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一、內(nèi)存大話題

1.0、內(nèi)存就是程序的立足之地，體現(xiàn)內(nèi)存重要性。

1.1、內(nèi)存理解：

內(nèi)存物理看是有很多個Bank（就是行列陣式的存儲芯片），每一個Bank的列就是位寬 ，每一行就是Words，則存儲單元數(shù)量=行數(shù)（words）×列數(shù)（位寬）×Bank的數(shù)量；通常也用M×W的方式來表示芯片的容量（或者說是芯片的規(guī)格/組織結構）。

M是以位寬為單位的總容量，單位是兆 ，W代表位寬， 單位是bit。計算出來的芯片容量也是以bit為單位，但用戶可以采用除以8的方法換算為字節(jié)（Byte）。比如8M×8，這是一個8bit位寬芯片，有8M個存儲單元，總容量是64Mbit（8MB）。

1.2、c語言中其實沒有bool類型：以0表示假，非0表示真，則在內(nèi)存存儲是以int型存放的。如果想要表示真假，可以用int/char型做替換，在c++中就有bool x=true/false;

1.3、內(nèi)存對齊：內(nèi)存對齊（提高訪問效率速度，編譯器一般默認是4字節(jié)對齊）

1.4、char/int/short/long/float/double型：放在內(nèi)存的長度和解析作用。（int *）0，使0地址指向一個int型。又比如0000111010101可以解析成int型也可以解析成float型。

1.5、Linux內(nèi)核是面向?qū)ο蟮模鴆語言是面向過程的，但可以用結構體內(nèi)嵌指針變成面向?qū)ο蟆Ｈ?

1.6、棧的理解：

（1） 運行時自動分配&自動回收：棧是自動管理的，程序員不需要手工干預。方便簡單。（表現(xiàn)在匯編代碼，編譯時，會自動編譯成匯編碼實現(xiàn)函數(shù)調(diào)用完立即改變棧頂）

（2） 反復使用：棧內(nèi)存在程序中其實就是那一塊空間，程序反復使用這一塊空間。(硬件上有個寄存器，用來存放棧的棧頂?shù)刂?，棧是有大小的空間)

（3） 臟內(nèi)存：棧內(nèi)存由于反復使用，每次使用后程序不會去清理，因此分配到時保留原來的值。

（4） 臨時性：（函數(shù)不能返回棧變量的指針，因為這個空間是臨時的）

（5） 棧會溢出：因為操作系統(tǒng)事先給定了棧的大小，如果在函數(shù)中無窮盡的分配棧內(nèi)存總能用完。棧的操作（怎么出棧怎么入棧）是由具體硬件來干預，程序員只要明白原理就可以了，但是要給相應的棧寄存器賦值。當調(diào)用函數(shù)時，變量會自動放在棧中（入棧）當函數(shù)調(diào)用完后，棧會自動出棧.

( 6 ) 棧的 '發(fā)展'有四種情況，滿增棧，滿減棧，空增棧，空減棧，至于是那種要根據(jù)編譯器決定，而s5pv21 是滿減棧。

1.7、堆的理解：

（1）操作系統(tǒng)堆管理器管理：堆管理器是操作系統(tǒng)的一個模塊，堆管理內(nèi)存分配靈活，按需分配。

（2）大塊內(nèi)存：堆內(nèi)存管理者總量很大的操作系統(tǒng)內(nèi)存塊，各進程可以按需申請使用，使用完釋放。

（3）臟內(nèi)存：堆內(nèi)存也是反復使用的，而且使用者用完釋放前不會清除，因此也是臟的。

（4）臨時性：堆內(nèi)存只在malloc和free之間屬于我這個進程，而可以訪問。在malloc之前和free之后都不能再訪問，否則會有不可預料的后果。

（5）程序手動申請&釋放：手工意思是需要寫代碼去申請malloc和釋放free。（記?。翰灰焉暾埖牡刂方o搞丟了， 不然自己用不了，也釋放不了）

申請一段內(nèi)存，可以是:

malloc(10*sizeof ( int ) ); 

原型：

//指針函數(shù) size_t是宏定義int 都是便于可移植性 ，返回一個內(nèi)存地址，void *可以看出，希望申請的內(nèi)存用來存放什么就強制類型什么。

calloc( 10,sizeof ( int ) ); 原型：void *calloc(size_t nmemb, size_t size);// nmemb個單元，每個單元size字節(jié)void *realloc(void *ptr, size_t size);// 改變原來申請的空間的大小的ptr是原來申請內(nèi)存的指針，size是想要重新申請內(nèi)存的大小使用就是*（p+1）=12 ; *(P+3)=110；

申請失敗返回NULL,申請成功返回一個地址，申請之后一定要檢驗（NULL!=p）用完一定要 free ( p ) ；釋放后不是不能用，是不應該使用了。可以給它“洗盤子‘，p=NULL;

其實申請的內(nèi)存并不能真正改變大小，原理是先重新申請一段內(nèi)存，然后把原來申請的內(nèi)存上的內(nèi)容復制到新的內(nèi)存上，然后釋放掉原來的內(nèi)存，返回新的指針。

(6) 在申請內(nèi)存時，malloc（0）其實也是成功的，因為系統(tǒng)規(guī)定少于一定數(shù)目的大小，都申請規(guī)定的大小，如在win32系統(tǒng)下申請少于32字節(jié)的地址，最后申請到的空間是32字節(jié)，在朱老師視頻中申請少于16字節(jié)的地址，最后申請到的是16字節(jié)，至于規(guī)定多少字節(jié)，由具體的系統(tǒng)而言。


1.8、內(nèi)存里的數(shù)據(jù)：

（1）代碼段：存放代碼二進制、常量（char *p='linux',則”linux“存放在代碼段，是不可更改的）

（2） 數(shù)據(jù)段: 存放非0全局變量、靜態(tài)局部變量（局部只屬于函數(shù)的，不是整個程序的）

（3） bss : 存放為0的全局變量/為0的靜態(tài)局部變量、存放未初始化全局變量/靜態(tài)局部變量

注意：const int a=9; 有兩種存放方式：第一種確實存放在代碼段，讓a不能修改，第二種是仍然存放在數(shù)據(jù)段中，讓編譯器來判斷，如果有改變的代碼就會報錯。 至于那種，是不確定的，像單片機就屬于第一種。

1.9、《1》一個源文件實際上是以段為單位編譯成連接成可執(zhí)行文件（a .out ）;這個可執(zhí)行文件總的說是分為數(shù)據(jù)段，代碼段，自定義段，數(shù)據(jù)段還可以細分成 .bbs 段。而雜段會在執(zhí)行的時候拿掉。所以a.out分為雜段，數(shù)據(jù)段（存放的是非0全局變量）.bbs段，代碼段。

《2》內(nèi)存實際上被劃分了兩大區(qū)域，一個是系統(tǒng)區(qū)域，另一個是用戶區(qū)域，而每一個區(qū)域又被劃分成了幾個小區(qū)域，有堆，棧，代碼區(qū)，.bbs區(qū)，數(shù)據(jù)區(qū)（存放的是非0全局變量）。

《3》對于有操作系統(tǒng)而言， 當我們在執(zhí)行a.out可執(zhí)行文件時，執(zhí)行這個文件的那套程序會幫我們把雜段清掉，然后把相應的段加載到內(nèi)存對應的段。對于裸機程序而言，我們是使用一套工具將a.elf的可執(zhí)行程序給清掉了所有段的符號信息，把純凈的二進制做成.bin格式的燒錄文件。所以我們加載到內(nèi)存的程序是連續(xù)的，也就是說代碼段和數(shù)據(jù)段、.bbs段都是連續(xù)的。當然，?？臻g是我們自己設置的。而且在裸機中我們不能使用malloc函數(shù)，因為我們使用的只是編譯器、連接器工具沒有集成庫函數(shù)，沒有定義堆空間區(qū)。

《4》大總結多程序運行情況： 在Linux系統(tǒng)中運行cdw1.out時，運行這個文件的那套程序會幫我們把相應的段加載到內(nèi)存對應的段。然后操作系統(tǒng)會把下載到內(nèi)存的具體物理地址與每條命令（32位）的鏈接地址映射到TTB中（一段內(nèi)存空間），當我們又運行cdw2.out時，同樣也像cdw1.out一樣加載進去，并映射到TTB表中。而且這兩個.out文件默認都是鏈接0地址（邏輯），當cpu發(fā)出一個虛擬地址（Linux中程序邏輯地址）通過TTB查找的物理地址是不一樣的。所以對于每一個程序而言，它獨占4G的內(nèi)存空間，看不到其他程序。

二、位操作

2.1 ~(0u)是全1；

2.2 位與& 位或 | 位取反~ 位異或^

2.3、位與、位或、位異或的特點總結：

位與：（任何數(shù)，其實就是1或者0）與1位與無變化，與0位與變成0
位或：（任何數(shù)，其實就是1或者0）與1位或變成1，與0位或無變化
位異或：（任何數(shù)，其實就是1或者0）與1位異或會取反，與0位異或無變化

