整数
  • 关系运算符：
    • （ == != > < >= <= ）
  • 逻辑运算符：
    • （ && || ! ）
  • 位运算符：
    • （ & （按位与） |（按位或） ^（按位异或） ~（按位取反））
    • >> ：二进制右移运算符。将一个数的各二进制位全部右移若干位，正数左补0，负数左补1，右边丢弃。
  • 赋值运算符：
    • （ = += -= *= /= %= <<= >>= &= ^= |= ）
  • 条件运算符：
    • exp1 ? exp2 : exp3 （如果exp1成了，则执行exp2，否则执行exp3）
  • 逗号表达式：
    • 又称为“顺序求值运算符”一般形式为 表达式1，表达式2
    • 逗号表达式的求解过程是：先求解表达式1，再求解表达式2。整个逗号表达式的值是表达式2的值。
  • 指针运算符（* &）
    • 不能对空指针进行 解引用 ++ -- 操作
  • 表达式求值：
    • 1、隐式类型转换
    • 2、算术转换
  • 操作符的属性：
    • 1、操作符的优先级
    • 2、操作符的结合性
    • 3、是否控制求值顺序
• 32个关键字：
  • 关于数据类型的关键字
    • char int long short double float signed unsigned struct enum union void
  • 关于控制语句的关键字
    • 循环语句
      • for do while
    • 条件判断语句
      • if else switch case default
    • 跳转语句
      • goto continue break return
  • 关于存储类型的关键字
    • auto extern register static
  • 其它一些关键字
    • const sizeof typedef volatile
  • 部分关键字说明
    • const ：
      • 可参看：C语言中const关键字的用法
        • https://blog.csdn.net/xingjiarong/article/details/47282255
      • 优点
        • 1、预编译指令只是对值进行简单的替换，不能进行类型检查
        • 2、可以保护被修饰的东西，防止意外修改，增强程序的健壮性
        • 3、编译器通常不为普通const常量分配存储空间，而是将它们保存在符号表中，这使得它成为一个编译期间的常量，没有了存储与读内存的操作，使得它的效率也很高。
      • 用法
        • 1、修饰局部变量
        • 2、常量指针与指针常量
        • 3、修饰函数的参数
        • 4、修饰函数的返回值
        • 5、修饰全局变量
    • extern
      • 声明变量是在其他文件正声明（也可以看做是引用变量），一般也需要经常使用，因为在C语言里面，全局变量和函数都是默认extern的属性
      • extern "C"{}修饰
    • static
      • a、当我们把一个全局变量声明为static时：只有它的作用范围变为本源文件，也就是属性由external变为internal，其它不变；
      • b、当我们把函数声明为static时：它的作用范围变为本源文件，也就是属性由external变为internal；
      • c、当我们把局部变量声明为static时：默认初始化值为0，并且只在第一次定义时初始化；内存存储区域不再是栈，而是在静态存储区；生命周期不再是所在函数，而是整个进程；其它不变。
  • 更多关键字说明参看：
    • https://www.cnblogs.com/whc-uestc/p/4694223.html
• 语句：
  • 分支语句
    • if 语句
      • else与最近邻的if相匹配
    • switch 语句
      • 每一个case语句后面的break不能省（除非特殊情况）
      • 如果case都不满足，则执行default语句
    • goto语句
      • break 只能从内层循环中跳出到上一层循环
      • goto 可以跳转一层或者多层循环
  • 循环语句
    • for 循环
      • 注意边界问题（通常 左闭右开）
    • while 循环
      • while()括号中的条件是：满足条件则执行，不满足退出循环
    • do...while 循环
      • 与while 语句相同）（但 先执行语句，再判断，循环必定会被执行一次）
• 内存分配：
  • 更多参看 ：
    • https://www.jianshu.com/p/b2380e47d005
    • https://www.jianshu.com/p/ccb337572498
    • 推荐看下 作者写了两篇 内存管理基础 和 内存管理深入
    • https://blog.csdn.net/chenyiming_1990/article/details/9476181
  • 1、栈区（stack）
    • 特点：
      • 一种线性结构 先进后出的特点（简称FILO）
    • 包含：
      • 局部变量 形式参数 返回数据 返回地址等
    • 释放：
      • 由编译器自动释放
  • 2、堆区（heap）
    • 特点：
      • 堆是低地址向高地址扩展的数据结构，是一块不连续的内存区域。
    • 包含：
      • 存放程序运行中动态分配的存储空间
    • 释放：
      • 由程序员分配释放（程序结束时可能由OS回收）
  • 3、静态区（static）
    • 包含：
      • 全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域
    • 释放：
      • 程序结束后由系统释放
  • 4、文字常量区
