C語言 C語言基礎

一、簡述

       對於C語言基礎相關方面的表面理解，簡單介紹。

二、二進位制

       生活中常用的是十進位制，基數0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,。滿10進1。

       時鐘60進位制。基數0,1,2...57,58,59。滿60進1。60秒為1分鐘，60分鐘為1小時。

       計算機二進位制，基數0,1。滿2進1。高電平代表1，低電平代表0。計算機的指令和資料都是用0和1來表示的。

三、計算機部分組成

       CPU+記憶體+外存。                                        

       CPU執行指令，CPU包括運算器、控制器。（包括多個暫存器）運算器負責邏輯運算，控制器包括對資料和指令的存取操作。

       記憶體運行當前的程式(程式碼+資料)，（程式碼可以看做是一系列的指令）記憶體可以劃分為很多個單元，每個單元一個位元組並對應一個編號。

       外存可以簡單認為是硬碟。（存放東西的）

       程式執行：程式test.exe放在硬碟，CPU將test.exe讀取到記憶體，然後逐條執行指令。

       多工：有多個程式在同時執行，但是隻有一個CPU，採用時間片輪詢方式，簡單來說，假設A,B,C三個程式同時執行，CPU執行A程式的一條指令，然後再執行B程式的一條指令，在執行C程式的一條指令，再到A。CPU執行得很快，看起來是同時執行的。當然任務之間還有優先順序。

      斷電資料丟失：在記憶體中的資料都是用電來表示的，斷電之後，這些資料就會丟失。

   虛擬記憶體：假設每個應用獨佔4G記憶體。（實際並不是，虛擬記憶體經過一定的方式對映為實體記憶體）

   記憶體4區：棧區，堆區，全域性區，程式碼區。

   匯流排：計算機各部分通過匯流排連線。包括地址匯流排，資料匯流排，控制匯流排。地址匯流排：比如有32根地址匯流排，每一根線有高電平1，低電平兩種狀態0，那麼可以表示0x00000000~0xFFFFFFFF總共2的32次方這麼多個地址，一個地址可以表示一個記憶體單元。一般來說，地址匯流排越多，可以表示的地址越多。指標變數就是存放地址的，比如：int i = 10; int *p = &i;若i的地址為0x00800400;那麼p指標變數存放的值就是0x00800400，是一個有實際地址意義的整數。因為是32根地址匯流排，所以sizeof(p) = 4 (位元組)。資料匯流排：比如有8根資料線，那麼同時可以存取8位資料，一般來說資料匯流排越多，同時存取的資料越多，執行效率越高。控制匯流排：控制、協調計算機各部分工作，存取指令。一般來說匯流排還可以拓展。

四、變數

       記憶體分為一個一個單元，一個單元一個位元組，並且一個單元對應一個地址編號。

       在組合語言中，可以直接對記憶體地址進行操作，如：MOV AL,[2000H] ;將記憶體地址0x2000的內容送到AL暫存器中。

       彙編中，直接將資料存放到某個記憶體地址，如將學生學號放到某個地址，學生姓名放到某個地址。到時候讀取的時候，直接讀取某個地址。這樣子固然程式執行效率高，但是如果資料一多，難免會記不住哪個資料對應哪個地址，看到一個地址，自己還得想一下之前這個地址(這一段記憶體)存放的是什麼資料，寫起程式碼也不方便。時間一長，就算是自己編寫的程式碼都要花很多時間才能看懂，而且維護起來也比較麻煩。

      這樣我們將資料對應的一段記憶體起一個名字，這個名字就代表著一片記憶體，到時候直接操作著個名字就相當於操作這一片記憶體，這個名字就是我們所說的變數。起一個與資料相關的有意義的名字，方便我們程式設計。如：C語言中，我們可以將存放學生學號的那一段記憶體叫做id,將存放學生姓名的那一段記憶體叫做name。這樣我們就可以通過id，name這兩個變數名類讀取或儲存學生的id資訊和姓名資訊，到時候我們一看變數名name，我們就能想到這是存放姓名資訊的。