2.4、左移位<< 與右移位>> C語言的移位要取決于數(shù)據(jù)類型。
對于無符號數(shù)，左移時右側補0（相當于邏輯移位）
對于無符號數(shù)，右移時左側補0（相當于邏輯移位）
對于有符號數(shù)，左移時右側補0（叫算術移位，相當于邏輯移位）
對于有符號數(shù)，右移時左側補符號位（如果正數(shù)就補0，負數(shù)就補1，叫算術移位）

2.5、小記：常與 1 拿來 做位運算。讓他取反、移位 得到想要的數(shù)。

2.6、直接用宏來置位、復位（最右邊為第1位）。 置位置1，復位置0 ；
#define SET_NTH_BIT(x, n) (x | ((1U)<<(n-1)))
#define CLEAR_NTH_BIT(x, n) (x & ~((1U)<<(n-1)))
}

三、指針—精髓

3.1 printf('%p \n'); 其中%p表示輸出一個指針，就是指針變量（其存放的那個地址），可以理解為輸出一個地址。

3.2 int* p1, p2 ; 等同于 int *p1; int p2;　　int?。穑剑ⅲ蹋椋睿酰ⅲ洳荒芨淖儯?，因為”ｌｉｎｕｘ＂是一個常數(shù)。

3.3 ( 代碼規(guī)范性 )在定義指針時，同時賦值為NULL，在用指針時，先判斷它是不是NULL。尤其是在malloc申請內(nèi)存后，free(p);則一定要讓p=NULL

3.4 C/C++中對NULL的理解： { #ifdef _cplusplus// 定義這個符號就表示當前是C++環(huán)境

#define NULL 0；// 在C++中NULL就是0#else#define NULL (void *) 0；// 在C中NULL是強制類型轉(zhuǎn)換為void *的0#endif

3.5、修飾詞：const (修飾變量為常量，應該理解為不應該去變它，當作常量，而并非永遠不能改變,當然要看具體運行環(huán)境，在gcc,const 這種就可以采用指針方式修改，但是在在VC6.6++中就不可以修改)：其雖然是當作常數(shù)，但是仍然存放在數(shù)據(jù)段中，用指針仍然可以改變值。

第一種：const int *p;
第二種：int const *p;
第三種：int * const p;
第四種：const int * const p;

3.6、 數(shù)組 int a[2]; 其中a是指首元素的首地址，&a是整個數(shù)組的收地址（數(shù)組指針，其這個指針指向一個數(shù)組），他們的值是一樣的，但意義不一樣，可以參照 int a; int *p=&a; 來理解。數(shù)組和指針天生姻緣在于數(shù)組名；

int a[3]; int* p=a;是可以的，但是 int *p=&a;就會報錯，盡管他們的值是一樣的，但意義不一樣，所以是不允許的，除非強制類型轉(zhuǎn)換。在訪問時是a[0],其實編譯器會把它變成*（a+0)的方式，只是用a[0]看起來更方便，封裝了一下而已，實質(zhì)還是指針。

3.7、 siziof()是一個運算符，測試所占內(nèi)存空間，如 int a[100] ;sizeof(a)=400;

與strlen( )要有所區(qū)別，他是測字符串實際長度的，不包括‘\0‘，如果給strlen傳的參數(shù)不是一個字符串，則它會一直去找，直到 找到第一個 ‘\0’，然后再計算其長度。

如 char a[]='chen'; char *p=a; 則strlen(p)=4;

3.8、 當數(shù)組作為一個形參時，其實參是一個數(shù)組名（也可以是指針，其本質(zhì)就是指針），意義是首元素的首地址，則傳過去只影響形參的第一個元素。形參數(shù)組的地址被實參數(shù)組地址所綁定；

實參的大小會丟失，所以往往會傳一個int num 大小進去。

3.9、 結構體做為形參時，應盡量用指針/地址方式來傳，因為結構體變量有時會占很大，效率很低。

4.0、 int *p=&u; p存放的是變量u的地址，而&p的意思就是變量p本身的地址。

4.1、當要傳參的個數(shù)比較多時，我們可以打包成一個結構體，傳參的個數(shù)越多，其開銷就更大．　

4.2 一個函數(shù)作用其實就是輸入輸出，參數(shù)可以作為輸入，返回可以作為輸出，但是當要返回多個輸出時，這時候就不夠用了，所以常常返回值用來判斷程序又沒有出錯，而參數(shù)就是當作輸入輸出的，輸入時可以加const表示它沒必要去修改，而輸出都是指針，因為要改變它的值，只能采用地址傳遞這種方式。比如：char *strcpy(char *dest,const char *src)

四、C語言復雜表達式

4.1、在表達式中，要看符號的優(yōu)先級和結合性。

4.2、在理解內(nèi)存時，內(nèi)存0地址在最底下，至上地址逐漸增加。

4.3、int *p;是定義的一指針變量p，而int ( *p)[4]；也是一個指針變量p；也可以這樣想：凡是遇到（*p）什么的判斷他是指針后，就可以說他是指針變量，包括函數(shù)指針。

4.4、一個函數(shù) int max（int a ,int b）; 則他的函數(shù)指針是 int ( *p ) (int ,int );其意思就是定義這個類型的函數(shù)指針變量p; p=max是賦值，引用是p();則相當于max()調(diào)用這個函數(shù)。

函數(shù)指針必須和原函數(shù)的類型一樣。

4.5 函數(shù)指針其實就是為了做結構體內(nèi)嵌指針的，這樣就構成了高級語言中的類。再一個就是上述4.4中p=&max;也是可以的，它和p=max,值和意義都是一樣的，這個和數(shù)組有所區(qū)別，數(shù)組的a和&a的值雖然一樣，但是意義完全不一樣。int a[4];a有兩層意思，第一層是數(shù)組名，&a表示整個數(shù)組的地址，第二層表示首元素的首地址。

4.6 int (*p[4])(int ,int)其意思是函數(shù)指針數(shù)組，一個4長度的數(shù)組，里面存了4個函數(shù)指針。

* 4.7 printf在做輸出時，其機制是緩沖行來輸出，即當遇到一個\n后再打印出來，即使再多printf，沒有遇到\n,都不是一個一個打印。

'\r'是回車，'\n'是換行，前者使光標到行首，后者使光標下移一格，通常敲一個回車鍵，即是回車，又是換行（\r\n）。Unix中每行結尾只有“<換行>，即“\n”；Windows中每行結尾是“<換行><回車>”，即“\r\n”；Mac中每行結尾是“<回車>”。scanf('');里面不要加\n符。

4.8 在一個c文件中，有時候會多次引入一個.h文件，所以在寫.h文件時，要寫

4.9、typedef int *intType; const intType p,其意思是指針p為const；

4.9.1 對于typedef的定義：如typedef const int cdw; 可以這樣理解，typedef就是給一個類型區(qū)別名的，那么系統(tǒng)會自動識別該類型，如果typedef const int char 則就報錯。

4.9.2 在開發(fā)中經(jīng)常會typedef int int32_t ; typedef short int16_t; 這樣做的目的是便于在不同平臺下的移植，如果當在另一個平臺下，int 是64位的，但是我的項目中都是用的int32_t;

所以只需要修改int32_t就可以了，我可以讓他typedef short int32_t;這樣我只更改一次，其余的都改了，做到一改全改。

** 4.9.3 int **p; int *a[4]; p=a;可以這樣理解：首先它是指針數(shù)組，既然是數(shù)組，則a即表示數(shù)組名又表示首元素的首地址，a[0]是一個一重指針，而a是a[0]的地址，那么a就是一個二重指針；{ 一重指針的地址就是二重指針變量，所以有p=a; 而 int a[4][3] ,a和一維數(shù)組的意思是一樣的，如 int a[3][6],int *p ;p=a[0];所以不能p=a,int *a[3][3],int **p;p=a[0];}

** 4.9.4、二維數(shù)組是為了簡化編程，平面型。數(shù)組以下標示方式訪問其實是編譯器封裝起來的，實質(zhì)是指針訪問。int (*p)[5]; int a[2][5];則有 p=a; 關鍵是要把二維數(shù)組抽象成n行n列用指針訪問方式理解：二維數(shù)組可以看作是一個方格子的矩陣，比如a[2][5],那么就是2行5列的10個小格子，第一行可以收納起來變成一個指向一維數(shù)組的指針，第二行也是如此；

這樣收納后就變成了一個新的數(shù)組a[2]，每一個格子存放的是它收納的第一個元素的地址，如a[0]存放的是第一行第一列元素的地址，“a”[1]存放的是第二行第一列的地址；

