《C专家编程》读书笔记（1-3章）

这本书分为11章，比较有趣也是吸引我的主要还是数组，指针以及声明的那几章节。因为我自己的背景是偏硬件的，所以对于内存等偏硬件的章节并不是那么感兴趣。因此在笔记上我也会更侧重前者。本篇文章是前3章的读书笔记，我准备通过2篇文章来完成整本书的读书笔记。

第一章：C穿越时空的迷雾

这章主要是介绍C语言的历史以及C语言的各种规范。在1.9节中，文中给出了一段小代码：

foo(const char **p){}

main(int argc, char **argv)
{
    foo(argv)
}

这段代码在编译过程中会有warning，warning的大致意思就是参数与原型不匹配。为什么不匹配？因为形参是 const ，而实参却没有 const 。

参数的传递类似于赋值语句，要使其没有warning，必须满足这个条件：左右两边的操作数都是指向有/无限定符的相容类型的指针，并且左边的操作数必须包含右边操作数全部的限定符。作者觉得这句话不够直观，因此他给出了一个例子：

char *cp;
const char *ccp;
ccp = cp;

左操作数是指向没有限定符的指向 char 类型的指针 cp ；而右操作数则是指向有 const 限定符的指向 char 类型的指针 ccp 。也就是说左右操作数都指向 char 类型的指针，只是左边指向的 char 还有 const 这个限定符，并且这个限定符是修饰 char 的。因此满足上面这个条件，所以这么写是没有warning的。

回到有warning的这个例子，实参是 const char **p ，形参是 char **argv ，实参指向 const char *p ，行参指向 char *argv 。因为 const char *p 和 char *argv 不相容，因此会出现这个warning。

之前我一直没明白为什么为什么 const char *p 和 char *argv 不相容而 const char 和 char 确是相容的。后来仔细想了想，这应该是和 const 修饰指针有关。 我们先来看看下面这两种指针的区别：

/* p的值可以改变，而p所指向空间的值不能改变 */
const char *p
/* p的值不能改变，而p所指向空间的值可以改变 */
char *const p

从这里我们可以看出， const char *p 并不是指指针的值不能修改（也就是说 const 并不是修饰指针的），而是指指针所指的空间是 const 的。因此 const char *p 和 char *argv 并不相容。我有一个未验证的猜想，如果将 const char *p 换为 char *const p ，也许这里就不会报错了，因为除去限定符，他们就是完全一样的指针。

1.10主要讨论了有符号数和无符号数以及隐式类型转化。对于有无符号数而言，当我们对其进行混合操作时， 有符号数都会默认转换为无符号数 ，这很容易产生bug（尤其是比较语句中），因此我们要尽量避免混合使用它们。

第二章：这不是bug，而是语言特性

这一章节讲了C语言一些可能引起bug的特性。

1. switch 语句忘写 break 很容易会造成fall through。虽然有时候我们刻意不加 break ，但这么做的时候一定要小心，否则很容易出错。

2. 对于C语言中的运算符，有些在不同上下文中会有不同的意义(重载)，比如 * 和 & 符号。 * 既可以表示乘号，也可以用于对指针取值。 & 既可以作为位运算符，也可以作为取地址操作符。

3. 除了可能引起歧义外，运算符的优先级也很容易造成bug。比如 int *ap[] ，由于 [] 的优先级要高于 * ，所以 ap 是一个元素为 int * 的数组，而不是一个指向int类型数组的指针。书中给了一个很好地建议： 除了加减乘除外，当涉及其它运算符时一律加上括号。
   除此之外，对于X(a) = Y(b) + Z(e) * H(d)这样的表达式，我们并不能确认各个函数哪个先完成，哪个后完成。也就是说Y(b)，Z(e)和H(d)可能在任意时刻返回，我们唯一确定的就是当其都返回后，乘法先运算，加法后运算。因此，如果这些表达式有 相互依赖关系 ，我们就不能再这样写了。

