c语言提高学习笔记——02-c提高03day

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02-c提高03day

目录：
1、堆分配内存API
2、sscanf
3、练习：查找子串
4、一级指针易错点
（1）越界
（2）指针叠加会不断改变指针指向
（3）返回局部变量地址
（4）同一块内存释放多次
5、const使用
6、指针的指针（二级指针）
（1）二级指针基本概念
（2）二级指针做形参输出特性
 （3）二级指针做形参输入特性
（4）二级指针练习
7、位运算
（1）位逻辑运算符
1）按位取反~
2）位与（AND）：&
3）位或（OR）：|
4）位异或：^
（2）移位运算符
1）左移<<
2）右移
3）用法：移位运算符

1、堆分配内存API：

 1 #include<stdlib.h>
 2 void *calloc(size_t nmemb,size_t size);
 3 功能：
 4     在内存动态存储区中分配nmemb块长度为size字节的连续区域。calloc自动将分配的内存置0。
 5 参数：
 6     nmemb：所需内存单元数量
 7     size：每个内存单元的大小（单位：字节）
 8 返回值：
 9     成功：分配空间的起始地址
10     失败：NULL

 1 #include<stdlib.h>
 2 void *realloc(void *ptr,size_t size);
 3 功能：
 4     重新分配用malloc或者calloc函数在堆中分配内存空间的大小。realloc不会自动清理增加的内存，需要手动清理，如果指定的地址后面有连续的空间，那么就会在已有地址基础上增加内存，如果指定的地址后面没有空间，那么realloc会重新分配新的连续内存，把旧内存的值拷贝到新内存，同时释放旧内存。
 5 参数：
 6    ptr:为之前用malloc或者calloc分配的内存地址，如果此参数等于NULL，那么和realloc与malloc功能一致
 7    size：为重新分配内存的大小，单位：字节
 8 返回值：
 9     成功：新分配的堆内存地址
10     失败：NULL

示例代码

 1 void test01(){
 2 　　int* pl=calloc(10,sizeof(int))；//开辟了40个字节，并赋值为0
 3 　　if(pl==NULL){
 4 　　　　return；
 5 　　}
 6 　　for(int i=0；i<10；i++){
 7 　　　　pl[i]=i+1；
 8 　　}
 9 　　for(int i=0；i<10；i++){
10 　　　　printf（"%d"，pl[i]）；
11 　　}
12 　　printf("
")；
　　　　if(p1 != NULL)
　　　　{
　　　　　　free(p1);
　　　　　　p1 = NULL;
　　　　}
13 　　
14 }
15 
16 void test02(){
17 　　int* pl=calloc(10,sizeof(int))；//开辟了40个字节，并赋值为0
18 　　if(pl==NULL){
19 　　　　return；
20 　　}
21 　　for(int i=0;i<10;i++){
22 　　　　pl[i]=i+1；
23 　　}
24 　　//申请空间，如果较小，后边增加返回的p2等于p1；如果扩展比较大，重新申请（p2不等于p1）,且把之前的数据拷贝至新分配的空间
25 　　int* p2=realloc(pl,15* sizeof(int))；
26 　　if(p2==NULL){
27 　　　　return；
28 　　}
29 　　printf("%d
"，pl)；
30 　　printf（"%d
"，p2）；
31 
32 　　//打印
33 　　for(int i=0;i<15;i++){
34 　　　　printf("%d"，p2[i])；
35 　　}
36 　　printf("
")；
37 
38 　　//重新赋值
39 　　for(int i=0;i<15;i++){
40 　　　　p2[i]=i+1;
41 　　}
42 
43 　　//再次打印
44 　　for(int i=0；i<15;i++){
45 　　　　printf("%d"，p2[i])；
46 　　printf("
")；
47 　　free(p2)；
48 }

说明：calloc、realloc和sprintf类似，都是申请空间放入数据，sprintf把格式化后的结果放在显示器，calloc、realloc放在内存。

2、sscanf

#include<stdio.h>
int sscanf(const char *str,const char *format,...);
功能：
    从str指定的字符串读取数据，并根据参数format字符串来转换并格式化数据。
参数：
    str:指定的字符串首地址
    format:字符串格式，用法和scanf()一样
返回值：
    成功：实际读取的字符个数
    失败：-1