再與一維數(shù)組相聯(lián)系，一維數(shù)組名即表示數(shù)組名又表示數(shù)組第一個元素的地址，所以a[2][5]中的a表示“a'[2]數(shù)組第一個元素的地址；那么再把p=a;層層推遞，（p+i）表示指向第幾行的地址，*（p+i）表示取第幾行的值（而這個值存放的是第幾行一列元素的首地址），*（p+i）+j 表示指向第幾行第幾列的地址，最后在引用這個地址，*（*（p+i）+j）就表示第幾行第幾列的值了。

一重指針----------->一維數(shù)組

二重指針----------->指針數(shù)組

數(shù)組指針----------->二維數(shù)組

函數(shù)指針----------->普通函數(shù)

五、數(shù)組&字符串&結構體&共用體&枚舉（5.6？）

5.1、c語言中定義一個字符串: char a[6]={'l','i','n','u','x','\0'}; '\0'的字符編碼為0就是NULL;也就是說內(nèi)存中遇到0，翻譯成字符是就是'\0',或這是NULL;

char a[6]='linux';char *p='linux';

5.2、 sizeof(a)=6是運算符，其意思是所占空間大小，包括字符串后面的‘\0',strlen(a）=5是一個函數(shù)，其意思是字符串的長度。strlen( p)；其中p只有是字符指針變量才有意義，它的形參是數(shù)組變量是沒有意義的，因為strlen是根據(jù)什么時候遇到 '\0',才結束測試字符串的長度，就算數(shù)組不初始化也是有長度的。

char *p='linux'; sizeof(p)永遠等于4，因為p是指針變量，存的是地址。所以總結：sizeof()是拿來測數(shù)組的大小，strlen（）是拿來測試字符串的長度。

5.3、結構體用 . 或者是 ->訪問內(nèi)部變量，其實質(zhì)是用的指針訪問。如

則s1.a =12;實質(zhì)就是int *p=(int *) &s1；*p=12 首先a是int 型，所以是強制類型 int * ，其次是就是算地址，然后強制類型，地址應該是int 型然后加減，不然的話，系統(tǒng)s1.b=12.2;實質(zhì)就是double *p= (double *) ((int)&s1+4),*p=12.2; 不知道是以int 型加減還是以float型加減，還是以char型加減，所以 應當 （int）&s1; 而且因為地址是s1.c=c;實質(zhì)就是 char *p=(char *) ((int)&s1+12); *p=c; 4字節(jié)的，所以必須是int型。

&* 5.4、對齊方式：

（1）猜測如果是32位系統(tǒng)，那么編譯器默認是4字節(jié)對齊，64位系統(tǒng)，那么編譯器默認是8字節(jié)對齊，因為32位或64位一次性訪問效率是最高的。

（2）

<1>結構體首地址對齊（編譯器自身幫我們保證，會給它分配一個對齊的地址，因為結構體自身已經(jīng)對齊了，那么第一個變量也就自然對齊，所以我們才可以想象成第一個變量從0地址存放）；

<2>結構體內(nèi)部的各個變量要對齊。

<3>整個結構體要對齊，因為定義結構體變量s1時，再定義變量s2時，如果s1沒有對齊，就坑了s2,所以也要保證整個結構體對齊。

無論是按照幾字節(jié)對齊，我們都可以聯(lián)想到內(nèi)存實際的安排。1字節(jié)對齊那么不管int float double 類型，在每4個格子的內(nèi)存挨著存放。2字節(jié)對齊，也是一樣的想法，舉一個列子，如果第一個變量是char 型，第二個變量是int型，那么0地址存放char型，1地址空著，2地址存放int型地址部分，3地址存放int型地址部分，然后上排最右4、5地址存放int型高址部分。4字節(jié)對齊，如果第一個變量是char型，第二個變量是int型，那么0地址存放char型，1，2，3地址空著，從4地址開始存放int，最后給變量分配完內(nèi)存空間后，必須要保證整個結構體對齊，下一個結構體的存放起始地址是n字節(jié)對齊整數(shù)倍，如是4字節(jié)對齊，那么最后short算成4字節(jié) 以保證整個結構體對齊。

整個結構體對齊，如2字節(jié)對齊（2的整數(shù)倍），只要是0、2、4地址就行了，如果是4字節(jié)對齊（4的整數(shù)倍），就必須是0、4地址。8字節(jié)對齊（8的整數(shù)倍）

（3）猜測4字節(jié)/8字節(jié)其實是針對int型/double型的，比如0地址是char型，那么4字節(jié)對齊，int型、float型就必須從4地址開始存放，那么8字節(jié)對齊，int型就必須從4地址存放，double型就必須從8地址開始存放.小于幾字節(jié)對齊的那些，如char型和short型只要能按照規(guī)則存放就行了。

（4）對齊命令：<1>需要#prgama pack(n)開頭，以#pragma pack()結尾，定義一個區(qū)間，這個區(qū)間內(nèi)的對齊參數(shù)就是n。(不建議使用)

如：s1占5個字節(jié)，s2占8字節(jié)（默認）

#pragma pack(1)struct stu1{

（結構體本身以及變量） 對齊規(guī)則：2字節(jié)對齊（2的整數(shù)倍），只要是0、2、4地址就行了，4字節(jié)對齊（4的整數(shù)倍），就必須是0、4地址，
8字節(jié)對齊（8的整數(shù)倍），就必須是0、8、16

<2>gcc推薦的對齊指令__attribute__((packed)) __attribute__((aligned(n)))，在VC中就不行，沒有定義這個命令

(1)__attribute__((packed))使用時直接放在要進行內(nèi)存對齊的類型定義的后面，然后它起作用的范圍只有加了這個東西的這一個類型。packed的作用就是取消對齊訪問。

(2)__attribute__((aligned(n)))使用時直接放在要進行內(nèi)存對齊的類型定義的后面，然后它起作用的范圍只有加了這個東西的這一個類型。它的作用是讓整個結構體變量整體進行n字節(jié)對齊（注意是結構體變量整體n字節(jié)對齊，而不是結構體內(nèi)各元素也要n字節(jié)對齊，內(nèi)部元素按照默認對齊方式）

例子：

struct mystruct11{// 1字節(jié)對齊4字節(jié)對齊int a;// 44char b;// 12(1+1)short c;// 22}__attribute__((packed));
typedef struct mystruct111{// 1字節(jié)對齊4字節(jié)對齊2字節(jié)對齊int a;// 44 4char b;// 12(1+1)2short c;// 22 2short d;// 2 4(2+2)2}__attribute__((aligned(1024))) My111;

5.5、offsetof宏：#define offsetof( TYPE, MEMBER) ((int) &((TYPE *)0)->MEMBER)

(1)offsetof宏的作用是：用宏來計算結構體中某個元素和結構體首地址的偏移量（其實質(zhì)是通過編譯器來幫我們計算）。

(2)offsetof宏的原理：我們虛擬一個type類型結構體變量，然后用type.member的方式來訪問那個member元素，繼而得到member相對于整個變量首地址的偏移量。

(3)學習思路：第一步先學會用offsetof宏，第二步再去理解這個宏的實現(xiàn)原理。

(TYPE *)0 這是一個強制類型轉(zhuǎn)換，把0地址強制類型轉(zhuǎn)換成一個指針，這個指針指向一個TYPE類型的結構體變量。 （實際上這個結構體變量可能不存在，但是只要我不去解引用這個指針就不會出錯）。

((TYPE *)0)->MEMBER(TYPE *)0是一個TYPE類型結構體變量的指針，通過指針指針來訪問這個結構體變量的member元素，然后對這個元素取地址，又因為改地址是從0地址開始算的，所以這個地址就是相對起始地址的偏移量。

5.6 container_of宏： #define container_of(ptr, type, member) ({\
const typeof(((type *)0)->member) * __mptr = (ptr);\
(type *)((char *)__mptr - offsetof(type, member)); }) 兩條語句；，然后用{ } ，\表示提示編譯器本行因為屏幕不夠，鏈接下一行。用#（也就是宏定義）時，如果本行不夠要用 \ 提示編譯器接著是下一行的。必須要用 \ ，猜測因為宏定義一行就算結束了。

(1)作用：知道一個結構體中某個元素的指針，反推這個結構體變量的指針。有了container_of宏，我們可以從一個元素的指針得到整個結構體變量的指針，繼而得到結構體中其他元素的指針。

(2)typeof關鍵字的作用是：typepef(a)時由變量a得到a的類型，typeof就是由變量名得到變量數(shù)據(jù)類型的。

(3)這個宏的工作原理：先用typeof得到member元素的類型定義成一個指針，然后用這個指針減去該元素相對于整個結構體變量的偏移量（偏移量用offsetof宏得到的），減去之后得到的就是整個結構體變量的首地址了，

再把這個地址強制類型轉(zhuǎn)換為type *即可。

5.7 p是一個地址，（int）p+6 和（char *）+6；效果是一樣的，第一種是將地址p當作int型加減，第二種是將地址p做為char *指針，他每次加減都是一字節(jié)一字節(jié)相加減的，如果是 （int *）P+6,那么他每次加減都是按照4字節(jié)一跳。就相當于加了+4*6；