4. 函数是不能返回一个指向局部变量的指针（或者数组）的。书中给了一个例子：

char *localized_time(char * filename)
{
    char buffer[120];
    /* 对这个buffer进行各种处理 */
    ...
    return buffer;
}

因为 buffer 是一个局部变量，当这个函数结束时， buffer 所指向的空间已经被系统所收回（销毁），我们并不能知道此时该空间存储的内容。因此即使我们能得到这个空间的地址，我们也不能得到我们想要得到的数据了。要想得到正确的返回值，书中给出了几种解决方案，比如使用全局变量（包括 static ），比如手动分配空间等。

第三章：分析C语言的声明

这一章是主要讲的是如何读懂C语言的声明。C语言的可以很简单也可以很复杂，对于简单的声明我们根本不需要花时间去分析。但对于复杂的声明，往往对于初学者来说是一场噩梦。（在《C缺陷与陷阱》这本书中，作者也花了很大的篇幅来讲解C语言的声明）

作者用一个例子来讲解如何读C语言的声明：

char *const *(*next)()

如果之前没有遇到过类似的声明，你肯定会觉得无从下手。作者给出了一个一般性的方法来读懂这些复杂的声明：

/*
A 声明从它的名字开始读取，然后按照优先级顺序依次读取；
B 优先级从高到低依次是：
    B.1 声明中被括号括起来的那部分；
    B.2 后缀操作符：
        括号()表示这是一个函数，而
        放括号[]表示这是一个数组；
    B.3 前缀操作符：星号*表示这是一个“指向...的指针”；
C 如果const和（或）volatile关键字的后面紧跟类型说明符（如int，long等），那么它作用于类型说明符。在其他情况下，它作用于关键字左边紧邻的指针星号。
*/

下面我们就用这个方法来读懂这个复杂的声明:

1. 首先，名字是 next ，并且其被括号括起来。

2. 然后我们看括号外的那部分，其前缀是 * ，后缀是 () 。因为 () 优先级高于 * ，因此可以判断 next 是一个函数指针，其指向一个返回...的函数。

3. 看完后缀我们再看前缀，前缀是 * ，因此可以知道这个函数是返回一个...类型的指针。

4. 再看前面的 char *const ，我们知道该函数返回的指针类型是指向 char 的常量指针。

除了这个例子，书中还给出了另外一个例子：

char *(*c[10])(int **p)

我们再来看看怎么读懂这个声明：

1. 名字是 c 。

2. 它是一个数组。

3. 数组的元素是函数指针。

4. 这个函数的参数是 int **p 。

5. 这个函数的返回类型的 char * 。

因此，这个语句声明了一个数组，数组中的元素是指向返回值为char指针，参数为 int **p 的函数指针。

相对于这两个例子而言，《C缺陷与陷阱》中的那个例子更复杂，如果想了解的话可以翻阅我的另外一篇文章C缺陷与陷阱读书笔记。

对于复杂的声明，使用 typedef 往往是一个很好的方。
书中给了一个例子：

void (*signal(int sig, void(* func)(int)))(int);

signal 是一个函数，这个函数返回一个 void (* )(int) 类型的函数指针。它的参数，一个是 int 类型，另一个是 void(* )(int) 类型的函数指针。直接分析这个声明是需要花一番功夫的，但如果我们使用 typoof ，这个声明就会很容易理解了：

typedef void (* p_func)(int);
p_func signal(int sig, p_func);

typedef 和 define 都可以用于定义数据类型，但它们有两个很大的区别，第一， define 后的数据类型可以用其他数据类型进行扩展，但 typedef 就不行；第二， typedef 能保证在连续变量的声明中，所有变量类型保持一致，而 define 不能。

/* 第一个区别 */
#define apple int
typedef int orange;
/* 这个没问题 */
unsigned apple i;
/* 这个会报错 */
unsigned orange j;

/* 第二个区别 */
#define apple int *
typedef int * orange;
/* int * i, j - i是指针而j是int */
apple i, j;
/* x和y都是指针 */
orange x, y;