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嵌入式學(xué)習(xí)筆記：C高級函數(shù)快速學(xué)
時間：2018-09-12 來源：未知
c高級可以說是就比較難了，尤其是c高級函數(shù)這是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，那么如何快速學(xué)c高級函數(shù)呢，下面總結(jié)了一些函數(shù)知識點(diǎn)及案例，可以快速學(xué)哦。
1.1定義
返回值類型 函數(shù)名(類型 形參， 類型 形參, ...)
{
語句
語句
return 返回值
}
函數(shù)名：標(biāo)識符:用一眼要能看懂函數(shù)的功能的標(biāo)識符來表示函數(shù)名
返回值類型：需要返回的返回值類型
當(dāng)不需要返回值時，返回值類型為void，return后邊需要加返回值
當(dāng)返回值類型為指針時，稱為指針函數(shù)
形參: 接收外部參數(shù)的局部變量
不需要接收參數(shù)時, 寫為void
6.2函數(shù)的調(diào)用
變量 = 函數(shù)名(實(shí)參1, 實(shí)參2, ......);
實(shí)參：傳給函數(shù)的變量或常量值。
運(yùn)行過程:為形參分空間,把實(shí)參賦值給形參
運(yùn)行函數(shù)中的程序
返回調(diào)用函數(shù)，運(yùn)行調(diào)用點(diǎn)的下一行
補(bǔ)充:多窗口:vsp
1.3函數(shù)的作用范圍
1.3.1 提前聲明,擴(kuò)大定義域(extern)
實(shí)例:
1.3.2 在文件中，調(diào)用另一個文件中定義的函數(shù)
編譯命令：gcc a.c b.c -g：編譯兩個文件的時候，執(zhí)行依然是a.out
1.3.3. 禁止別的文件調(diào)用本文件的函數(shù)(static)
注意:用了statics的話，不同文件中是可以存在相同的文件名的。
stati將函數(shù)的作用范圍限制在本文件中
1.4變量的作用范圍(這里詳細(xì)的打開內(nèi)存分配的部分及逆行講解)
1.4.1. 定義
全局變量：定義在函數(shù)外的變量，也可以理解為定義在{}外的變量。
局部變量：定義在函數(shù)內(nèi)的變量，也可以理解為定義在{}內(nèi)的變量。
需要定義在{}的開始。
1.4.2 作用域(默認(rèn)作用范圍)
全局變量：從定義開始到文件的結(jié)束
局部變量：從定義開始到與之前一個對應(yīng)的{ }結(jié)束。
注意:小作用范圍的變量，屏蔽大作用范圍的變量
解釋：
這里的擴(kuò)大作用范圍是針對全局變量來說的，局部變量不能擴(kuò)大
方法:1)使用的位置在定義之前
2)使用的位置子其他文件
3)限制全局變量的作用范圍到默認(rèn)作用域
4)函數(shù)的作用域是從定義開始，到本文件結(jié)束(針對文件來說)
實(shí)例:
1.5內(nèi)存的分配
1.5.1.程序未運(yùn)行時(size a.out可以看到信息)
text：存放CPU可執(zhí)行的機(jī)器指令，由于程序被經(jīng)常使用，防止其被意外修改，代碼區(qū)通常是只讀的。
data： 存放被初始化的全局變量、靜態(tài)變量(全局靜態(tài)變量和局部靜態(tài)變量)、常量數(shù)據(jù)(如字符串常量)。
Bss：存放未初始化的全局變量 (初始化成0，計算機(jī)并不認(rèn)為這是做了初始化操作，所以初始化成0的全局變量會被放在bss區(qū)中)
注意：BSS區(qū)的數(shù)據(jù)在程序開始執(zhí)行之前被內(nèi)核初始化為0或空指針(NULL)。
具體：
1.5.2.程序運(yùn)行時
程序運(yùn)行時占用5個區(qū)：代碼區(qū)、初始化數(shù)據(jù)區(qū)/靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)、未初始化數(shù)據(jù)區(qū)、堆區(qū)、棧區(qū)