5.8 小端模式：變量的高地址存放在高地址，低地址存放在低地址； 通信模式也要分大小端，先發(fā)送/接受的是高地址還是低地址，大端模式：變量的高地址存放在低地址，低地址存放在高地址；

測試：有用共用體 union 和指針方式來測試，基本思路是讓 int a=1; 看低地址 char 是0還是1 ；變量都是從地址開始存放，只是變量的高地址和低地址先存放誰不確定。

不能用位與來測，因為存放和讀取都是按照某一個方式來的，結果永遠都是一樣的。int a=1; char b=(char)a;這種方式不可以測試，因為不管大小端，它都以變量a的低地址部分賦給b;

5.9、枚舉類型(int型)： 這樣寫默認從第一個常量開始是0，1，2，3，4.........也可以自己賦值,但是每一個值是不一樣的，否則邏輯上出錯。

enum week{sunday, sunday=1,moday, moday=5,tuseday, 然后其他常量以此遞增。wenzeday,friday,saterday,}today; today=sunday;* // 錯誤1，枚舉類型重名，編譯時報錯：error: conflicting types for ‘DAY’typedef enum workday{MON, // MON = 1;TUE,WEN,THU,FRI,}DAY;
typedef enum weekend{SAT,SUN,}DAY;*// /錯誤2，枚舉成員重名，編譯時報錯：redeclaration of enumerator ‘MON’typedef enum workday{MON, // MON = 1;TUE,WEN,THU,FRI,}workday;
typedef enum weekend{MON,SAT,SUN,}weekend;}

六、C語言宏定義與預處理、函數(shù)和函數(shù)庫（看博客strcyp原函數(shù)）

6.1、源碼.c->(預處理)->預處理過的 .i 文件->(編譯)->匯編文件.S->(匯編)->目標文件.o->(鏈接)->elf可執(zhí)行程序預處理用預處理器，編譯用編譯器，匯編用匯編器，鏈接用鏈接器，這幾個工具再加上其他一些額外的會用到的可用工具，合起來叫編譯工具鏈。gcc就是一個編譯工具鏈。

<1>預處理的意義(1)編譯器本身的主要目的是編譯源代碼，將C的源代碼轉(zhuǎn)化成.S的匯編代碼。編譯器聚焦核心功能后，就剝離出了一些非核心的功能到預處理器去了。

(1)預處理器幫編譯器做一些編譯前的雜事。如：(1)#include（#include <>和#include ''的區(qū)別）

(2)注釋

(3)#if #elif #endif#ifdef

(4)宏定義

備注： gcc中只預處理不編譯的方法 -o生成可執(zhí)行文件名 -c只編譯不鏈接 -E 只預處理不編譯 -I ( 是大i,不是L )編譯時從某個路徑下尋找頭文件 . /當前

(1)gcc編譯時可以給一些參數(shù)來做一些設置，譬如gcc xx.c -o xx可以指定可執(zhí)行程序的名稱；譬如gcc xx.c -c -o xx.o可以指定只編譯不連接，也可以生成.o的目標文件。

(2)gcc -E xx.c -o xx.i可以實現(xiàn)只預處理不編譯。一般情況下沒必要只預處理不編譯，但有時候這種技巧可以用來幫助我們研究預處理過程，幫助debug程序。

(3)鏈接器：鏈接的時候是把目標文件（二進制）通過有序的排列組合起來，如 star.s main.c led.c 這三個源文件，分別被編譯成三個目標文件 ，每個目標文件有很多函數(shù)集合。鏈接的時候會根據(jù)運行思路把這些雜亂的函數(shù)給排列組合起來，不是把目標文件簡單的排列組合。

(4)當生成可執(zhí)行程序之后，這個可執(zhí)行程序里面有很多符號信息，有個符號表，里面的符號與一個地址相對應，如 函數(shù)名max對應一個地址，雖然這個程序有符號信息，但是為什么還是可以執(zhí)行呢？因為如windows的exe程序，有專門的一套程序來執(zhí)行這個.exe 文件，就好比壓縮文件，就有一套 “好壓”的軟件，然后去壓縮（執(zhí)行）.rar .zip的文件，而這套程序就把這些符號信息給過濾掉，然后得到純凈的二進制代碼，最后把他們加載到內(nèi)存中去。

(5) debug版本就是有符號信息，而Release版本就是純凈版本的。可用strip工具： strip是把可執(zhí)行程序中的符號信息給拿掉，以節(jié)省空間。（Debug版本和Release版本）objcopy：由可執(zhí)行程序生成可燒錄的鏡像bin文件。

6.2、預處理：

<1>頭文件有”“是本目錄去找，找不到就去庫頭文件找，和< > 只到庫頭文件去找，庫頭文件可以自己制作，用 -I ( 是大i,不是L )參數(shù)去尋找路徑。

頭文件在預處理時，會把文件的內(nèi)容原封不動的賦值到 c 文件里面。

<2>注釋：在預處理時，把注釋全部拿掉。 注意：#define zf 1 再判斷 #undef zf 2 時，也是通過的。其意思是有沒有定義過zf.

<3>條件編譯：當作一個配置開關 #define NUM 表示定義了NUM,則執(zhí)行下一條語句，且NUM用空格替代，而且預處理會刪掉條件編譯，留下正確的執(zhí)行語句。

<4>宏定義：#define cdw 1 在預處理階段，會替代那些宏，可以多重替代宏；也可以表示多個語句，如 #define cdw printf('cdw\n') ; printf('zf\n'); cdw；這條語句會直接展開
還有帶參宏，#define max(a,b) (（a）+（b）) 注意的是帶參宏一定要（ ） 不然有時候會引起錯誤，每一個”形參“都應該要（）；
#define year （365*24*60*60*60*60 ） 安理說是可以的，但是year是int型的已經(jīng)超過了范圍，所以要把它搞成無符號長整形。
#define year （365*24*60*60*60*60ul ) 這樣才是正確的
宏定義的變量是不占內(nèi)存空間的，直接替換減少開銷，但是變量替換是不進行類型檢查；
函數(shù)的變量要占用空間、要壓棧等操作，就需要很大的開銷，但是調(diào)用函數(shù)時，編譯器會檢查函數(shù)變量的類型是否相同。
內(nèi)聯(lián)函數(shù)集合普通函數(shù)、宏定義的兩個優(yōu)勢，它直接就地展開，直接替換，減少開銷，同時編譯器也會檢查變量的類型。但是函數(shù)體積要小，不然效率反而很低，至于
原因暫時不詳。

6.3、內(nèi)聯(lián)函數(shù)：對函數(shù)就地展開，像宏定義一樣，這樣減少開銷，同時也檢查變量的類型。但是必須函數(shù)的內(nèi)部體積小才用這種方式，以達到更好的效率。體積大的函數(shù)就作為普通函數(shù)。
內(nèi)聯(lián)函數(shù)通過在函數(shù)定義前加inline關鍵字實現(xiàn)。

* 6.4、條件編譯的應用：做一個調(diào)試開關。#define DEBUG #undef DEBUG 是注銷 DEBUG 宏
#ifdef DEBUG
#define debug(x) printf(x)
#else
#define debug(x)
#endif

6.5、函數(shù)：

(1)整個程序分成多個源文件，一個文件分成多個函數(shù)，一個函數(shù)分成多個語句，這就是整個程序的組織形式。這樣組織的好處在于：分化問題、便于編寫程序、便于分工。

(2)函數(shù)的出現(xiàn)是人（程序員和架構師）的需要，而不是機器（編譯器、CPU）的需要。

(3)函數(shù)的目的就是實現(xiàn)模塊化編程。說白了就是為了提供程序的可移植性。

<1>函數(shù)書寫的一般原則：

第一：遵循一定格式。函數(shù)的返回類型、函數(shù)名(男女廁所)、參數(shù)列表（太多用結構體）等。

第二：一個函數(shù)只做一件事：函數(shù)不能太長也不宜太短（一個屏幕的大?。?，原則是一個函數(shù)只做一件事情。

第三：傳參不宜過多：在ARM體系下，傳參不宜超過4個。如果傳參確實需要多則考構體打包考慮。

第四：盡量少碰全局變量：函數(shù)最好用傳參返回值來和外部交換數(shù)據(jù)，不要用全局變量。

<2> 之所以函數(shù)能被調(diào)用，根本實質(zhì)是在編譯時，檢查到了該函數(shù)的聲明，不是因為函數(shù)定義了（當然也要定義才行，只是不是本質(zhì)）。

6.6、遞歸函數(shù)：自己調(diào)用自己的函數(shù)，常用舉例：階乘 int jiecheng( int n) 斐波那契數(shù)例： f(n)=f(n-1)+f(n-2) n>2的正整數(shù)

{ int he(int n)

注意： if(n<1) if(3==n||4==n)

棧溢出：遞歸函數(shù)會不停的耗費棧空間 { {
所以要注意遞歸不要太多 printf('error\n'); return 1;
收斂性：必須 要有一個終止遞歸的條件 } }