    • 包含：
      • 常量字符串
    • 释放：
      • 程序结束后由系统释放
  • 5、程序代码区
    • 包含：
      • 存放函数体的二进制代码
• 数据在内存中的存储方式：
  • 在计算机内部存储的带符号数都是以补码形式存储,用补码形式进行运算的
    • 原码：直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制就可以了
    • 反码：将原码的符号位不变，其他位依次按位取反就可以得到
    • 补码：
      • 对于正数：补码与原码相同
      • 对于负数：符号位不变,其数值位X的绝对值取反后在最低位加1
  • 大小端字节序存储
    • 大端模式
      • 数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位保存在内存的低地址中
    • 小端模式
      • 数据的高位保存在内存的高地址中，而数据的低位保存在内存的低地址中
    • 各自的优势
      • 小端模式：强制转换数据不需要调整字节内容，1、2、4字节的存储方式一样。
      • 大端模式：符号位的判定固定为第一个字节，容易判断正负。
    • 可以通过联合体union来判断电脑是大端还是小端模式
• 动态内存管理：
  • malloc：
    • 函数原型
      • void *malloc(size_t __size)
    • 参数说明
      • size 需要分配的内存空间的大小，单位是字节。
    • 返回值类型
      • void * 表示未确定类型的指针，分配成功返回指向该内存的地址，失败则返回NULL。
        • void * 类型可以强制转换为任何其它类型的指针
    • 函数功能
      • 表示向系统申请分配指定 size 个字节的内存空间。
  • calloc
    • 函数原型
      • void *calloc(size_t __count, size_t __size)
    • 参数说明
      • count 表示个数，size 单位个需要分配的内存空间的大小，单位是字节。
    • 返回值类型
      • void * 表示未确定类型的指针。
    • 函数功能
      • 表示向系统申请分配 count 个长度为 size 一共为 count 乘以 size 个字节长度的连续内存空间，并将每一个字节都初始化为 0。
  • realloc
    • 函数原型
      • void *realloc(void *__ptr, size_t __size)
    • 参数说明
      • ptr 表示需要修改的内存空间的地址，size 表示需要重写分配的内存空间的大小，单位是字节。
    • 返回值类型
      • void * 表示未确定类型的指针。
    • 函数功能
      • 表示更改已经配置好的内存空间到指定的大小。
  • free
    • 函数原型
      • void free(void *)
    • 参数说明
      • void * 表示需要释放的内存空间对应的内存地址。
    • 返回值类型
      • 返回值为空。
    • 函数功能
      • 表示用来释放已经动态分配的内存空间。free() 可以释放由 malloc()、calloc()、realloc() 分配的内存空间，以便其他程序再次使用。
      • 需要注意的是：free() 不会改变 传入的指针的值，调用 free() 后它仍然会指向相同的内存空间，但是此时该内存已无效，不能被使用。所以建议将释放完的指针设置为 NULL。
  • 动态开辟空间的四大步
    • 1、动态申请空间
    • 2、判空（可能申请失败）
    • 3、释放空间free（释放掉后，ptr为野指针）
    • 4、将ptr指向NULL
• 编译过程：
  • 预处理（.i）
    • 展开头文件 宏替换 去掉注释 条件编译
    • gcc -E hello.c -o hello.i
      • 将hello.c预处理输出hello.i文件。
  • 编译（.s）
    • 检查代码的规范性、是否有语法错误等，以确定代码的实际要做的工作，在检查无误后，把代码翻译成汇编语言
    • 语义分析 语法分析 词法分析 符号汇总
    • gcc –S hello.i –o hello.s
      • 将预处理输出文件hello.i汇编成hello.s文件
  • 汇编（.o）
    • 编译阶段生成的”.s”文件转成二进制目标代码
    • 形成符号表，转为机器语言
    • gcc –c hello.s –o hello.o
      • 将汇编输出文件test.s编译输出test.o文件。
  • 链（.exe）
    • 1、合并段表 2、符号表的合并和符号表的重定位
    • gcc hello.o –o hello.exe
      • 将编译输出文件hello.o链接成最终可执行文件hello.exe。
  • 扩展阅读课参看
    • 编译过程
      • https://www.cnblogs.com/mickole/articles/3659112.html
    • 预处理与预处理器
      • https://www.cnblogs.com/clover-toeic/p/3851102.html
      • https://zh.wikipedia.org/wiki/C%E9%A2%84%E5%A4%84%E7%90%86%E5%99%A8
• 函数：
  • 函数的定义和声明：
    • 声明
      • 函数使用一般先在头文件中声明再使用，声明是告诉编译器有个函数叫什么，返回类型和参数是什么
    • 定义
      • 定义是函数的具体实现，交代函数的功能
  • 库函数
    • string.h stdlib.h stdarg.h windows.h stdio.h errno.h ...