      變數：對應一片記憶體，記憶體可以存放不同的資料，變數可變。變數的地址就是對應的那一片記憶體首地址。程式中定義一個變數就在記憶體中開闢一片記憶體空間（系統為程式分配一片記憶體空間）。

五、資料型別

      為了方便，或者是為了執行效率，計算機採用了二進位制，通過低電平或斷電狀態表示0，通過 通電或高電平狀態表示1。這樣一來，計算機只認識0和1，也只能表示0和1。那麼我需要表示其他數字：2，3，4....字元：a,b,c...怎麼辦？我們可以使用多個0和1來代表其他數字和字元，並統一為一個表。

    在記憶體中，表達整數0我們可以用 00110000，表達整數4億我們可以用 00111111100011000011110。

上面這樣子表示，我們可以知道這一段的0和1表示這整數0，那一段0和1表示4億，但是實際上我們“看”不到記憶體，我們不知道從這個位置開始，到哪裡結束表示著一個數據。我們需要明確規定多少個0和1表示一個整數，假設我們約定8位0和1表示一個整數，這樣我們知道了記憶體首地址，往後讀取8個0和1然後就可以讀取到一個數據（整數）。就像加密的電報一樣，"滴滴"表示1，“滴”表示0。按照多少個0和1代表一個字，才能正確的解密。

所以我們需要指定多少個0和1來表示一個數據。8個0和1可以表示2的8次方==〉256個數。要是有正負值，表示範圍為-128-127。比如在32位系統中，C語言的整型int用32位即4位元組表示，可以表示2的32次方==〉4294967296個數，有符號的表示範圍為-2147483648——2147483647。有一些資料範圍不大，只需幾十個，如果用32位表示一個數據就顯得浪費記憶體。有一些資料範圍很大，用32位表示又不夠表示，於是就有16位的short型別，64位的long long型別（不同的系統有可能型別的位數不一樣）。就像用盒子打包物品一樣，有一些物品比較小，有一些物品比較大。要是統一用一種尺寸的盒子裝，盒子過小，大的物品又裝不下，盒子過大，用來裝小的有顯得有點浪費，於是多種尺寸的盒子就產生了-多種資料型別。還有一個原因：就是在表達小數，或者是非常大的數時就算是64位也有點無能為力，但是如果改變儲存方式，同樣是64位，卻可以表示更大範圍的數。於是有了新的資料儲存方式，這是針對浮點數的。（如果將整數和浮點數採用同樣的儲存方式，計算機結構會更加複雜化，甚至會降低執行效率）

資料的大小範圍不一，整數，浮點數的儲存方式不一樣（讀取的時候解析的方式也不一樣），為了合理利用記憶體，提高執行效率，方便開發等原因，我們需要不同的資料型別。

         不同的資料型別意味著資料的大小不同(多少位0和1表示一個數據，也就是這種資料型別佔多少個位元組)，資料的儲存方式（資料的解析方式）不同。也就是說同一個記憶體首地址，按照不同的資料型別，即按照不同的位數解讀記憶體資料，就會讀取出不一樣的資料，按照不同的解析方式，也會讀取出不一樣的資料。就像加密電報一樣，按照不同的位數一樣的譯碼錶也會解讀出不一樣的譯文，按照一樣的位數不一樣的譯碼錶也會解讀出不一樣的資料。

        定義不同資料型別的變數，系統根據資料型別分配相應的記憶體大小，程式填充資料時根據相應的儲存方式，讀取資料時按照相應的方式解析，不然讀取不到正確的資料。如float型別的資料，如果直接按照int型別資料讀取，那麼讀取出來的不是正確的資料。

六、修改記憶體資料

       對於程式自己申請的記憶體，作為擁有者，可以對這一片記憶體進行讀取或修改資料，其他程式一般沒有許可權讀取或修改。但是可以通過一些方式可以進行修改。