6.7、函數(shù)庫：<1>靜態(tài)鏈接庫其實就是商業(yè)公司將自己的函數(shù)庫源代碼經(jīng)過只編譯不連接形成.o的目標文件，然后用ar工具將.o文件歸檔成.a的歸檔文件（.a的歸檔文件又叫靜態(tài)鏈接庫文件）。

商業(yè)公司通過發(fā)布.a庫文件和.h頭文件來提供靜態(tài)庫給客戶使用；客戶拿到.a和.h文件后，通過.h頭文件得知庫中的庫函數(shù)的原型，然后在自己的.c文件中直接調(diào)用這些庫文件，在連接的時候鏈接器會去.a文件中拿出被調(diào)用的那個函數(shù)的編譯后的.o二進制代碼段鏈接進去形成最終的可執(zhí)行程序。

<2>動態(tài)鏈接庫本身不將庫函數(shù)的代碼段鏈接入可執(zhí)行程序，只是做個
標記。然后當應用程序在內(nèi)存中執(zhí)行時，運行時環(huán)境發(fā)現(xiàn)它調(diào)用了一個動態(tài)庫中的庫函數(shù)時，會去加載這個動態(tài)庫到內(nèi)存中，然后以后不管有多少個應用程序去調(diào)用這個庫中的函數(shù)都會跳轉(zhuǎn)到第一次加載的地方去執(zhí)行（不會重復加載）。

也就是在運行時，會把庫函數(shù)代碼放入內(nèi)存中，然后多個程序要用到庫函數(shù)時，就從這段內(nèi)存去找，而靜態(tài)鏈接對于多程序就是重復使用庫函數(shù)，比較占內(nèi)存。

(1) gcc中編譯鏈接程序默認是使用動態(tài)庫的，要想靜態(tài)鏈接需要顯式用-static來強制靜態(tài)鏈接。

(2) 庫函數(shù)的使用需要注意3點：第一，包含相應的頭文件；第二，調(diào)用庫函數(shù)時注意函數(shù)原型；第三，有些庫函數(shù)鏈接時需要額外用-lxxx來指定鏈接；第四，如果是動態(tài)庫，要注意-L指定動態(tài)庫的地址。

6.8、常見的兩個庫函數(shù)：<1>C庫中字符串處理函數(shù)包含在string.h中，這個文件在ubuntu系統(tǒng)中在/usr/include中字符串函數(shù) 如：memcpy（內(nèi)存字符串復制，直接復制到目標空間）確定src和dst不會overlap重復，則使用memcpy效率高memmove（內(nèi)存字符串復制，先復制到一個內(nèi)存空間，然后再復制到目標空間）確定會overlap或者不確定但是有可能overlap，則使用memove比較保險
memset strncmp
memcmp strdup
???? memchr strndup
strcpy strchr
strncpy strstr
strcat strtok
strncat 。。。
strcmp

<2> 數(shù)學函數(shù)：math.h 需要加 -lm 就是告訴鏈接器到libm中去查找用到的函數(shù)。

C鏈接器的工作特點：因為庫函數(shù)有很多，鏈接器去庫函數(shù)目錄搜索的時間比較久。為了提升速度想了一個折中的方案：鏈接器只是默認的尋找?guī)讉€最常用的庫，如果是一些不常用的庫中的函數(shù)被調(diào)用，需要程序員在鏈接時明確給出要擴展查找的庫的名字。

鏈接時可以用-lxxx來指示鏈接器去到libxxx.so中去查找這個函數(shù)。

6.9、自制靜態(tài)鏈接庫：

(1)第一步：自己制作靜態(tài)鏈接庫,首先使用gcc -c只編譯不連接，生成.o文件；然后使用ar工具進行打包成.a歸檔文件庫名不能隨便亂起，一般是lib+庫名稱，后綴名是.a表示是一個歸檔文件
注意：制作出來了靜態(tài)庫之后，發(fā)布時需要發(fā)布.a文件和.h文件。

(2)第二步：使用靜態(tài)鏈接庫，把.a和.h都放在我引用的文件夾下，然后在.c文件中包含庫的.h，然后直接使用庫函數(shù)。

備注：

<1>.a 文件，前綴一定要加lib ,如 libzf.a ; 鏈接屬性 -l（小L）,表示庫名，屬性-L表示庫的路徑。所以：gcc cdw.c -o cdw -lzf -L ./include -I(大i) ./include

<2> 頭文件“ ”表示外部自定義，如果沒加路徑屬性，默認當前路徑找，如果在其他文件夾下，必須用 -I(大i) 路徑。用<>表示的頭文件一種是在編譯器下的庫文件找，第二種是自己定義的庫文件找，但是要定義其路徑。

<3> 在makefile文件中用到gcc/arm-gcc 那么在shell中就用相應的編譯器 gcc/arm-gcc .

<4> nm ./include/libmax.a 查看max庫的信息，有哪些 .o 文件 .o文件有哪些函數(shù)。

舉例：makefile: arm-gcc aston.c -o aston.o -c
arm-ar -rc libaston.a aston.o

6.9.1、自制動態(tài)鏈接庫：

<1>動態(tài)鏈接庫的后綴名是.so（對應windows系統(tǒng)中的dll），靜態(tài)庫的擴展名是.a .

<2>第一步：創(chuàng)建一個動態(tài)鏈接庫。 gcc aston.c -o aston.o -c -fPIC (-fPIC表示設置位置無關碼)
gcc -o libaston.so aston.o -shared （-shared表示使用共享庫）
注意：做庫的人給用庫的人發(fā)布庫時，發(fā)布libxxx.so和xxx.h即可。

第二步：使用自己創(chuàng)建的共享庫。gcc cdw.c -o cdw -lmax.so -L ./動態(tài)鏈接庫 -I ./動態(tài)鏈接庫

第三步：上述編譯成功了，但是在 ./cdw 執(zhí)行時會報錯，原因是采用動態(tài)鏈接，在可執(zhí)行文件只是做了一個標記，標記是使用了哪個函數(shù)庫的哪個函數(shù)。

并沒有將庫函數(shù)加載到源文件中，所以可執(zhí)行文件很小，在執(zhí)行時，需要立即從系統(tǒng)里面找到使用到的函數(shù)庫，然后加載到內(nèi)存中，在linux系統(tǒng)中
默認是從 /usr/bin 中尋找，（不確定：如果使用shell中運行）會先執(zhí)行環(huán)境變量的路徑然后再查找 /usr/bin;所以我們可以用兩種辦法解決運行的問題

第四步：將動態(tài)庫 libmax.so 復制到 /usr/lib 下面，但是如果以后所有的庫都這樣放的話，會越來越臃腫，導致運行速度變慢（一個一個查找）；或者是新添加一個環(huán)境變量

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/mnt/hgfs/share/include （將庫 libmax.so 復制到這個路徑下面）這樣就可以運行了。

<3>使用 ldd 命令判斷一個可執(zhí)行文件是否能運行成功； ldd cdw
linux-gate.so.1 => (0xb77a8000)
libmax.so => not found //發(fā)現(xiàn) not found意思就是沒有找到對應的函數(shù)庫
libc.so.6 => /lib/i386-linux-gnu/libc.so.6 (0xb75e2000)
/lib/ld-linux.so.2 (0xb77a9000)

七、存儲類&作用域&生命周期&鏈接屬性

7.1、概念詞：存儲類（棧、堆、數(shù)據(jù)區(qū)、.bss段、.text段）
作用域（代碼塊作用范圍，也就是變量作用的范圍）
生命周期（變量的誕生和死亡）
鏈接屬性（外鏈接屬性、內(nèi)鏈接屬性、無連接屬性）

7.2、Linux下的內(nèi)存映射（分配情況、組織情況）：見圖內(nèi)存映射。其中有關進程的空間，如進程控制塊、頁表等都是在內(nèi)核里面的。文件區(qū)是映射外部文件的，如打開記事本，那么這個文件臨時存放在文件區(qū)域。（見引用資料）

問題：虛擬地址技術？ 解決：后期在Linux應用/網(wǎng)絡編程會講。

OS下和裸機下C程序加載執(zhí)行的差異？ 解決：在arm裸機第十六部分有介紹。

7.3、存儲類關鍵字：

<1> auto 自動的(一個用法：修飾局部變量，在定義變量時可以省略) 【外鏈接：與第二個c文件鏈接】【內(nèi)鏈接：只與本c文件鏈接】【無連接:就是無鏈接】

<2> static 靜態(tài)的（有兩個用法，第一個是修飾局部變量，意思是當作全局變量，存放在數(shù)據(jù)區(qū)，作用域只是定義的那個函數(shù)范圍，生命周期和整個程序一樣，屬于無連接

