C語言

1. C語言基礎

• 命名只能用字母、數字、下劃線，名稱第一位不能為數字。
• 函式包含：函式原型、函式呼叫、函式定義。 函式原型可以省略引數名，函式定義中不可以。
• 程式錯誤：語法錯誤、語義錯誤。
• 兩個很大的資料相減，浮點數損失精度更多。因為任何一個區間內都存在無窮個實數，計算機的浮點數不能表示區間內的所有值。浮點數通常是實際值的近似值，例如，7.0可能被儲存為6.9999。
• (1111)2=2**5 -1 二進位制1111等於2的5次方減一。
• 100的16進位制(%x)表示0x64,八進位制(%o)0144。
• char grad='a'; 用單引號框起來的是字元對應的ASCII碼。" "雙引號表示字串。
• C語言中將字元常量視為int型，而非char型。char letter='B';中B對應為66，存在32位儲存單元中，現在grade擷取後八位放在8為儲存單元中。
• int 32位;float 32位,數值符號位1，指數位8(第一位為指數符號1），尾數位23,有6-7位有效數字。double b4位，符號1位，指數11位，尾數52位，有效數字15-16位。浮點型常量寫法，如-1.56e3，3.4E5。沒有後綴的浮點型，預設是double。
• C語言數值型別分為整數型別、浮點數型別。使用可移植型別可以保證資料型別位數是自己要求的位數，遮蔽掉不同系統的差異。一般包含精確寬度整數型別(C90)、最快最小寬度型別(C99、C11)。
• %zd z是修飾符、d是轉換字元，修飾符不可以單獨使用。
• ++a是a先加1再計算，a++是運算結束後加1。
• 形參中的char、short會自動升級成int，float會變成double。這是隱式型別裝換，在使用時會自動進行裁切。主要是把所有的運算元轉換為統一的長度，極大地簡化了程式碼的生成，這樣，壓到堆疊中的引數都是同一長度的，所以執行時系統只需要知道引數的數目，而不需要知道它們的長度,是一種臨時手段。
• 條件運算子（?: 三元運算子）比if else更簡潔。
• 回顯輸入意味著使用者輸入的字元直接顯示在螢幕上，無回顯輸入意味著擊鍵後對應字元不顯示。
• 可使用<符號重定向輸入流，使用>符號重定向輸出流。
• scanf 會把換行符留在輸入佇列。
• 遞迴每次呼叫都會建立一組變數，使用記憶體更多，且由於函式每次呼叫會花費時間，所以執行速度更慢,但在某些場景下解決更簡單（如處理倒序）。
• C90不支援變長陣列a[n](VLA,n為整型變數），C99支援VLA(不能使用static extern修飾)，C11可選支援。
• 字串初始化用指標與字元陣列的區別：1、陣列名是常量，而指標名是變數。2、初始化陣列把靜態儲存區的字串拷貝到陣列中，而初始化指標只把字串的地址拷貝給指標。建議在把指標初始化為字串字面量時使用const限定符。3、不修改字串，不要用指標指向字串,需要修改字串用字元陣列。
• gets()、puts()在C11中被廢棄，可用fgets()、fputs()、gets_s()(c11新增可選支援)替代。

2. 儲存類別、連結和記憶體管理

• 儲存期描述了通過識別符號訪問的物件的生存期。分為：靜態儲存期、執行緒儲存期、自動儲存期、動態分配儲存期(malloc、calloc)。

• 靜態儲存期，它在程式執行期間一直存在。檔案作用域變數具有靜態儲存期。塊作用域變數也可以具有靜態儲存期，加上static即可。自動初始化為0。
• 執行緒儲存期用於併發程式設計，具有執行緒儲存期的變數，從被宣告時到執行緒結束一直存在。用關鍵字 _Thread_local宣告時，每個執行緒都有一個私有備份。

• 塊作用域的變數通常具有自動儲存期，進入這些塊時，為這些變數分配記憶體，離開塊時釋放。
• 識別符號用於訪問物件（儲存值的一塊記憶體），可以用作用域、連結描述識別符號的可見性。
• 作用域描述程式中可訪問識別符號的區域。分為塊作用域、函式作用域、函式原型作用域和檔案作用域。
• 連結分為：外部連結、內部連結、無連線。具有塊作用域、函式作用域、函式原型作用域的變數都是無連結，是私有的。具有檔案作用域的變數可以使外連結（預設extern)或者內部連結（static)。
• 自動變數是屬於自動儲存期的變數，具有自動儲存期、塊作用域且無連結。可顯示使用auto(C++auto含義完全不同)。不會初始化。
• 暫存器變數同自動變數，不過是把變數放在暫存器中。不保證在暫存器中，無法獲取地址，資料型別有限（暫存器位數有限）。
• 塊作用域的靜態變數，具有靜態儲存期的變數，用static宣告。
• 外部連結的靜態變數，具有檔案作用域，外部連結和靜態儲存期。用extern宣告,只能初始化一次且必須在定義時進行。
• C99和C11要求識別區域性識別符號的前63個字元和外部識別符號的前31個字元。之前標準是前31和前6個。
• 內部連結的靜態變數，具有靜態儲存期、檔案作用域和內部連結。用儲存類別說明符static宣告。
• 儲存類別說明符：auto、register、static、extern、_Thread_local、typedef。
• 函式也有儲存類別，使用static說明函式為模組私有，可以解決命名衝突，預設是extern。
• 可以使用malloc、calloc(初始化為0)函式來自行分配記憶體，不過最後注意要free記憶體，防止記憶體洩漏。
• restrict，只能用於指標，表明該指標是訪問資料物件的唯一且初始的方式。
• volatile限定符告知計算機，代理（其他程式）可以改變該變數的值。涉及到編譯器的優化。
• _Atomic型別限定符，用在多執行緒中，宣告原子型別的變數,C11可選支援。