 练习：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>

//%*s或%*d 跳过数据
void test01()
{
#if 0
    char* str = "12345abcde";
    char buf[1024] = { 0 };
    sscanf(str, "%*d%s", buf);//跳过数字，剩余字符串
    printf("buf:%s
", buf);
#else
    //忽略字符串到空格或者	
    char* str = "12345	abcde";
    char buf[1024] = { 0 };
    sscanf(str, "%*s%s", buf);//跳过数字，剩余字符串
    printf("buf:%s
", buf);
#endif    
    
}

//%[width]s读指定宽度的数据
void test02()
{
    char* str = "12345abcde";
    char buf[1024] = { 0 };
    sscanf(str, "%6s", buf);//指定6个字符，12345a
    printf("buf:%s
", buf);
}
//%[a-z]匹配a到z中任意字符（尽可能多的匹配）
void test03()
{
    char* str = "12345abcde";
    char buf[1024] = { 0 };
    sscanf(str, "%*d%[a-c]", buf);//%[a-c]从第一个开始匹配，有不匹配的，直接结束,所以加入忽略数字
    printf("buf:%s
", buf);
}
//%[aBc]匹配a、B、c中一员，贪婪性
void test04()
{
    char* str = "aABbcde";
    char buf[1024] = { 0 };
    sscanf(str, %[aAb]", buf);//%[Ab]从第一个开始匹配，有不匹配的，直接结束,所以为aA
    printf("buf:%s
", buf);
}
//%[^a]匹配非a的任意字符，贪婪性
void test05()
{
    char* str = "aABbcde";
    char buf[1024] = { 0 };
    sscanf(str, %[^c]", buf);//%[^c]从第一个开始匹配，有不匹配的，直接结束,所以为aABb
    printf("buf:%s
", buf);
}
//%[^a-z]表示读取除a-z以外的所有字符
void test06()
{
    char* str = "aABbcde12345";
    char buf[1024] = { 0 };
    sscanf(str, %[^a-z]", buf);//%[^a-z]从第一个开始匹配，有不匹配的，直接结束,所以为aABbcde
    printf("buf:%s
", buf);
}
//深入理解，分别提取IP各个字符
void test07()
{
    char* ip = "127.0.0.1";
    int num1 = 0, num2 = 2, num3 = 0, num4 = 0;
    sscanf(ip, "%d.%d.%d.%d", &num1, &num2, &num3, &num4);
    printf("num1:%d
", num1);
    printf("num2:%d
", num2);
    printf("num3:%d
", num3);
    printf("num4:%d
", num4);
}
//深入理解，提取#和@中间的字符
void test08()
{
    char* str = "abcde#12uiop@0plju";
    char buf[1024] = {0};
    sscanf(str, "%*[^#]#%[^@]", buf);
    printf("buf:%s
", buf);
}


int main(){

    test01();
    
    system("pause");
    return EXIT_SUCCESS;
}

3、练习：查找子串

 

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>

//查找子串第一次出现的位置
char* myStrStr(const char* str, const char* substr)
{
    const char* mystr = str;
    const char* mysub = substr;
    
    while(*mystr != '')
    {
        if(*mystr != *mysub)
        {
            ++mystr;
            continue;//找到相同的首个字符，才执行下边的比较
        }
        //临时指针变量
        const char* temp_mystr = mystr;
        const char* temp_mysub = mysub;
        //比较子串
        while(*temp_mysub != '')
        {
            if(*temp_mystr != *temp_mysub)
            {
                ++mystr;
                break;//如果不匹配，退出本次比较（退出本层while），mystr加1开始下轮比较
            }
            ++temp_mysub;
            ++temp_mystr;
        }
        //说明匹配成功
        if(*temp_mysub == '')
        {
            return (char*)mystr;
        }
        
        
    }
}

void test()
{
    char* str = "abcdefg";
    char* sub = "de";
    char* pos = myStrStr(str, sub);
    printf("pos = %s
", pos);
}

int main(){

    test();
    
    system("pause");
    return EXIT_SUCCESS;
}

实现了查找子串，但还未实现删除后拼接。

C break——参看：https://www.runoob.com/cprogramming/c-break-statement.html

4、一级指针易错点
（1）越界

void test(){
    char buf[3]="abc"; //有问题，''还有一个字节
    printf("buf:%s
",buf);
}

（2）指针叠加会不断改变指针指向

void test(){
    char* p=(char*)malloc(50);
    char buf[]="abcdef";
    int n=strlen(buf);
    int i=0;

    for(i=0;i<n;i++)
    {
        *p=buf[i];
        p++;//修改原指针指向,修改原指针的首地址！free会出问题
    }
    free(p);
}