第二個是修改全局變量/函數(shù)，意思是這個全局變量/函數(shù)只在當前c文件有效，其他c文件是不能使用它的，屬于內(nèi)鏈接，普通全局變量屬于外連接）
<3>register 寄存器（一個用法，修飾變量，作用是讓編譯器把這個變量放在寄存器中，當這個變量頻繁的被使用時，用這個方法可以提高效率，但有時候不一定就放在寄存器，因為寄存器是有限的，沒有剩余的寄存器了）

<4>extern (一個用法，修飾全局變量，表示該文件要使用的這個變量，在另外一個c文件中已經(jīng)定義了，其一個聲明的作用，不能初始化)

<5>volatile (一個用法，修飾變量，表示對這個變量的語句不要去優(yōu)化)

(1) volatile的字面意思：可變的、易變的。C語言中volatile用來修飾一個變量，表示這個變量可以被編譯器之外的東西改變。編譯器之內(nèi)的意思是變量的值的改變是代碼的作用，編譯器之外的改變就是這個改變不是代碼造成的，或者不是當前代碼造成的，編譯器在編譯當前代碼時無法預知。譬如在中斷處理程序isr中更改了這個變量的值，譬如多線程中在別的線程更改了這個變量的值，譬如硬件自動更改了這個變量的值（一般這個變量是存在寄存器，或許當其他進程要用到這個寄存器時，就把這個寄存器的變量給改變了，同時也就改變了這個變量）

(2) 以上說的三種情況（中斷isr中引用的變量，多線程中共用的變量，硬件會更改的變量）都是編譯器在編譯時無法預知的更改，此時應用使用volatile告訴編譯器這個變量屬于這種（可變的、易變的）情況。編譯器在遇到volatile修飾的變量時就不會對改變量的訪問進行優(yōu)化，就不會出現(xiàn)錯誤。

(3) 編譯器的優(yōu)化在一般情況下非常好，可以幫助提升程序效率。但是在特殊情況（volatile）下，變量會被編譯器想象之外的力量所改變，此時如果編譯器沒有意識到而去優(yōu)化則就會造成優(yōu)化錯誤，優(yōu)化錯誤就會帶來執(zhí)行時錯誤。

而且這種錯誤很難被發(fā)現(xiàn)。

(4) volatile是程序員意識到需要volatile然后在定義變量時加上volatile，如果你遇到了應該加volatile的情況而沒有加程序可能會被錯誤的優(yōu)化。如果在不應該加volatile而加了的情況程序不會出錯只是會降低效率。

所以我們對于volatile的態(tài)度應該是：正確區(qū)分，該加的時候加不該加的時候不加，如果不能確定該不該加為了保險起見就加上。

舉例子1： int a=3 ，b,c；
b=a;
c=b;

那么編譯器會優(yōu)化成 c=b=a=3; 如果此時遇到上述三種情況，突然改變了a的值，那么，對于沒有優(yōu)化前是對的，但是對于優(yōu)化后，那么c仍然是3，就會出錯。

所以當我們程序員知道這個變量會發(fā)生改變時，就應該加 volatile，提示編譯器不要幫我們做優(yōu)化。

舉列子2：

int square(volatile int *ptr)　　 {　 　return *ptr * *ptr;　 　}

這段代碼的有個惡作劇。這段代碼的目的是用來返指針*ptr指向值的平方，但是，由于*ptr指向一個volatile型參數(shù)，編譯器將產(chǎn)生類似下面的代碼：

由于*ptr的值可能被意想不到地該變，因此a和b可能是不同的。結果，這段代碼可能返不是你所期望的平方值！正確的代碼如下：

　 　long square(volatile int *ptr)　 　{　 　 int a;　　 a = *ptr;　 　return a * a;　 　}

<6> restrict (1)c99中才支持的，所以很多延續(xù)c89的編譯器是不支持restrict關鍵字，gcc支持的。

(2)restrict 作用是讓編譯器對這個變量做一些優(yōu)化，讓它提高效率。下面的網(wǎng)站有列子。

(3)restrict只用來修飾指針，不能修飾普通變量,它表示只能該指針才能修改它的內(nèi)容。如用memcpy時，兩個內(nèi)存存在重疊的現(xiàn)象。

(4)https://blog./uid-22197900-id-359209.html （這個網(wǎng)站里面有詳細的例子）

(5)memcpy和memmove的區(qū)別 void *memcpy( void * restrict dest ,const void * restrict src,sizi_t n)；這樣它可以優(yōu)化成memmove原理的方式（當存在重疊時，先復制到一段內(nèi)存空間，然后再把它復制到目的空間）

7.4、作用域：

(1)全局變量起名字一般是 g_a;

(2)名字加前綴表示

7.5、總結：<1>局部變量地址由運行時在棧上分配得到，多次執(zhí)行時地址不一定相同，函數(shù)不能返回該類變量的地址（指針）作為返回值。

<2>為什么要分為數(shù)據(jù)段和.bbs段？因為當加載到內(nèi)存重定位時，如果這些數(shù)據(jù)（包括0）一個一個的復制，會降低效率，為0的變量，直接清內(nèi)存就可以了，這樣提高效率。

<3>在頭文件聲明全局變量時， extern int a; 聲明函數(shù)就是 void int max(int a, int b);

<4>寫程序盡量避免使用全局變量，尤其是非static類型的全局變量。能確定不會被其他文件引用的全局變量一定要static修飾。(因為全局變量占內(nèi)存的時間是最長的，要看你的變量是不是需要這么長的時間，這樣可以節(jié)約內(nèi)存空)

八、一些雜散但值得討論的問題

8.1、操作系統(tǒng)的理解：

<1>它是一個管理階級者，管理所有資源，負責調(diào)配優(yōu)化等操作。這樣想象，就像裸機一樣的話，要實現(xiàn)LED閃爍的進程、串口傳輸?shù)倪M程、蜂鳴器等這些，他們都要搶占一些資源，這個時候沒有操作系統(tǒng)，就亂成一鍋粥，當有了OS的時候，它就專門負責資源的調(diào)配，讓各個任務都能很好的實施，起一個決策者的作用。

<2>如果我們要做一個產(chǎn)品，軟件系統(tǒng)到底應該是裸機還是基于操作系統(tǒng)呢？本質(zhì)上取決于產(chǎn)品本身的復雜度。只有極簡單的功能、使用極簡單的CPU（譬如單片機）的產(chǎn)品才會選擇用裸機開發(fā)；一般的復雜性產(chǎn)品都會選擇基于操作系統(tǒng)來開發(fā)。

<3>操作系統(tǒng)負責管理和資源調(diào)配，應用程序負責具體的直接勞動，他們之間的接口就是API函數(shù)。當應用程序需要使用系統(tǒng)資源（譬如內(nèi)存、譬如CPU、譬如硬件操作）時就通過API向操作系統(tǒng)發(fā)出申請，然后操作系統(tǒng)響應申請幫助應用程序執(zhí)行功能。

8.2、C庫函數(shù)和API的關系：

<1>從內(nèi)核的角度看，需要考慮提供哪些有用的API函數(shù)，并不需要關注它們?nèi)绾伪皇褂?。故編程時用API函數(shù)會感覺到不好用，沒有做優(yōu)化。系統(tǒng)只負責做出一個可以用的API，沒有考慮到用戶使用的方便性。所以c庫函數(shù)對API做了一些優(yōu)化，讓用戶使用庫函數(shù)更容易達到我們想要的目的。

<2>庫函數(shù)實質(zhì)還是用的API，或者調(diào)用了一個API,也或者調(diào)用了更多的API,只不過是做了更多的優(yōu)化。比如 庫函數(shù)fopen ，而API是open.

<3>有的庫函數(shù)沒有用到API,比如strcpy函數(shù)（復制字符串）和atoi函數(shù)（轉(zhuǎn)換ASCII為整數(shù)），因為它們并不需要向內(nèi)核請求任何服務。

8.3、不同平臺（windows、linux、裸機）下庫函數(shù)的差異

(1)不同操作系統(tǒng)API是不同的，但是都能完成所有的任務，只是完成一個任務所調(diào)用的API不同。

(2)庫函數(shù)在不同操作系統(tǒng)下也不同，但是相似性要更高一些。這是人為的，因為人下意識想要屏蔽不同操作系統(tǒng)的差異，因此在封裝API成庫函數(shù)的時候，盡量使用了同一套接口，所以封裝出來的庫函數(shù)挺像的。

但是還是有差異，所以在一個操作系統(tǒng)上寫的應用程序不可能直接在另一個操作系統(tǒng)上面編譯運行。于是乎就有個可移植性出來了。

(3)跨操作系統(tǒng)可移植平臺，譬如QT、譬如Java語言。

8.4、

<1>main（）函數(shù)的寫法：int main(int argc,char **argv) ; int main(int argc ,char *argv[ ] ); 這兩種寫法是一樣的。二重指針等同于指針數(shù)組。

<2>不管是主函數(shù)還是功能函數(shù)，它都應該有一個返回值，而主函數(shù)的返回值是給調(diào)用的那個人的/main函數(shù)從某種角度來講代表了我當前這個程序，或者說代表了整個程序。main函數(shù)的開始意味著整個程序開始執(zhí)行，
main函數(shù)的結束返回意味著整個程序的結束。誰執(zhí)行了這個程序，誰就調(diào)用了main。誰執(zhí)行了程序？或者說程序有哪幾種被調(diào)用執(zhí)行的方法？一個程序當然會運行，那么就是調(diào)用了main( ).

