C 进阶教程¶

C 函数指针与回调函数¶

函数指针保存函数地址。

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

int (*op)(int, int) = add;

回调函数是把函数作为参数传入另一个函数。

void apply(int (*fn)(int, int)) {
    fn(1, 2);
}

标准库 qsort 就使用回调比较函数。

C 共用体¶

共用体的所有成员共享同一段内存。

union Value {
    int i;
    float f;
    char bytes[4];
};

共用体常用于节省空间或查看同一内存的不同解释方式，但要注意类型别名和可移植性问题。

C 位域¶

位域用于在结构体中按 bit 存储字段。

struct Flags {
    unsigned int read : 1;
    unsigned int write : 1;
    unsigned int exec : 1;
};

位域布局与实现相关，不适合作为跨平台二进制协议的唯一依据。

C 输入 & 输出¶

标准输入输出位于 <stdio.h>。

int x;
scanf("%d", &x);
printf("x=%d\n", x);

读取字符串时要限制长度：

char buf[32];
scanf("%31s", buf);

C 文件读写¶

FILE *fp = fopen("data.txt", "r");
if (fp == NULL) {
    perror("fopen");
    return 1;
}
fclose(fp);

常用函数：

函数	含义
`fopen`	打开文件
`fclose`	关闭文件
`fread`	读取二进制数据
`fwrite`	写入二进制数据
`fprintf`	格式化写入
`fgets`	读取一行文本

C 预处理器¶

预处理器在编译前处理宏、头文件和条件编译。

#include <stdio.h>
#define MAX_SIZE 1024

条件编译：

#ifdef DEBUG
printf("debug\n");
#endif

C 头文件¶

头文件保存声明，源文件保存定义。

math_utils.h：

#ifndef MATH_UTILS_H
#define MATH_UTILS_H

int add(int a, int b);

#endif

math_utils.c：

#include "math_utils.h"

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

C 强制类型转换¶

double x = 3.14;
int n = (int)x;

强制类型转换可能截断数据、改变符号或破坏别名规则。不要用转换掩盖编译器警告。

C 错误处理¶

C 常用返回值、errno 和输出参数报告错误。

#include <errno.h>
#include <stdio.h>

FILE *fp = fopen("missing.txt", "r");
if (fp == NULL) {
    perror("fopen");
}

约定清晰的错误码比忽略错误更重要。

C 递归¶

函数调用自身称为递归。

int factorial(int n) {
    if (n <= 1) {
        return 1;
    }
    return n * factorial(n - 1);
}

递归必须有终止条件，否则会栈溢出。

C 可变参数¶

可变参数使用 <stdarg.h>。

#include <stdarg.h>

int sum(int count, ...) {
    va_list ap;
    va_start(ap, count);
    int total = 0;
    for (int i = 0; i < count; ++i) {
        total += va_arg(ap, int);
    }
    va_end(ap);
    return total;
}

printf 就是可变参数函数。

C 内存管理¶

动态内存函数位于 <stdlib.h>。

int *p = malloc(10 * sizeof *p);
if (p == NULL) {
    return 1;
}
free(p);

规则：

每次 malloc/calloc/realloc 成功后都要有对应 free。
不要重复 free。
free 后不要继续使用指针。
计算大小时检查整数溢出。

C 未定义行为¶

未定义行为（Undefined Behavior）表示标准不规定结果，编译器可以做任何假设。

常见 UB：

数组越界。
解引用空指针。
使用未初始化局部变量。
有符号整数溢出。
释放后继续使用。
格式化字符串参数类型不匹配。

调试建议：

cc -fsanitize=address,undefined -g main.c -o main

C 命令行参数¶

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    for (int i = 0; i < argc; ++i) {
        printf("argv[%d]=%s\n", i, argv[i]);
    }
}

argc 是参数数量，argv 是参数字符串数组。

C 安全函数¶

“安全函数”通常指带长度限制或更明确错误处理的函数。

危险示例：

gets(buf); /* 不要使用 */

更安全：

fgets(buf, sizeof buf, stdin);

字符串复制优先使用显式长度检查，不要盲目相信输入长度。