盘点C语言中你不知道的小细节
2019-11-12 20:48:43 #C

语法细节

  • printf 函数：在打印 %时，需要两个连续的%，而不是转义。

  • 转换说明：即%m.pX或%-m.pX，m 为最小字段宽度，指定了最少显示的字符数量，若少于 m 字符，则右对齐，并用空格补齐，多于 m 仍会完全显示，负号则设置左对齐；

    p 为精度，它取决于转换说明中设置的 X：

    • %d：指明待显示数字的最少个数，不足则补零；
    • %f：指明小数点后出现的数字个数，默认为 6；
    • %g：指明有效数字的最大数量，与 %f 不同，其不会显示末尾的零，且数值小数点后无值会被省略：
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    int main(){
        float a = 666.66666666;
        printf("%.7d\n",(int)a);
        printf("%.7f\n",a);
        printf("%.7g\n",a);
    	printf("%.7g\n",(float)(int)a);
        return 0;
    }
    /* 输出
     * 0000666
     * 666.6666870
     * 666.6667
     * 666
     */

  • scanf 函数：在处理格式串（例如，scanf(“%d/%f”, &a); %d/%f 即为格式串）中的转换说明时会跳过每个数的初始位置前的空白字符；而对于普通字符时，采取的动作依赖于该字符是否为空白字符：

    • 空白字符：当格式串中有一个或多个连续的空白字符，scanf函数会从输入流中重复读取空白字符直到读取到一个非空白字符，并把该字符“放回原处”；
    • 其他字符：格式串中出现非空白字符，scanf 函数会将它与下一个输入字符进行比较，匹配则继续处理格式串；否则会异常退出，并把不匹配字符“放回原处”。

0UL/1UL

0UL 表示 无符号长整型 0
1UL 表示 无符号长整型 1

一般的 1 没有后缀，系统默认指定的类型为int，即有符号的整型数。

除此之外还可以将l，u自由组合形成多种后缀（不区分大小写），单独添加也没问题，例如：==2u，3lu，4Lu==。

主要的作用，我只在 keil 编译中遇到过，在宏定义中将1 << 16这类操作，默认的是有符号的，需要将 1 改成 1ul 无符号长整型。

参考自：c语言中的0UL或1UL是什么意思

volatile 关键词

首先我们来看volatile在维基百科中的一些简介，有个大概的了解：

在程序设计中，尤其是在C语言、C++、C#和Java语言中，使用volatile关键字声明的变量或对象通常具有与优化、多线程相关的特殊属性。通常，volatile关键字用来阻止（伪）编译器认为的无法“被代码本身”改变的代码（变量/对象）进行优化。如在C语言中，volatile关键字可以用来提醒编译器它后面所定义的变量随时有可能改变，因此编译后的程序每次需要存储或读取这个变量的时候，都会直接从变量地址中读取数据。如果没有volatile关键字，则编译器可能优化读取和存储，可能暂时使用寄存器中的值，如果这个变量由别的程序更新了的话，将出现不一致的现象。

当用volatile声明变量时，则表示该变量随时可能发生变化，避免因为编译器对代码优化导致读脏数据，例如

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static int a;
void main(){
    a = 0;
	while (a != 255);
}

一个执行优化的编译器会提示没有代码能修改a的值，并假设它永远都只会是0。因此编译器将用类似==while (true);==的无限循环替换函数体；但是a可能指向一个随时都能被计算机系统其他部分修改的地址，例如CPU的硬件寄存器， 上面的代码永远检测不到这样的修改。如果不使用volatile关键字，编译器将假设当前程序是系统中唯一能改变这个值部分。 为了阻止编译器像上面那样优化代码，需要使用volatile关键字： 

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static volatile int a;

这样修改以后循环条件就不会被优化掉，当值改变的时候系统将会检测到。

参考自：Volatile变量

const 关键词

大多数情况下，我们用 const 定义的变量都认为是不可改变的，确实这是准确的，但有些情况下，我们能间接借助指针来修改：

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#include <stdio.h>
int main(){
    const int n = 10;
    int *p = (int *)&n;
    *p = 20;
    printf("n: %d *p:%d\n", n,*p);
    printf("n: %x p: %x",&n,p);
    return 0;
}

输出结果为：

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n: 20 *p:20
n: 61fe14 p: 61fe14

此外也有情况下是不可修改的：

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#include <stdio.h>
const int n = 10;
int main(){
    int *p = (int *)&n;
    *p = 20;
    return 0;
}

程序编译正常，但运行时报错Process finished with exit code -1073741819 (0xC0000005)；

这是因为 const 全局变量存储在全局存储空间，其值只有可读属性，不能修改；const 局部变量存储在堆栈中，可通过指针修改其值。

代码中的 URL

最近发现一个很有意思的现象，就是在 C 代码中插入一个网站链接，代码不会编译出错：

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#include <stdio.h>

int main(){
    https://mahoo12138.cn/
    printf("hello, world\n");
    return 0;
}

刚开始，笔者也觉得惊奇，细看也不过如此，https在代码中是一个标签，用于与goto语句跳转到指定代码行，即goto https;，常用于跳出多重循环，国内教材都引导初学者尽量避免使用，因为可能会导致语句上下文不明确，从而使得跳转标签这种语法比较陌生，但有汇编基础，其实感觉goto 和那些 J 指令几乎一样。

//之后的代码就无需多言了，单行注释，编译器会直接跳过后面的内容，直到换行符。

bit field 位域

bit field 是一种节省内存的方式，有些信息在存储时，并不需要占用一个完整的字节， 而只需占几个或一个二进制位。例如时间日期数据和开关量。位域的类型只能是整型或枚举类型，位域不能是静态数据成员。

时间日期例子，来自C++ Bit Fields | Microsoft Docs：

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struct Date {
   unsigned short nWeekDay  : 3;    // 0..7   (分配 3 位)
   unsigned short nMonthDay : 6;    // 0..31  (分配 6 位)
   unsigned short nMonth    : 5;    // 0..12  (分配 5 位)
   unsigned short nYear     : 8;    // 0..100 (分配 8 位)
};

由于各个字段的大小都基本固定，所以只需要分配足够的 bits 即可，不过有个小细节，就是unsigned short是 2 个字节 16 位，最后的 nYear 分配的 8 位会溢出，会产生一个新的 16 位的unsigned short，数据由低位开始存储，如下图：

Date 内存结构

如果结构体中含有一个匿名且长度为 0 的成员，如下：

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struct Date {
   unsigned nWeekDay  : 3;    // 0..7   (分配 3 位)
   unsigned nMonthDay : 6;    // 0..31  (分配 6 位)
   unsigned           : 0;    // 强制对齐下一个边界
   unsigned nMonth    : 5;    // 0..12  (分配 5 位)
   unsigned nYear     : 8;    // 0..100 (分配 8 位)
};

带有 0 长度成员的 Date 的内存结构

因为位域不必然始于一个字节的开始，故不能取位域的地址。指向位域的指针和非 const 引用是不可行的。从位域初始化 const 引用时，将创建一个临时量（其类型是位域的类型），并以该位域的值复制初始化，而引用绑定到该临时量。

如果相邻位域字段的类型不同，长度相同，后面的字段也能紧邻前一个字段存储。

整个结构体仍然满足编译器的对齐原则：整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小（有效对齐值）的整数倍。

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