<3>inux下一個新程序執(zhí)行的本質(zhì)

(1)表面來看，linux中在命令行中去./xx執(zhí)行一個可執(zhí)行程序

(2)我們還可以通過shell腳本來調(diào)用執(zhí)行一個程序

(3)我們還可以在程序中去調(diào)用執(zhí)行一個程序（fork exec）

總結：我們有多種方法都可以執(zhí)行一個程序，但是本質(zhì)上是相同的。linux中一個新程序的執(zhí)行本質(zhì)上是一個進程的創(chuàng)建、加載、運行、消亡。linux中執(zhí)行一個程序其實就是創(chuàng)建一個新進程然后把這個程序丟進這個進程中去執(zhí)行直到結束。

新進程是被誰開啟？在linux中進程都是被它的父進程fork出來的。

分析：命令行本身就是一個進程，在命令行底下去./xx執(zhí)行一個程序，其實這個新程序是作為命令行進程的一個字進程去執(zhí)行的。

總之一句話：一個程序被它的父進程所調(diào)用。

結論：main函數(shù)返回給調(diào)用這個函數(shù)的父進程。父進程要這個返回值干嘛？父進程調(diào)用子進程來執(zhí)行一個任務，然后字進程執(zhí)行完后通過main函數(shù)的返回值返回給父進程一個答復。這個答復一般是表示子進程的任務執(zhí)行結果完成了還是錯誤了。

（0表示執(zhí)行成功，負數(shù)表示失敗,正規(guī)的要求返回失敗的原因，返回-1表示什么，返回-2又表示什么，然后父進程好做相應的處理）

(4) main函數(shù)的返回值應當是int 型。父進程要求是int型的，如果寫成 float 型，則返回就為0，這樣是要出錯的。

8.5 用shell腳本來看main（）的返回值。如：#!/bin/sh 其文本格式為 .sh

./a.out
echo $?

8.6、argc、argv與main函數(shù)的傳參：當我們的父進程不需要傳參時，就用 int main(void);當我們需要傳參時，就應該是 int main(int argv ,char *argc[ ]);它默認本身就是一個參數(shù)，占了argv[0]這個位置，它里面存的是 ./a.out (這個相應變化)

如： ./a.out boy girl ;則 argv=3; argc[0]='./a.out'; argc[1]='boy'; argc[2]='girl' ; printf（'%s\n',argc[0]）;

解釋：argv表示傳了多少個參數(shù)，argc實質(zhì)是存的一個指針，也就是一個地址，只是沒有一個被綁定的變量名而已。這個地址指向一個字符串，一般字符串都和指針相關。所以可以稱之為字符串數(shù)組，每一個都存了一個字符串。

在程序內(nèi)部如果要使用argc，那么一定要先檢驗argv,先檢驗個數(shù)，然后使用。

8.7、void類型的本質(zhì)：即使空型又是未知類型，看具體情況。比如一個函數(shù)void表示不返回， void *malloc(20);就是未知類型。

(1)編程語言分2種：強類型語言和弱類型語言。強類型語言中所有的變量都有自己固定的類型，這個類型有固定的內(nèi)存占用，有固定的解析方法；弱類型語言中沒有類型的概念，所有變量全都是一個類型（一般都是字符串的），程序在用的時候再根據(jù)需要來處理變量。就如：makefile、html語言。

(2)C語言就是典型的強類型語言，C語言中所有的變量都有明確的類型。因為C語言中的一個變量都要對應內(nèi)存中的一段內(nèi)存，編譯器需要這個變量的類型來確定這個變量占用內(nèi)存的字節(jié)數(shù)和這一段內(nèi)存的解析方法。

(3)void類型的正確的含義是：不知道類型，不確定類型，還沒確定類型、未知類型，但是將來一定有類型。

(4)void *a;（編譯器可以通過）定義了一個void類型的變量，含義就是說a是一個指針，而且a肯定有確定的類型，只是目前我還不知道a的類型，還不確定，所以標記為void。

void “修飾”的是指針，因為指針就是內(nèi)存地址，它不知道指向的另一個變量是哪一種類型，而變量一定是確定的，void a；就是錯誤的。

8.9、C語言中的NULL

NULL在C/C++中的標準定義

(1)NULL不是C語言關鍵字，本質(zhì)上是一個宏定義，其保護指針的作用，不要讓他亂開槍。

(2)NULL的標準定義：

解釋：C++的編譯環(huán)境中，編譯器預先定義了一個宏_cplusplus，程序中可以用條件編譯來判斷當前的編譯環(huán)境是C++的還是C的。

NULL的本質(zhì)解析：NULL的本質(zhì)是0，但是這個0不是當一個數(shù)字解析，而是當一個內(nèi)存地址來解析的，這個0其實是0x00000000，代表內(nèi)存的0地址。(void *)0這個整體表達式表示一個指針，這個指針變量本身占4字節(jié)，地址在哪里取決于指針變量本身，但是這個指針變量的值是0，也就是說這個指針變量指向0地址（實際是0地址開始的一段內(nèi)存）。如 char *p=NULL; 因為0地址本身就不是我們來訪問的，所以 *p時是不可訪問的。在程序運行的邏輯上就不會出錯。

正規(guī)寫：

int *p = NULL;// 定義p時立即初始化為NULLp = xx;if (NULL != p){*p // 在確認p不等于NULL的情況下才去解引用p}

(1)'\0'是一個轉(zhuǎn)義字符，他對應的ASCII編碼值是0，內(nèi)存值是0，一個char空間。

(2)'0'是一個字符，他對應的ASCII編碼值是48，內(nèi)存值是int型48，一個char空間。

(3)0是一個數(shù)字，沒有ASCll編碼， 內(nèi)存值是int型0，一個int空間。

(4)NULL是一個表達式，是強制類型轉(zhuǎn)換為void *類型的0，內(nèi)存值是0（內(nèi)存地址），一個int空間。

8.9.1、運算中的臨時匿名變量

<1>“小動作”：高級語言在運算中允許我們大跨度的運算。意思就是低級語言中需要好幾步才能完成的一個運算，在高級語言中只要一步即可完成。譬如C語言中一個變量i要加1，在C中只需要i++即可，看起來只有一句代碼。但實際上翻譯到匯編階段需要3步才能完成：第1步從內(nèi)存中讀取i到寄存器，

第2步對寄存器中的i進行加1，第3步將加1后的i寫回內(nèi)存中的i。

<2> float a=12.3; int b=(int)a; (int )a 就是匿名變量;先找一個內(nèi)存空間，里面存（int）a； 然后把這個值賦值給b;最后匿名值銷毀。

float a; int b=10; a=b/3; 左邊是3.00000； 右邊是3；其中有個匿名變量，先找一個內(nèi)存空間，里面存 b/3; 然后把它再轉(zhuǎn)換成float型，再賦值個a;最后匿名值銷毀。

8.9.2 分析DEBUG宏

學習級：

應用級：

#ifdef DEBUG#define DBG(...) fprintf(stderr, ' DBG(%s, %s( ), %d): ', __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); fprintf(stderr, __VA_ARGS__)#else#define DBG(...)#endif

解 釋：<1>...表示變參，提示編譯器不要對參數(shù)個數(shù)斤斤計較，不要報錯； 其實完全可以把 ...換成 cdw 也是可以的，只是非要裝一下而已。

<2> _FILE_ 和 _FUNCTION_和 _LINE_ 都是c庫函數(shù)的宏定義，分別表示要輸出的這句話屬于哪個文件名、屬于哪個函數(shù)名、在第幾行。

<3> 在 fprintf(stderr,'cdw');其中stderr是c庫函數(shù)中宏定義了的，這是VC6.0找到的 #define stderr (&_iob[2]) ；也就是說stderr是一個被宏定義了的指針，它是標準錯誤輸出流對象（stderr），輸出到屏幕上。

fprintf是C/C++中的一個格式化寫—庫函數(shù)，位于頭文件中，其作用是格式化輸出到一個流/文件中；（重點是流/文件）

printf()函數(shù)是格式化輸出函數(shù), 一般用于向標準輸出設備按規(guī)定格式輸出（重點是標準輸出設備，有時候輸出的不一定顯示在屏幕上，只是編譯器規(guī)定顯示到屏幕上而已。）

總結：也就是說printf（）其實不是輸出屏幕上的，只是這個標準輸出設備中，編譯器規(guī)定顯示到屏幕上而已，而真正輸出到屏幕是fprintf(stderr,'cdw');其中stderr就是輸出到屏幕上的流。它也可以 fprintf( FILE *stream, const char *format,...),這個就是輸出到文件流中的。

比如：一般情況下，你這兩個語句運行的結果是相同的，沒有區(qū)別，只有一下情況才有區(qū)別：運行你的程序的時候，命令行上把輸出結果進行的轉(zhuǎn)向，比如使用下面的命令把你的程序a.c運行的結果轉(zhuǎn)向到記事本文件a.txt：a.exe > a.txt

在這樣的情況，如果使用printf輸出錯誤信息，會保存到a.txt文件里面，如果使用fprintf輸出錯誤，會顯示在屏幕上。

<4>上面中的__VA_ARGS__也是一個宏定義，表示預處理時實際的參數(shù)。
如：DBG('tiaoshi.\n');

則允許的效果是 DBG(debug.c, main( ), 14): tiaoshi.