  • 自定义函数
    • 迭代
    • 递归
    • 回调函数
  • 函数的参数：
    • 实参
      • 真实传递给被调用函数的值
    • 形参
      • 定义函数名和函数体时需要用的参数，目的是用来接收调用该函数时传递的参数。
      • 形参变量在未出现函数调用时，并不占用内存，只在调用时才占用。调用结束后，将释放内存。
      • 形参只是实参的一份临时拷贝
  • 函数的调用：
    • 传值调用
      • 把参数的实际值复制给函数的形式参数。在这种情况下，修改函数内的形式参数不会影响实际参数。
    • 引用调用
      • 通过指针传递方式，形参为指向实参地址的指针，当对形参的指向操作时，就相当于对实参本身进行的操作。
  • main函数
    • 参数
      • 参数个数-int argc
        • argc，指明有多少个参数将被传递给主函数main(),真正的参数以字符串数组（即第2个参数argv[]）的形式来传递。
      • 命令行参数-char *argv[]
        • argv(第二个形参)必须是指向字符串的指针数组
          • 第一个字符串argv[0]是程序的名称，包含路径，如果这个名称不可用，则argv[0]必须是 '\0',字符串arav[i](i=1,...argc-1)表式第 i 个程序参数
      • 环境变量-char *envp[]
        • 存放指向环境变量的字符串指针数组
    • 调用main函数的函数
      • __tmainCRTstartup()
  • 可变参数：
    • 可变参数列表的实现是由几个宏组成的，在头文件#include<stdarg.h>
    • 一个可变参数表函数void func(int a, ...)
    • va_list
      • 创建一个va_list类型变量
        • 一个char*类型的变量， 它用于访问参数列表未确定的部分。
    • va_start(v,l)
      • 使va_list指向起始的参数
        • 第一个参数是va_list 的变量名， 第二个参数是省略号前最后一个有名字的参数
    • va_arg(v,l)
      • 依次检索参数
        • 这个宏接受两个参数， va_list 变量和参数列表中下一个参数的类型
    • va_end(v,l)
      • 释放va_list
        • 当访问完最后一个参数后要调用va_end,将指针清空
    • va_copy(v,s)
      • 拷贝va_list的内容
    • 可参看：
      • https://blog.csdn.net/A__B__C__/article/details/80240736
      • https://blog.csdn.net/mr_bean_1031/article/details/75912050
• 输入/输出函数：
  • 错误报告函数：
    • perror
      • void perror(const char *str)
        • 把一个描述性错误消息输出到标准错误 stderr。
  • 程序终止：
    • void exit（int status）
      • 0正常退出，非0异常退出
  • 标准输入输出：
    • C 语言把所有的设备都当作文件。所以设备（比如显示器）被处理的方式与文件相同。
    • 标准文件
      • 标准输入 stdin 键盘
      • 标准输出 stdout 屏幕
      • 标准错误 stderr 屏幕
    • 相关函数：
      • getchar() & putchar() 函数
        • int getchar(void)
          • 函数从屏幕读取下一个可用的字符，并把它返回为一个整数。
          • 函数在同一个时间内只会读取一个单一的字符。
        • int putchar(int c)
          • 函数把字符输出到屏幕上，并返回相同的字符。
          • 函数在同一个时间内只会输出一个单一的字符。
      • gets() & puts() 函数
        • char *gets(char *s) 函数从 stdin 读取一行到 s 所指向的缓冲区，直到一个终止符或 EOF。
        • int puts(const char *s) 函数把字符串 s 和一个尾随的换行符写入到 stdout。
      • scanf() 和 printf() 函数
        • int scanf(const char *format, ...) 函数从标准输入流 stdin 读取输入，并根据提供的 format 来浏览输入。
        • int printf(const char *format, ...) 函数把输出写入到标准输出流 stdout ，并根据提供的格式产生输出。
  • 文件读写：
    • 一个文件，无论它是文本文件还是二进制文件，都是代表了一系列的字节。
    • 可参看：
      • http://www.runoob.com/cprogramming/c-file-io.html
    • 打开文件：
      • fopen( )
        • FILE *fopen( const char * filename, const char * mode );
        • 创建一个新的文件或者打开一个已有的文件，这个调用会初始化类型 FILE 的一个对象，类型 FILE 包含了所有用来控制流的必要的信息。
        • filename 是字符串，用来命名文件， mode 为访问模式
    • 关闭文件：
      • fclose( )
        • int fclose( FILE *fp );
        • 如果成功关闭文件，fclose( ) 函数返回零，如果关闭文件时发生错误，函数返回 EOF。
    • 写入文件:
      • fputc()
        • int fputc( int c, FILE *fp );
        • 函数 fputc() 把参数 c 的字符值写入到 fp 所指向的输出流中。如果写入成功，它会返回写入的字符，如果发生错误，则会返回 EOF。
      • fputs()
        • int fputs( const char *s, FILE *fp );
        • 函数 fputs() 把字符串 s 写入到 fp 所指向的输出流中。如果写入成功，它会返回一个非负值，如果发生错误，则会返回 EOF。
      • fprintf
        • int fprintf(FILE *fp,const char *format, ...)