（3）返回局部变量地址

char *get_str()
{
    char str[]="abcdedsgads"；//栈区，子函数运行完，就释放，不能返回！
    printf("[get_str]str=%s
",str)；
    return str;
}

（4）同一块内存释放多次

void test(){
    char* p=NULL；
    p=(char*)malloc(50)；
    strcpy(p,"abcdef")；
    if(p!=NULL)
    {
 7         //free()函数的功能只是告诉系统p指向的内存可以回收了
        //就是说，p指向的内存使用权交还给系统
        //但是，p的值还是原来的值（野指针），p还是指向原来的内存
        free(p):
    }
    if(p!=NULL)
    {
        free(p):
    }
}

 5、const使用

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>

struct Person
{
    char name[64];
    int age;
    int ID;
    double score;
};

void PrintPerson(struct Person person)
{
    printf("Name:%s Age:%d ID:%d Score:%f
",person.name, person.age, person.ID, person.score);
}

void test()
{
    struct Person person = {"Trump", 30, 250, 59.9};
    PrintPerson(person);
}

int main(){

    test();
    
    system("pause");
    return EXIT_SUCCESS;
}

代码分析：每次打印时候（调用PrintPerson函数）都要拷贝64+4+4+8=80个字节，特别浪费内存。所以考虑使用指针，然而只需要打印，为避免更改数据，使用const。

改进代码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>

struct Person
{
    char name[64];
    int age;
    int ID;
    double score;
};

//规避地址传递的副作用（在使用对象指针的情况下，有可能意外修改数据）
void PrintPerson(const struct Person* person)
{
    //person->ID = 128;//增加const后不可修改，修改会报错
    printf("Name:%s Age:%d ID:%d Score:%f
",person->name, person->age, person->ID, person->score);
}

void test()
{
    struct Person person = {"Trump", 30, 250, 59.9};
    PrintPerson(&person);
}

int main(){

    test();
    
    system("pause");
    return EXIT_SUCCESS;
}

6、指针的指针（二级指针）

（1）二级指针基本概念

int a = 12;
int *b = &a;

假定我们又有了第3个变量，名叫c，并用下面这条语句对它

c = &b;

问题是：c的类型是什么？显然它是一个指针，但它所指向的是什么？变量b是一个“指向整型的指针”，所以任何指向b的类型必须是指向“指向整型的指针"的指针，更通俗地说，是一个指针的指针。

它合法吗？是的！指针变量和其他变量一样，占据内存中某个特定的位置，所以用&操作符取得它的地址是合法的。

那么这个变量的声明是怎样的声明的呢？

int **c=&b；

那么这个**c如何理解呢？*操作符具有从右想做的结合性，所以这个表达式相当于*（*c），我们从里向外逐层求职。*c访问c所指向的位置，我们知道这是变量b.第二个间接访问操作符访问这个位置所指向的地址，也就是变量a.指针的指针并不难懂，只需要留心所有箭头，如果表达式中出现了间接访问操作符，你就要随箭头访问它所指向的位置。

（2）二级指针做形参输出特性

二级指针做形参输出特性指由被调函数分配内存。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>

//被调函数分配内存，主调函数使用
void allocateSpace(int** temp)//使用二级指针的目的是为了修改一级指针的值
{
    int* arr = malloc(sizeof(int)* 10);
    for(int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        arr[i] = i + 1;
    }
    //指针间接赋值
    *temp = arr;
}

void printArray(int* arr, int len)
{
    for(i = 0; i < len; ++i)
    {
        printf("%d", arr[i]);
    }
}
#if 0
void freeSpace(void* arr)
{
    if(arr == NULL)
    {
        return;
    }
    free(arr);
    arr = NULL;
}
#else
void freeSpace(int** arr)
{
    if(arr == NULL)
    {
        return;
    }
    if(*arr != NULL)
    {
        free(*arr);
        *arr = NULL;
        arr = NULL;
    }
}
#endif

void test()
{
    int* pArray = NULL;
    allocateSpace(&pArray);//本来一级，取完地址二级
    printArray(pArray, 10);//pArray为int*类型，&pArray为int**类型
#if 0
    freeSpace(pArray);
    pArray = NULL;
#esle
    freeSpace(&pArray);
    if(pArray == NULL)
    {
        printf("pArray被置空！");
    }
#endif
}

int main(){

    test();
    
    system("pause");
    return EXIT_SUCCESS;
}

 （3）二级指针做形参输入特性

二级指针做形参输入特性指由主调函数分配内存。

练习1：堆上开辟空间，指向栈上的空间

内存模型图如下：

 