內(nèi)核級：

九、鏈表&狀態(tài)機與多線程(9.9.1？具體鏈表實現(xiàn)留到驅(qū)動模塊講解)

9.1、鏈表是一個一個的節(jié)點，每一個節(jié)點分為兩部分，一部分是數(shù)據(jù)區(qū)（可以由多個類型的數(shù)據(jù)），另一部分是指向下一個節(jié)點的指針；結構體定義里面的變量并沒有生成，是不占空間的，相當于聲明的作用。

9.2、鏈表的數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存的那個空間呢？（棧，不靈活，不能用date數(shù)據(jù)段）所以只能用堆內(nèi)存，申請一個節(jié)點的大小并檢測NULL, 要使用它，就得清理它，因為上一個進程用了這段內(nèi)存，存的是臟數(shù)據(jù)，
然后對這個節(jié)點內(nèi)存賦值，鏈接起來.

9.3、當要改變頭節(jié)點是，也就是要給head=p賦值時，必須傳 head地址即 形參（struct student *head）；這樣才能真正改變，不然傳一個 （struct student head）只是單純的賦值。

9.4、在scanf('%d',&(s->age)) 一定要注意，studeny *s; s->age訪問的是一個變量，而不要理解成地址，所以要加&，scanf要注意&；

9.5、細節(jié)：<1>在 .h文件中聲明一個函數(shù)要用分號，而且是英文符號.用無頭節(jié)點的方式，需要修改頭指針位置，所以比較復雜。

<2> 定義一個node *head=NULL,想要改變head值通過函數(shù)傳參是不行的，因為head是一個地址，傳參過去，只是賦值給另一個指針而已，只能修改它指向的數(shù)據(jù)，而本身（地址）是不能修改的，所以要先返回修改好的地址，然后再head=node_add(head)

<3>定義、用指針都應該想到NULL,如 node *head=NULL; node *new=(node *)mallo(sizeof(node));if(NULL!=new){ }

<4>在結構體想定義一個字符串時不要用 char *name; 應該要用char name[10];如果使用第一種的話，編譯通過，執(zhí)行錯誤，因為為name賦值時就要放在代碼段中，而代碼段已確定了，所以報段錯誤。

9.6、頭節(jié)點、頭指針、第一個節(jié)點：頭節(jié)點是一個節(jié)點，頭節(jié)點的下一個指向第一個節(jié)點，頭節(jié)點的數(shù)據(jù)一般存的是鏈表長度等信息，也可以是空，頭指針指向頭節(jié)點。鏈表可以沒有頭節(jié)點，但不能沒有頭指針。

頭節(jié)點可以想成數(shù)組的0位置，其余節(jié)點當作從1開始，所以有頭節(jié)點的長度可以定義為就是含有真實數(shù)據(jù)節(jié)點的個數(shù)。

9.7、刪除一個節(jié)點應該做的事：如果這個節(jié)點的數(shù)據(jù)不重要，一定要記住free()掉，你邏輯上刪除，其實仍然存在內(nèi)存中的,頭節(jié)點的好處就是函數(shù)返回值int可以幫助我們一些信息，而沒有頭節(jié)點有時必須返回head;

9.8、單鏈表之逆序：見代碼。

9.9、單鏈表的優(yōu)點和缺點：<優(yōu)點>單鏈表是對數(shù)組的一個擴展，解決了數(shù)組的大小比較死板不容易擴展的問題。使用堆內(nèi)存來存儲數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)分散到各個節(jié)點之間，其各個節(jié)點在內(nèi)存中可以不相連，節(jié)點之間通過指針進行單向鏈接。鏈表中的各個節(jié)點內(nèi)存不相連，有利于利用碎片化的內(nèi)存。

<缺點>單鏈表各個節(jié)點之間只由一個指針單向鏈接，這樣實現(xiàn)有一些局限性。局限性主要體現(xiàn)在單鏈表只能經(jīng)由指針單向移動（一旦指針移動過某個節(jié)點就無法再回來，如果要再次操作這個節(jié)點除非從頭指針開始再次遍歷一次），因此單鏈表的某些操作就比較麻煩（算法比較有局限）。

回憶之前單鏈表的所有操作（插入、刪除節(jié)點、 遍歷、從單鏈表中取某個節(jié)點的數(shù)·····），因為單鏈表的單向移動性導致了不少麻煩。

總結：單鏈表的單向移動性導致我們在操作單鏈表時，當前節(jié)點只能向后移動不能向前移動，因此不自由，不利于解決更復雜的算法。

9.9.1、 內(nèi)核鏈表的思想是：<1>先做一個純鏈表，沒有數(shù)據(jù)區(qū)，只有節(jié)點的鏈接方法。然后要做一個鏈表出來，直接用純鏈表然后稍加修改就可以了。

<2>內(nèi)核中__的方法不要輕易使用，是給內(nèi)核用的，否則容易出錯，用戶應該使用沒有__的方法；如：__list_add() ; list_add();

<3>內(nèi)核默認是頭指針+頭節(jié)點的思路。

<4>其實質(zhì)就是操作里面內(nèi)嵌 純鏈表這個變量，再利用controf宏來訪問結構體的數(shù)據(jù)。詳情見驅(qū)動。

9.9.2、狀態(tài)機：

<1>概念：其實就是有多種狀態(tài)切換，如電腦的休眠、關機、睡眠。

<2>類型：(1)Moore型狀態(tài)機特點是：輸出只與當前狀態(tài)有關（與輸入信號無關）。相對簡單，考慮狀態(tài)機的下一個狀態(tài)時只需要考慮它的當前狀態(tài)就行了。

(2)Mealy型狀態(tài)機的特點是：輸出不只和當前狀態(tài)有關，還與輸入信號有關。狀態(tài)機接收到一個輸入信號需要跳轉(zhuǎn)到下一個狀態(tài)時，狀態(tài)機綜合考慮2個條件（當前狀態(tài)、輸入值）后才決定跳轉(zhuǎn)到哪個狀態(tài)。

<3>理解：要時時刻刻檢查當前狀態(tài)，用循環(huán)+switch(狀態(tài))；然后根據(jù)輸入信號，進行更多的處理，轉(zhuǎn)換到其他狀態(tài)。

十、增補知識

10.1、一個字節(jié)可以表示8位字符，字符真的有256種，128~255表示西歐字符，是不常見，詳情見文檔。 字符相加的時候，會自動轉(zhuǎn)成 int型加。

10.2、在C中，默認的基礎數(shù)據(jù)類型均為signed，現(xiàn)在我們以char為例，說明(signed) char與unsigned char之間的區(qū)別。

首先在內(nèi)存中，char與unsigned char沒有什么不同，都是一個字節(jié)，唯一的區(qū)別是，char的最高位為符號位，因此char能表示-127~127,unsigned char沒有符號位，因此能表示0~255，這個好理解，8個bit，最多256種情況，因此無論如何都能表示256個數(shù)字。

10.3、為什么在鏈接時需要一個鏈接地址？因為數(shù)據(jù)是要放在一個模擬地址內(nèi)存空間的，它要把這個數(shù)據(jù)先加載到寄存器，才能給cpu使用，那么寄存器怎么知道是哪個內(nèi)存地址位置呢，是因為在編譯時，編譯出像 ldr r0 0x12345678 ,而這個0x12345678就是內(nèi)存地址，再編譯出像 ldr r1,[r0] ,這樣就可以拿到0x12345678內(nèi)存位置的數(shù)據(jù)了

10.4、printf 變參？

10.5、arm-2009q3.tar.bz2 這套編譯器自帶了函數(shù)庫，比如有strcmp , malloc ,printf 等，但是有些庫函數(shù)我們卻不能用他們，比如printf,因為這個函數(shù)默認是同過屏幕輸出的，而我們常用uart調(diào)試。感覺malloc也不能用，因為我們不知道內(nèi)存哪一塊做了堆內(nèi)存，只有系統(tǒng)才知道。

10.6、清bss段：編譯器可能已經(jīng)幫我們做了，只是在重定位那節(jié)，因為要重定位那部分內(nèi)存空間并沒有清0 ，所以要手動編程清bss段。

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