【C語言】10.static&extern，typedef，宏，條件編譯，const

  • 全局變量：

    • 程序一啟動就會分配空間，直到程序結束。
    • 存儲位置在靜態存儲區。
    • 多個同名的全局變量指向同一塊存儲空間。
    • 全局變量默認為0。
    • 分類：
      • 內部變量：只能在這個文件內部訪問（加上static關鍵字）
      • 外部變量：可以在其他文件中訪問的變量,默認所有全局變量都是外部變量。(什么都不加或是有extern聲明)

  • static:

    • static對局部變量的作用：

      • 延長局部變量的生命周期,從程序啟動到程序退出,但是它并沒有改變變量的作用域。也就是說，雖然保證它一直存在，但是該不能用的時候還是不能用。
      • 定義變量的代碼在整個程序運行期間僅僅會執行一次。注意，是定義變量的代碼，也就是說只會定義一次。

    • static對全局變量的作用：

      • 由于靜態全局變量的作用域局限于一個源文件內,只能為該源文件內的函數公用,因此可以 避免在其它源文件中引起錯誤。

      ?

  • extern:

    • 如果聲明的時候沒有寫extern，那系統會自動定義這個變量,并將其初始化為0。
    • 如果聲明的時候寫extern了，那系統不會自動定義這個變量。
    • 一般時候用extern來聲明變量是其他文件的外部變量。(？)

  • static 與 extern對函數的作用：

    • C語言默認所有函數都是外部函數，可以被其他文件訪問；而內部函數只能在本文件中訪問。

    • 同樣地，加上static關鍵字可以聲明和定義一個函數變為內部函數，extern則可以聲明和定義一個外部函數。

    • 例：

      // 聲明一個內部函數
static int sum(int num1,int num2);

// 定義一個內部函數
static int sum(int num1,int num2)
{
    return num1 + num2;
}

      // 聲明一個外部函數
extern int sum(int num1,int num2);

// 定義一個外部函數
extern int sum(int num1,int num2)
{
    return num1 + num2;
}

      ?

  • typedef:

    • 宏定義也可以完成typedef的工作，但是宏定義是由預處理完成的，而typedef則是在編譯時完成的，后者更為靈活方便且不易出錯。

    • 例：

      typedef int INTEGER;

typedef Integer MyInteger;

typedef char NAME[20]; // 表示NAME是字符數組類型,數組長度為20。然后可用NAME 說明變量。
NAME a; // 等價于 char a[20];

typedef char * String;
String myString = "hello";

      與結構體的聲明定義一樣，在對結構體使用typedef時，也有三種形式：

      struct Person{
    int age;
    char *name;
};

typedef struct Person PersonType; // PersonType person; person.age = ...

/////////////////////////////////////////////////////////////////////

typedef struct Person{
    int age;
    char *name;
} PersonType;

注意這個和結構體在定義的時候直接初始化一個值的區別，這個是由typedef關鍵字的，且是別名，而不是一個變量。

/////////////////////////////////////////////////////////////////////

typedef struct {
    int age;
    char *name;
} PersonType;

省略結構體名。

/////////////////////////////////////////////////////////////////////

// typedef和指向結構體的指針
// 首先定義一個結構體并起別名 
  typedef struct { float x; float y; } Point;
// 起別名
  typedef Point *PP;

      與枚舉的聲明定義一樣，在對枚舉使用typedef時，也有三種形式：

      enum Sex{
    SexMan,
    SexWoman,
    SexOther
};
typedef enum Sex SexType;

/////////////////////////////////////////////////////////////////////

typedef enum Sex{
    SexMan,
    SexWoman,
    SexOther
} SexType;

/////////////////////////////////////////////////////////////////////

typedef enum{
    SexMan,
    SexWoman,
    SexOther
} SexType;

      typedef和函數指針:（重要！）

      int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    typedef int (*myFunction) (int, int); 
  //注意此時myFunction就是int (*myFunction) (int, int)的別名。表示這是一種指向函數的指針的類型。
    myFunction p = add; 
    p();
    return 0;
}

      ?

      ?

  • 宏

    • 不帶參數的宏定義：

      • 格式： #define 標示符 字符串(“字符串”可以是常數、表達式、格式串等。)
      • 宏名的有效范圍是從定義位置到文件結束。如果需要終止宏定義的作用域，可以用#undef命令。

    • 帶參數的宏定義：

      • 對帶參數的宏,在調用中,不僅要宏展開,而且要用實參去代換形參。

      • #define 宏名(形參表) 字符串

      • #define average(a, b) (a+b)/2

      • 宏名和參數列表之間不能有空格，否則空格后面的所有字符串都作為替換的字符串。

      • 帶參數的宏在展開時，只作簡單的字符和參數的替換，不進行任何計算操作。所以在定義宏時，一般用一個小括號括住字符串的參數。并且計算結果最好也括起來防止錯誤。

        #define Pow(a) ( (a) * (a) )