        • fprintf()函数来写把一个字符串写入到文件中。
    • 读取文件:
      • fgetc()
        • int fgetc( FILE * fp );
        • fgetc() 函数从 fp 所指向的输入文件中读取一个字符。返回值是读取的字符，如果发生错误则返回 EOF。
      • fgets()
        • char *fgets( char *buf, int n, FILE *fp );
        • 函数 fgets() 从 fp 所指向的输入流中读取 n - 1 个字符。它会把读取的字符串复制到缓冲区 buf，并在最后追加一个 null 字符来终止字符串。
      • fscanf()
        • int fscanf(FILE *fp, const char *format, ...)
        • fscanf()函数来从文件中读取字符串，但是在遇到第一个空格字符时，它会停止读取。
    • 二进制 I/O 函数:
      • 读取二进制
        • size_t fread(void *ptr, size_t size_of_elements, size_t number_of_elements, FILE *a_file);
      • 写入二进制
        • size_t fwrite(const void *ptr, size_t size_of_elements, size_t number_of_elements, FILE *a_file);
    • fseek
      • 可以移动文件指针到指定位置读,或插入写:
      • int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
      • stream 为已打开的文件指针 ；fseek 设置当前读写点到 offset 处, whence 可以是 SEEK_SET,SEEK_CUR,SEEK_END 这些值决定是从文件头、当前点和文件尾计算偏移量 offset。
• 数组：
  • 一维数组
    • type arrayName [ arraySize ]
      • arraySize 必须是一个大于零的整数常量，type 可以是任意有效的 C 数据类型。
    • 数组中的元素占用连续的存储空间，并且根据每个元素所占存储空间来进行内存分配。
  • 多维数组
    • type name[size1][size2]...[sizeN];
  • 二维数组
    • type arrayName [ x ][ y ];
      • type 可以是任意有效的 C 数据类型，arrayName 是一个有效的 C 标识符。一个二维数组可以被认为是一个带有 x 行和 y 列的表格。
  • 指针数组
    • 一个数组，存放指针的数组
      • eg: int *arr[] char * arr[]
  • 函数指针数组
    • eg: int (*p[5]）（）
      • p是一个数组存放的是：函数指针
      • p先与[]结合，表示指针数组（[]优先级大于*）
      • int （*）（）：表示一个函数指针
• 指针：
  • 指针是一个变量，其值为另一个变量的地址，即，内存位置的直接地址。
  • 指针 + 整数：
    • 表示：指针的类型决定了指针向前或向后走几步
    • eg: int *p, p+1（表示指针p向后走了4个字符 char *p， p+1（表示指针向后走了1个字符））
  • 指针 + 解引用：
    • 表示：指针的类型决定了指针的解引用能够访问几个字节
    • eg: char* 的指针解引用只能访问一个字符；int *的指针解引用能访问4个字符
  • 指针 - 指针：
    • 表示：两个指针之间有几个元素（两个指针必须是同一个类型）
  • 指向指针的指针：
    • 可参看：
      • http://www.runoob.com/cprogramming/c-pointer-to-pointer.html
    • int **var
      • 指向指针的指针是一种多级间接寻址的形式，或者说是一个指针链。
    • 通常，一个指针包含一个变量的地址。当我们定义一个指向指针的指针时，第一个指针包含了第二个指针的地址，第二个指针指向包含实际值的位置。
  • 数组指针：
    • 含义：一个指向数组的指针
    • eg：int （*arr）[] （整型数组指针） char （*arr）[] （字符型数组指针）
  • 指针数组：
    • 含义：一个数组，存放指针的数组
    • eg：int *arr[] （整型指针数组） char *arr[] （字符型指针数组）
  • 函数指针：
    • void （*fun）（）：指针和fun指向函数，函数无参数，返回值为void
  • 回调函数：
    • 函数数指针变量可以作为某个函数的参数来使用的，回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。
  • 可参看 http://www.runoob.com/cprogramming/c-fun-pointer-callback.html
  • 函数指针数组的指针：
    • void （*（*pfunArr）[10]）（const char *）; pfunArr 是一个指针
    • 指针指向的是一个数组，而这个数组存放的内容是函数指针
• Author
  • leacoder
  • 知乎：
    • https://www.zhihu.com/people/lichangke/activities
  • 简书：
    • https://www.jianshu.com/u/3e95c7555dc7
  • GitHub：
    • https://github.com/lichangke