(1)代碼區(qū)(text)
代碼區(qū)指令根據(jù)程序設(shè)計流程依次執(zhí)行，對于順序指令，則只會執(zhí)行一次，如果反復(fù)，則需使用跳轉(zhuǎn)指令，如果進(jìn)行遞歸，則需借助棧來實(shí)現(xiàn)。
代碼區(qū)包括操作碼和要操作的對象(或?qū)ο蟮牡刂芬?，如果是立即數(shù)(即具體的數(shù)值，如2)，將直接包含在代碼中;如果是局部數(shù)據(jù)，將在棧中分配空間，然后引用該數(shù)據(jù)的地址;如果是BSS區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)，在代碼中同樣引用該數(shù)據(jù)的地址。
(2) 全局初始化數(shù)據(jù)區(qū)/靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)(data)
在編譯的時候就會初始化，并且只初始化一次。上面已經(jīng)說過，在程序編譯時，該區(qū)域已經(jīng)被分配好了，這塊內(nèi)存在程序的整個運(yùn)行期間都存在，當(dāng)程序結(jié)束時，才會被釋放。
(3)未初始化數(shù)據(jù) 區(qū)(BSS)：在運(yùn)行時改變其值。初始化0不算初始化。
(4)棧區(qū)(stack)
存放函數(shù)的參數(shù)值和局部變量，由編譯器自動分配釋放，其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的棧。其特點(diǎn)是不需要程序員去考慮內(nèi)存管理的問題，很方便;同時棧的容量很有限，在Linux系統(tǒng)中，棧的容量只有8M，并且當(dāng)相應(yīng)的范圍結(jié)束時(如函數(shù))，局部變量就不能再使用。
(5)堆區(qū)(heap)
有些操作對象只有在程序運(yùn)行時才能確定，這樣編譯器在編譯時就無法為他們預(yù)先分配空間，只有程序運(yùn)行時才分配，這就是動態(tài)內(nèi)存分配。堆區(qū)就是用于動態(tài)內(nèi)存分配(如malloc的動態(tài)內(nèi)存分配)，堆在內(nèi)存中位于bss區(qū)和棧區(qū)之間，一般由程序員申請和釋放(free釋放或程序停止)。
實(shí)例：
注意：
(1):堆區(qū)的內(nèi)存需要程序員自己釋放。
(2):棧區(qū)在范圍結(jié)束時，編譯器就會釋放了，所以要注意棧區(qū)中數(shù)據(jù)的生命周期。
(3):棧區(qū)容量有限，注意不要使用超大局部變量，比如超大數(shù)組。
(4):bss區(qū)中的數(shù)據(jù)，你不進(jìn)行初始化的話，系統(tǒng)會幫我們初始化成0。但其他區(qū)域的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)不會為我們做什么，尤其注意堆區(qū)和棧區(qū)中的數(shù)據(jù)，未經(jīng)初始化的變量則有可能是臟數(shù)據(jù)。
1.6變量的生命周期
1.6.1分類
1. data和bss中的變量的生命周期：程序的開始到程序的結(jié)束。==>全局變量，靜態(tài)(全局/局部)變量
2. 棧中的變量的生命周期：函數(shù)的開始到函數(shù)的結(jié)束。==>局部變量，形參
6.6.2對靜態(tài)局部變量的說明：
有時希望函數(shù)中的局部變量的值在函數(shù)調(diào)用結(jié)束后不消失而保留原值，即其占用的存儲單元不釋放，在下一次該函數(shù)調(diào)用時，該變量保留上一次函數(shù)調(diào)用結(jié)束時的值。這時就應(yīng)該指定該局部變量為靜態(tài)局部變量(static local variable)。
(1) 靜態(tài)局部變量在靜態(tài)存儲區(qū)內(nèi)分配存儲單元。在程序整個運(yùn)行期間都不釋放。而自動變量(即動態(tài)局部變量)屬于動態(tài)存儲類別，存儲在動態(tài)存儲區(qū)空間(而不是靜態(tài)存儲區(qū)空間)，函數(shù)調(diào)用結(jié)束后即釋放。
