C

C 语言是对汇编语言的一层简单抽象，它将汇编语言中的一些对人类不友好的部分抽象成变量、函数、控制结构（如循环和条件语句）等概念，允许程序员使用一种过程式的代码和语法，并编译成多种汇编代码，屏蔽了大量的硬件平台差异。

变量和数据类型

C 语言中，变量是用于存储数据的内存位置的名称。每个变量都有一个数据类型，用于规定它可以存储的数据类型和大小。C 语言中的基本数据类型包括：

• char 代表一个字符，通常占用 1 个字节，8个 bit 位，其取值范围是 -128 到 127 或 0 到 255。一般地，字节操作符使用 unsigned char 类型。

• int 代表一个整数，通常占用 4 个字节，32个 bit 位，其取值范围是 -2147483648 到 2147483647，即 -2^31 到 2^31 - 1，unsigned int 的取值范围是 0 到 4294967295，即 0 到 2^32 - 1。

• long long 代表一个长整数，

• float 单精度浮点数，通常占用 4 个字节，32个 bit 位，其取值范围是 1.2E-38 到 3.4E+38，精度是 6 位有效数字。

• double 双精度浮点数，通常占用 8 个字节，64个 bit 位，其取值范围是 2.3E-308 到 1.7E+308，精度是 15 位有效数字。

• enum 枚举是一种用户定义的数据类型，它允许程序员为整数常量定义符号名称。与其他高级语言不同，C 语言中的枚举类型是整数类型，其取值范围是 -128 到 127 或 0 到 255，同时，枚举的名字会污染全局命名空间。

• struct struct 是一种用户定义的数据类型，它允许程序员将不同类型的数据组合成一个单一的实体，并存储在一块较大的连续的内存中。struct 中的每个成员可以是不同的数据类型，成员的类型指定了成员在一块内存中的偏移量。

  struct Person {
    char name[20];
    int age;
    float height;
  };

• union union 是一种用户定义的数据类型，它允许程序员将不同类型的数据组合成一个单一的实体，并存储在一块较小的连续的内存中。union 中的每个成员可以是不同的数据类型，但是它们共享同一块内存，因此，union 的大小是它最大的成员的大小。

  union Data {
    int i;
    float f;
    char str[20];
  };

• void void 是一种特殊的类型，它表示没有值或没有类型。void 通常用于函数的返回类型，表示函数不返回任何值，或者用于函数的参数列表，表示函数不接受任何参数。

typedef 关键字用于为现有的数据类型创建新的名称，以便在代码中更方便地使用。例如，typedef int INT，这样就可以在代码中使用 INT 来代替 int。

字面量

• 整数字面量

  • 十进制数字面量：10、-20
  • 八进制数字面量：012、-017
  • 十六进制数字面量：0x1A、-0xFF
  • 无符号数字面量：10u、20U
  • 长整型数字面量：10L、20l
  • 无符号长整型数字面量：10UL、20ul

• 浮点数字面量：

  • 单精度浮点数字面量：3.14f、-2.718f
  • 双精度浮点数字面量：3.14、-2.718
  • 无符号浮点数字面量：3.14u、-2.718u
  • 长双精度浮点数字面量：3.14l、-2.718l
  • 无符号长双精度浮点数字面量：3.14ul、-2.718ul
  • 指数浮点数字面量：3.14e2、-2.718e-3
  • 无符号指数浮点数字面量：3.14ue2、-2.718ue-3

• 字符字面量：

  • 单字节字符：'a'、'b'、'\n'
  • 转义字符：'\n'、'\t'、'\0'、'''、'"'、'\'

  由于 char 类型是 1 个字节，所以它只能表示 256 个字符，一个 char 字面量等价于一个 0-255 的整数，也就是其 ASCII 码值，常见字符的对应 ASCII 码值如下：

  • 'a'：97
  • 'A'：65
  • '0'：48
  • ' '：32
  • '\n'：10
  • '\t'：9
  • '\0'：0

• 字符串字面量：

  • 字符串字面量："hello"、"world"

• 指针字面量：NULL

• 布尔字面量：true、false

字节序

运算符

• 算术运算符：+、-、*、/、%
• 关系运算符：==、!=、<、>、<=、>=
• 逻辑运算符：&&、||、!
• 位运算符：&、|、^、~、<<、>>
• 赋值运算符：=、+=、-=、*=、/=、%=、<<=、>>=、&=、|=、^=

控制结构

• if-else 分支
• switch-case 分支
• while 循环
• for 循环
• goto 跳转

函数

函数是一段可重复使用的代码块，它接受输入参数，执行一些操作，并返回一个结果。函数可以接受多个参数，也可以不返回任何结果。函数需要定义在一个文件中，并在其他文件中调用。

指针

内存管理

结构体内存对齐

为什么需要内存对齐？

从时间的角度讲：现代 CPU 访问内存时，通常按照 字节对齐（byte alignment） 的方式进行：32 位系统：CPU 一次读取 4 字节，所以变量最好对齐到 4 字节。64 位系统：CPU 一次读取 8 字节，所以变量最好对齐到 8 字节。如果变量没有对齐，CPU 可能需要多次访问内存，导致性能下降，甚至某些 CPU 可能会报错（如某些 RISC 体系结构）。

从空间的角度讲：C 可以强制要求结构体的对齐方式，使得结构体的成员紧凑，从而达到节省内存的目的，但是，如果访问内存的时候跨越了 4 字节或者 8 字节，那么就会造成速度下降，这是一个 tradeoff。

struct Demo {
  char a;   //  1
  short b;  //  2
  int c;    //  3
  char *d;  //  8
}

作用域和链接

框架库

Glib

Klib

工程化