  • 條件編譯

    • 在很多情況下，我們希望程序的其中一部分代碼只有在滿足一定條件時才進行編譯，否則不參與編譯(只有參與編譯的代碼最終才能被執行)，這就是條件編譯。換句話說，在條件編譯中，不滿足條件的會直接被刪去，并不會參與編譯。
    • 條件編譯和宏定義經常一起使用。
#define SCORE 67
#if SCORE > 90
    printf("優秀\n");
#else
    printf("不及格\n");
#endif

// 條件編譯后面的條件表達式中不能識別變量,它里面只能識別常量和宏定義

#if 條件1
  ...code1...
 #elif 條件2
  ...code2...
 #else
  ...code3...
 #endif

#define SCORE 67
#if SCORE > 90
    printf("優秀\n");
#elif SCORE > 60
    printf("良好\n");
#else
    printf("不及格\n");
#endif
  • 注意，條件一般是判斷宏定義而不是判斷變量，因為條件編譯是在編譯之前做的判斷，宏定義也是編譯之前定義的，而變量是在運行時才產生的。
  • 一定不要忘記在最后加上 #endif !
  • ifndef 條件編譯指令 與 上面用法類似，不過是條件相反的。

  • 使用條件編譯指令調試 bug

    #define DEBUG1 0
#if DEBUG1 == 0 //format是格式控制,##表示可以沒有參數,__VA_ARGS__表示變量 #define Log(format,...) printf(format,## __VA_ARGS__)
#else
#define Log(format,...)
#endif

void test(){
    Log("xxxxx");
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
    Log("%d\n",10);
    return 0;
}

    這種場景用Log代替printf，在調試的時候我們只需要改變宏定義的值，就可以靈活的控制輸出的語句。比如把DEBUG1設置為0，變為調試狀態，那么所有的printf就會替代Log輸出一些信息；把DEBUG1設置為1，則關閉調試狀態，則會將Log代替為空，則不會有輸出。

    這里,‘...’指可變參數。這類宏在被調用時,##表示成零個或多個參數,包括里面的逗號,一直到到右括弧結束為止。當被調用時,在宏體(macro body)中,那些符號序列集合將代替里面 的VA_ARGS標識符。

  • 或者用條件指令在調試階段設置一些默認值，比如賬號密碼，等結束調試只需要改變宏命令就可以關閉這個功能。

  • 在C語言中防止重復導入頭文件的問題：

    #ifndef __xxxxxx__x__
#define __xxxxxx__x__

#include <stdio.h>

#endif /* defined(__xxxxxx__x__) */

    比如這是xxxxx里面的x.h文件，當別的文件導入這個文件的時候（#include），相當于復制這個文件里的內容。如果導入了多個文件不小心重復導入了同一個，那么像上面這樣寫是沒有問題的。因為預處理指令會首先檢查是否定義了

    __xxxxxx__x__

    如果沒有定義，那么就定義，并且導入stdio.h文件。

    那么如果下次遇到（這時候都是在預編譯的時候完成的），它仍然檢查是否定義了

    __xxxxxx__x__

    這次因為剛才我們已經定義了，那么它就會直接結束這個指令，所以不會重復導入相同的頭文件。

  • 如果出現重復導入循環（比如a.h文件里導入了b.h，而b.h文件里導入了a.h），解決方法：

    如果a.h聲明了一個add方法，b.h里面聲明了一個minus方法，但是此時重復引用循環，編譯器會報錯，那么可以在b.h里面不再導入a.h就不會出現循環導入的問題。但是我又想在b.h里面訪問a.h里面的add方法，但是此時b.h里面并沒有導入a.h，那么我們就直接將add方法的聲明復制到b.h里面即可。

  • const

    const的作用主要是兩個:

    1. 節省空間,避免不必要的內存分配。（Swift中建議使用let也是這個原因？）

      #define PI 3.14159 //常量宏
const doulbe Pi=3.14159; //此時并未將Pi放入ROM中 ...... double i=Pi; //此時為Pi分配內存,以后不再分配!
double I=PI; //編譯期間進行宏替換,分配內存
double j=Pi; //沒有內存分配
double J=PI; //再進行宏替換,又一次分配內存! const定義常量從匯編的角度來看,只是給出了對應的內存地址,而不是象#define一樣給出的是立即數,所以,const定義的常量在程序運行過程中只有一份拷貝,而#define定義的常量在內存中有若干個拷貝。

      編譯器通常不為普通const常量分配存儲空間,而是將它們保存在符號表中,這使得它成為一個編譯期間的常量,沒有了存儲與讀內存的操作,使得它的效率也很高。

    2. 更加安全。

    使用：

    1. 在變量名前或變量名后。

      int const x = 2;

      const int x = 2;

    2. 注意用const修飾指針：

      • const int *A; //const修飾指針,A可變,A指向的值不能被修改

      • int const *A; //const修飾指向的對象,A可變,A指向的對象不可變

      • int *const A; //const修飾指針A, A不可變,A指向的對象可變

      • const int *const A;//指針A和A指向的對象都不可變

        ?

      先看“*”的位置

      如果const 在 *的左側 表示值不能修改,但是指向可以改。

      如果const 在 *的右側 表示指向不能改,但是值可以改

      如果在“*”的兩側都有const 標識指向和值都不能改。

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