(2) 為靜態(tài)局部變量賦初值是在編譯時進(jìn)行值的，即只賦初值一次，在程序運(yùn)行時它已有初值。以后每次調(diào)用函數(shù)時不再重新賦初值而只是保留上次函數(shù)調(diào)用結(jié)束時的值。而為自動變量賦初值，不是在編譯時進(jìn)行的，而是在函數(shù)調(diào)用時進(jìn)行，每調(diào)用一次函數(shù)重新給一次初值，相當(dāng)于執(zhí)行一次賦值語句。
(3) 如果在定義局部變量時不賦初值的話，對靜態(tài)局部變量來說，編譯時自動賦初值0(對數(shù)值型變量)或空字符(對字符型變量)。而對自動變量來說，如果不賦初值，則它的值是一個不確定的值。這是由于每次函數(shù)調(diào)用結(jié)束后存儲單元已釋放，下次調(diào)用時又重新另分配存儲單元，而所分配的單元中的值是不確定的。
(4) 雖然靜態(tài)局部變量在函數(shù)調(diào)用結(jié)束后仍然存在，但其他函數(shù)是不能引用它的，也就是說，在其他函數(shù)中它是“不可見”的。
具體解釋：
初始化全局變量未初始化全局變量局部變量靜態(tài)全局變量靜態(tài)局部變量
占用存儲空間data
bss棧datadata
初始化次數(shù)初始化一次
初始化一次每次調(diào)用都初始化初始化一次初始化一次
作用域默認(rèn)作用域，可擴(kuò)大默認(rèn)作用域，可擴(kuò)大默認(rèn)作用域默認(rèn)作用域默認(rèn)作用域
生命周期程序開始->程序結(jié)束 程序開始->程序結(jié)束定義開始，函數(shù)結(jié)束程序開始->程序結(jié)束程序開始->程序結(jié)束
補(bǔ)充：register變量
register int r_local = 6;要求編譯器盡量放在寄存器，register變量是不能做取地址操作的
register使用寄存器變量會提升速度，也并不是說我們盡可能地多地定義register變量就能加快程序的運(yùn)行速度，畢竟CPU中寄存器是有限的，
如果你把變量指定為register變量，意味著可用于別的用途的寄存器就減少了，如程序運(yùn)算產(chǎn)生的中間結(jié)果，它們的應(yīng)用又很頻繁，
在寄存器不足的情況下，只好借助于內(nèi)存，這樣反倒會降低程序的運(yùn)算速度。
在現(xiàn)今的C版本中，大多已沒有定義register變量的必要，因?yàn)榫幾g程序忽略register修飾符，而根據(jù)寄存器的使用情況和變量的情況決定是否把變量解釋為register變量。
1.7函數(shù)的傳參
1.7.1 指針參數(shù)
補(bǔ)充：還有種應(yīng)用場景，就是需要使用結(jié)構(gòu)體作為參數(shù)的時候，因?yàn)樾螀⑾牡氖菞５目臻g，棧的空間是有限的，如果結(jié)構(gòu)體比較大，一般不建議直接將結(jié)構(gòu)體作為形參，而是通過指針對其進(jìn)行訪問。
1.7.2 數(shù)組參數(shù)
int atoil(char str[10])
int atoil(char str[])
int atoil(char *str)
這三種定義的形式不同，但是達(dá)到的效果是一模一樣的，不管使用哪一種定義，編譯器都會將其轉(zhuǎn)換成第三種形式。
1.8指針函數(shù) VS 函數(shù)指針
1.8.1 指針函數(shù)(pointfunc.c)
確定方法：
(1)確定目標(biāo)類型 int buf[5]
(2)確定指針類型 在目標(biāo)類型基礎(chǔ)上加* 加在變量名位置 int (*)[5]
(3)定義指針變量 int (*p)[5]
實(shí)例：
1.8.2 函數(shù)指針：首先是指針，指向的是函數(shù)。
(1) 定義
void swap(int *a, int *b)
void (*pfunc)(int *, int *);
(2) 賦值
pfunc = &swap;
pfunc = swap; (函數(shù)名, 就是函數(shù)的指針常量)