//打印数组
void print array(int **arr,int n){
    for(int i=0;i<n;i ++){
    printf（"%d"，*(arr[i]));
    printf("
");
}
//二级指针输入特性（由主调函数分配内存）
void test(){
    int al=10;//栈上分配数据空间
    int a2=20;
    int a3=30;
    int a4=40;
    int a5=50;

    int n=5;
    int** arr=(int **）malloc(sizeof(int *)*n);//堆上分配指针数组

    arr[0]=&al;//*(arr + 0) = &a1;
    arr[1]=&a2;//*(arr + 1) = &a2;
    arr[2]=&a3;//*(arr + 2) = &a3;
    arr[3]=&a4;//*(arr + 3) = &a4;
    arr[4]=&a5;//*(arr + 4) = &a5;

    print_array(arr,n);
　　　　if(arr != NULL)
　　{
    　　free(arr);
　　　　　　arr = NULL;
　　 }
    arr=NULL;
}

练习2：栈上开辟空间，指向堆上的空间

内存模型图如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>

void print array(int **arr,int n){
    for(int i=0;i<n;++i){
    printf（"%d"，*(arr[i]));
    printf("
");
}


void test02()
{
    int* pArray[5];//栈上分配内存
    
    for(int i = 0; i < 5; ++i)
    {
        pArray[i] = malloc(4);//堆上分配内存
        *(pArray[i]) = 100 + i;
    }
    printArray(pArray, 5);
    //释放堆内存
    for(int i = 0; i < 5; ++i)
    {
        if(pArray[i] != NULL)
        {
            free(pArray[i]);
            pArray[i] = NULL;
        }
    }
}

int main(){

    test02();
    
    system("pause");
    return EXIT_SUCCESS;
}

（4）二级指针练习

读取文件（text.txt）内容

//text.txt
aaaaaaaaaaaaaaaaaa
bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
cccccccccccc
ddd
eeeeeeeeeeeeeeeee
ffffffffffffffffffffffffffff

内存模型图如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>

//获得文件行数
int getFileLines(FILE* file)
{
    if(NULL == file)
    {
        return -1;
    }
    char buf[1024] = {0};
    int lines = 0;
    
    while(fgets(buf, 1024, file)!=NULL)
    {
        ++lines;
    }
    //恢复文件指针指向文件起始位置
    fseek(file, 0, SEEK_SET);
        
    return lines;
}

//读取文件数据
void readFileData(FILE* file, int lines, char** contents)
{
    if(NULL == file)
    {
        return;
    }
    if(NULL == contents)
    {
        return;
    }
    if(lines <= 0)
    {
        return;
    }
    //创建缓冲区
    char buf[1024] = {0};
    int index = 0;
    while(fgets(buf, 1024, file) != NULL)
    {
        //printf("buf:%s",buf);
        int curLineLen = strlen(buf) + 1;//strlen计算给定字符串的（unsigned int型）长度，不包括''在内
        //给当前行分配内存
        char* lineContent = malloc(sizeof(char) * curLineLen);
        //将行数据拷贝到空间中
        strcpy(lineContent, buf);
        contents[index++] = lineContent;
        memset(buf,0,1024);
    }
    
    
    
}
//打印文件内容
void showFileContents(char** contents, int lines)
{
    for(int i = 0; i < lines; ++i)
    {
        printf("%d行：%s",i+1,contents[i]);
    }
}

//释放文件数据内存
void freeFileSpace(char** contents, int lines)
{
    for(int i = 0; i < lines; ++i)
    {
        if(contents[i] != NULL)
        {
            free(contents[i]);
            contents[i] = NULL;
        }
    }
    free(contents);
    contents = NULL;
}

void test()
{
    //打开文件
    FILE* file = fopen("./text.txt","r");
    if(NULL == file)
    {
        printf("打开文件失败！
");
        return;
    }
    //统计文件行数
    int lines = 10;
    lines = getFileLines(file);
    printf("lines:%d
",lines);
    
    char** pContents = malloc(sizeof(char*) * lines);
    
    //读取文件内容
    readFileData(file, lines, pContents);
    
    //关闭文件
    fclose(file);
    file = NULL;
    