3. 檔案輸入輸出

• C把檔案看作是一系列連續的位元組，每個位元組都能被單獨處理。提供兩種檔案模式：文字模式、二進位制模式。
• fopen()的模式字串，r、w、a、x(C11)。getc(fp)、putc(fp)是從指定檔案中獲取一個字元。需要fclose()關閉。
• fseek()可以在開啟的檔案中,直接移動到任意字元。檔案起始點模式有SEEK_SET、SEEK_CUR、SEEK_END。
• ftell()返回檔案中當前位置。
• fgetpos()、fsetpos()是處理較大檔案的新定位函式。
• fread()、fwrite()，在要求不損失精度的條件下儲存和恢復值，用函式採用二進位制模式進行讀寫。缺點：不同的作業系統可能使用不同的二進位制表示法，所以資料檔案可能具有不可移植性；甚至一個作業系統，不同的編譯設定也會導致不同的二進位制佈局。

4.C前處理器和C庫

• #define 來定義巨集，包含明示常量、任何字串、字元常量、類函式巨集(巨集帶引數)、也可以為空，只做引數替換，不進行計算。替換部分可以用##將兩個記號組合成一個記號、用#組合字串、...與__VAR_ARGS__可用來自定義可變引數的巨集，只能放在最後面。
• #include會檢視後面的檔名並把檔案的內容包含到當前檔案中，即替換原始檔的#include指令。
• 標頭檔案中最常用的形式包含明示常量、巨集函式、函式宣告（函式原型）、結構模板宣告、型別定義。
• #undef 用於取消已定義的#indefine指令，也就是取消已經定義的巨集。
• 條件編譯指令，#ifdef、#else、#endif，#ifdef max表示是否#define定義了MAX、或者包含了標頭檔案，可以用來標記C語句塊。與之相反的還有#ifndef、#else、#endif。主要用於防止多次包含標頭檔案。
• #if、#elif與if、else if相似，後面跟整型常量表達式，如果表示式為非零，則表示式為真。
• 預定義巨集：__DATE__,__FILE__,__LINE__,__STDC__,__STDC_HOSTED__,__STDC_version__,__TIME__,__func__。
• #line 重置__FILE__和__LINE__報告的檔名和行號。
• #error指令讓前處理器發出一條錯誤資訊，該訊息包含指令中的文字。
• #pragma編譯指示，用於控制分配給自動變數的記憶體量、設定錯誤檢查嚴格程度、啟用非標準語言特性等。
• _GENERIC泛型選擇表示式，常用作#define巨集定義的一部分。
• 行內函數（C99），標準規定具有內部連結的函式可以成為行內函數，最簡單的使用方法是使用函式說明符inline和儲存類別符。可以放在標頭檔案中。因為是直接替換函式程式碼，所以可以避免函式呼叫的開銷（建立呼叫、傳遞引數、跳轉到函式程式碼並返回）。C99
• _Noreturn，這是第二個函式說明符，表明函式呼叫後，不返回主調函式。exit()和abort()都使用此宣告。
• atexit()，在呼叫exit()退出時,呼叫最後註冊的函式。
• assert(),接受一個整型表示式作為引數(一般為條件表示式、邏輯表示式)，如果表示式為假（非零），assert()巨集就在標準錯誤流（stderr）中寫入一條錯誤資訊，並呼叫abort()終止程式。可用#define NDEBUG禁用assert()。是在執行時檢查。
• _Static_assert()，可以在編譯時檢查assert()表示式，可以讓程式無法通過編譯。可以出現在函式中。C11
• 在stdarg.h中，提供一些變參巨集，即該巨集可以接受可變數量的引數。包含有：va_start()、va_arg()、va_end()、va_copy()、va_list等。

5.高階資料表示

• 使用抽象資料型別方法程式設計：
  1. ADT(抽象資料型別)，以抽象、通用的方式描述一個型別，包括該型別的操作。
  2. 設計函式介面表示這個新型別。
  3. 編寫具體程式碼實現這個介面。
• 陣列的優點：C直接支援、提供隨機訪問；缺點：在編譯時確定大小、插入和刪除很費時。
• 連結串列的優點：執行時確定大小、快速插入和刪除元素；缺點：不能隨機訪問、使用者必須提供程式設計支援。
• 隨機訪問表示同一時間訪問一組序列中的一個隨意元件。對陣列而言，可以使用下標直接訪問該陣列中的任意元素。對連結串列而言，必須從首節點開始逐個移動到要訪問到的節點，是順序訪問。
• 二叉查詢樹樹是一種結合了二分查詢策略的連結結構，是一種有序的二叉樹。為了使左右子樹更加平衡，可以使用AVL（平衡二叉樹）。