注意：函數(shù)類型和函數(shù)指針類型兼容，上邊兩種定義形式可以隨便選擇使用
(3) 調(diào)用
(*pfunc)(&a, &b);//將swap理解成函數(shù)
pfunc(&a, &b); //將swap理解成函數(shù)指針，這兩種調(diào)用隨便選擇，跟上邊的定義是沒有關(guān)系的。
實(shí)例：
補(bǔ)充：strcmp 比較字符串大小 qsort 可以快速排序
用法：
shrcmp
strcmp()函數(shù)是通過兩個字符串一個一個字符比較的(最多比較次數(shù)為第二個參數(shù)的長度+1)
例如strcmp("hello","here");
首先比較第一個字符'h'= 'h'相等
接著比較第二個字符'e'= 'e'相等
比較第三個字符 'l'>'e',返回一個正值
如果字符串完全相等會回0
qsort：
qsort是萬能數(shù)組排序函數(shù)，必須要學(xué)會使用，簡單的數(shù)組自然不用說，這里主要討論一下字符串?dāng)?shù)組的使用。
首先看一下qsort的原型：
void qsort(void *base, size_t nmemb, size_t size,
int(*compar)(const void *, const void *));
正確使用這個函數(shù)要注意幾點(diǎn)：
1.base要傳數(shù)組的首地址
2.size傳的是每個元素的大小
3.正確編寫compar函數(shù)
下面是實(shí)際應(yīng)用：
一個字符串?dāng)?shù)組：*str[MAX],假設(shè)里面現(xiàn)在保存了n個字符串了。
首先要正確理解什么是字符串?dāng)?shù)組，簡單的說，可以理解成它就是一個數(shù)組，只不過其中的元素是一串字符串，而訪問這些字符串，得用指針，也就是它們的地址，比如*name[]={"james","henry"}，那么訪問其中的字符串就是name[0],name[1]...這里就有個容易混淆的地方了，對于字符串?dāng)?shù)組，那么每個元素的大小到底是多少呢?對name[0]來說，到底是字符串“james”的長度5，還是char*的大小4呢?答案應(yīng)該是4，因?yàn)樽址當(dāng)?shù)組里面保存的是各個字符串的指針，所以回到上面所說的第二點(diǎn)注意，用qsort的時候應(yīng)該要傳sizeof(char *);
第二，編寫compar函數(shù)比較字符串有地方要注意：
不能把strcmp本身傳給qsort，即不能寫strcmp(p,q),因?yàn)樾螀⑹莄onst void*類型，同理，寫成strcmp((char *)p, (char *)q);也是無效的;正確的寫法應(yīng)該是:strcmp(*(char **)p, *(char **)q);先強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成char**,在用*減少一層間接尋址操作：
int compar_words(const void *p, const void *q)
{
return strcmp(*(char **)p, *(char **)q);
}
對于上面的應(yīng)用，最后使用qsort應(yīng)該是這樣：
qsort(str, n, sizeof(char *), compar);
實(shí)例：比較數(shù)組中的字符串的大小
1.9遞歸函數(shù)
定義：直接或間接調(diào)用自己
注意：遞歸程序的效率比較低，空間占用的也很多，唯一的理由是比較容易看懂。
例: 利用函數(shù)遞歸實(shí)現(xiàn)n!
1. 寫出遞歸通用項：n! = n * (n - 1)!
2. 寫出遞歸結(jié)束條件：n = 1
3. 代碼實(shí)現(xiàn)：假設(shè)函數(shù)已經(jīng)寫好，可以用調(diào)用，不要去想計算機(jī)執(zhí)行的具體過程
4. 單步執(zhí)行, 掌握執(zhí)行流程
實(shí)例：實(shí)現(xiàn)階乘 將輸入的字符串反向輸出。