    //打印文件内容
    showFileContents(pContents, lines);
    
    //释放文件数据
    freeFileSpace(pContents, lines);
    
}

int main(){

    test();
    
    system("pause");
    return EXIT_SUCCESS;
}

7、位运算

可以使用C对变量中的个别位进行操作。您可能对人们想这样做的原因感到奇怪。这种能力有时确实是必须的，或者至少是有用的。C提供位的逻辑运算符和移位运算符。在以下例子中，我们将使用二进制计数法写出值，以便您可以了解对位发生的操作。在一个实际程序中，您可以使用一般的形式的整数变量或常量。例如不适用00011001的形式，而写为25或者031或者0x19.在我们的例子中，我们将使用8位数字，从左到右，每位的编号是7到0。

（1）位逻辑运算符

4个位运算符用于整型数据，包括char.将这些位运算符成为位运算的原因是它们对每位进行操作，而不影响左右两侧的位。请不要将这些运算符与常规的逻辑运算符（&&、||和！）相混淆，常规的位的逻辑运算符对整个值进行操作。

1）按位取反~
一元运算符~将每个1变为0，将每个0变为1，如下面的例子：

~（10011010)
01100101

假设a是一个unsigned char，已赋值为2.在二进制中，2是00000010.于是~a的值为11111101或者253。请注意该运算符不会改变a的值，a仍为2。

unsigned char a=2;//00000010
unsigned char b=～a;//11111101
printf("ret=8d
",a);//ret=2
printf("ret=%d
",b);//ret=253

带符号整型的需要注意：int number =2; ~a得到101，而负数采用补码存储，得到-3

2）位与（AND）：&
二进制运算符&通过对两个操作数逐位进行比较产生一个新值。对于每个位，只有两个操作数的对应位都是1时结果才为1。

（10010011）
&(00111101)
=（00010001）

C也有一个组合的位与-赋值运算符：&=。下面两个将产生相同的效果：

val&=0377
val=val & 0377

可判断一个数的奇偶性——思路：取出最后一位：(number&1)==0为偶数，否则为奇数

应用：取出某一位；把某一位清零

3）位或（OR）：|
二进制运算符通过对两个操作数逐位进行比较产生一个新值。对于每个位，如果其中任意操作数中对应的位为1，那么结果位就为1.

（10010011)
|（00111101)
=(10111111）

C也有组合位或赋值运算符：|=

val |=0377
val=val | 0377

应用：把某一位置1

4）位异或：^
二进制运算符对两个操作数逐位进行比较。对于每个位，如果操作数中的对应位有一个是1（但不是都是1），那么结果是1.如果都是0或者都是1，则结果位0.——类似于做差取绝对值！

（10010011）
^（00111101）
=（10101110）

C也有一个组合的位异或-赋值运算符：^=

val^=0377
val=val ^ 0377

应用：不需要第三个变量，可交换两个变量。

 

（2）移位运算符
现在让我们了解一下C的移位运算符。移位运算符将位向左或向右移动。同样，我们仍将明确地使用二进制形式来说明该机制的工作原理。

1）左移<<
左移运算符<<将其左侧操作数的值的每位向左移动，移动的位数由其右侧操作数指定。空出来的位用0填充，并且丢弃移出左侧操作数未端的位。在下面例子中，每位向左移动两个位置。

(10001010）<<2
（00101000）

该操作将产生一个新位置，但是不改变其操作数。

1<<1=2；
2<<1=4；
4<<1=8；
8<<2=32;

左移一位相当于原值*2.

2）右移
右移运算符>>将其左侧的操作数的值每位向右移动，移动的位数由其右侧的操作数指定。丢弃移出左侧操作数有段的位。对于unsigned类型，使用0填充左端空出的位。对于有符号类型，结果依赖于机器。空出的位可能用0填充，或者使用符号（最左端）位的副本填充。

//有符号值
(10001010）>>2
(00100010)//在某些系统上的结果值

(10001010）>>2
(11100010)//在另一些系统上的解雇

//无符号值
（10001010）>>2
（00100010）//所有系统上的结果值

3）用法：移位运算符
移位运算符能够提供快捷、高效（依赖于硬件）对2的幂的乘法和除法。

 

参考：

1）讲义：豆丁网：https://www.docin.com/p-2159552288.html
道客巴巴：https://www.doc88.com/p-6951788232280.html

2）C break——参看：https://www.runoob.com/cprogramming/c-break-statement.html

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