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language: c
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filename: learnc-cn.c
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contributors:
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- ["Adam Bard", "http://adambard.com/"]
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translators:
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- ["Chenbo Li", "http://binarythink.net/"]
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- ["Jakukyo Friel", "http://weakish.github.io"]
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lang: zh-cn
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C语言在今天仍然是高性能计算的主要选择。
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C大概是大多数程序员用到的最接近底层的语言了，C语言原生的速度就很高了，但是别忘了C的手动内存管理，它会让你将性能发挥到极致。
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```c
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// 单行注释以//开始。（仅适用于C99或更新的版本。）
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/*
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多行注释是这个样子的。（C89也适用。）
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*/
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// 常数： #define 关键词
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#define DAYS_IN_YEAR 365
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// 以枚举的方式定义常数
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enum days {SUN = 1, MON, TUE, WED, THU, FRI, SAT};
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// MON自动被定义为2，TUE被定义为3，以此类推。
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// 用#include来导入头文件
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#include <stdlib.h>
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#include <stdio.h>
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#include <string.h>
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// <尖括号>间的文件名是C标准库的头文件。
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// 标准库以外的头文件，使用双引号代替尖括号。
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#include "my_header.h"
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// 函数的签名可以事先在.h文件中定义，
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// 也可以直接在.c文件的头部定义。
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void function_1(char c);
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void function_2(void);
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// 如果函数出现在main()之后，那么必须在main()之前
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// 先声明一个函数原型
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int add_two_ints(int x1, int x2); // 函数原型
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// 你的程序的入口是一个返回值为整型的main函数
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int main() {
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// 用printf打印到标准输出，可以设定格式，
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// %d 代表整数, \n 代表换行
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printf("%d\n", 0); // => 打印 0
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// 所有的语句都要以分号结束
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///////////////////////////////////////
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// 类型
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///////////////////////////////////////
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// 在使用变量之前我们必须先声明它们。
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// 变量在声明时需要指明其类型，而类型能够告诉系统这个变量所占用的空间
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// int型（整型）变量一般占用4个字节
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int x_int = 0;
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// short型（短整型）变量一般占用2个字节
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short x_short = 0;
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// char型（字符型）变量会占用1个字节
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char x_char = 0;
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char y_char = 'y'; // 字符变量的字面值需要用单引号包住
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// long型（长整型）一般需要4个字节到8个字节; 而long long型则至少需要8个字节（64位）
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long x_long = 0;
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long long x_long_long = 0;
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// float一般是用32位表示的浮点数字
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float x_float = 0.0;
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// double一般是用64位表示的浮点数字
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double x_double = 0.0;
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// 整数类型也可以有无符号的类型表示。这样这些变量就无法表示负数
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// 但是无符号整数所能表示的范围就可以比原来的整数大一些
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unsigned short ux_short;
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unsigned int ux_int;
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unsigned long long ux_long_long;
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// 单引号内的字符是机器的字符集中的整数。
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'0' // => 在ASCII字符集中是48
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'A' // => 在ASCII字符集中是65
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// char类型一定会占用1个字节，但是其他的类型却会因具体机器的不同而各异
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// sizeof(T) 可以返回T类型在运行的机器上占用多少个字节
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// 这样你的代码就可以在各处正确运行了
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// sizeof(obj)返回表达式（变量、字面量等）的尺寸
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printf("%zu\n", sizeof(int)); // => 4 (大多数的机器字长为4)
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// 如果`sizeof`的参数是一个表达式，那么这个参数不会被演算（VLA例外，见下）
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// 它产生的值是编译期的常数
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int a = 1;
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// size_t是一个无符号整型，表示对象的尺寸，至少2个字节
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size_t size = sizeof(a++); // a++ 不会被演算
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printf("sizeof(a++) = %zu where a = %d\n", size, a);
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// 打印 "sizeof(a++) = 4 where a = 1" （在32位架构上）
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// 数组必须要被初始化为具体的长度
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char my_char_array[20]; // 这个数组占据 1 * 20 = 20 个字节
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int my_int_array[20]; // 这个数组占据 4 * 20 = 80 个字节
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// (这里我们假设字长为4)
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// 可以用下面的方法把数组初始化为0:
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char my_array[20] = {0};
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// 索引数组和其他语言类似 -- 好吧，其实是其他的语言像C
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my_array[0]; // => 0
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// 数组是可变的，其实就是内存的映射！
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my_array[1] = 2;
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printf("%d\n", my_array[1]); // => 2
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// 在C99 （C11中是可选特性），变长数组（VLA）也可以声明长度。
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// 其长度不用是编译期常量。
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printf("Enter the array size: "); // 询问用户数组长度
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char buf[0x100];
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fgets(buf, sizeof buf, stdin);
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// stroul 将字符串解析为无符号整数
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size_t size = strtoul(buf, NULL, 10);
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int var_length_array[size]; // 声明VLA
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printf("sizeof array = %zu\n", sizeof var_length_array);
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// 上述程序可能的输出为：
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// > Enter the array size: 10
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// > sizeof array = 40
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// 字符串就是以 NUL (0x00) 这个字符结尾的字符数组,
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// NUL可以用'\0'来表示.
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// (在字符串字面量中我们不必输入这个字符，编译器会自动添加的)
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char a_string[20] = "This is a string";
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printf("%s\n", a_string); // %s 可以对字符串进行格式化
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/*
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也许你会注意到 a_string 实际上只有16个字节长.
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第17个字节是一个空字符(NUL)
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而第18, 19 和 20 个字符的值是未定义。
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*/
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printf("%d\n", a_string[16]); // => 0
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// byte #17值为0（18，19，20同样为0）
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// 单引号间的字符是字符字面量
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// 它的类型是`int`，而 *不是* `char`
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// （由于历史原因）
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int cha = 'a'; // 合法
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char chb = 'a'; // 同样合法 (隐式类型转换
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// 多维数组
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int multi_array[2][5] = {
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{1, 2, 3, 4, 5},
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{6, 7, 8, 9, 0}
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}
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// 获取元素
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int array_int = multi_array[0][2]; // => 3
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///////////////////////////////////////
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// 操作符
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///////////////////////////////////////
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// 多个变量声明的简写
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int i1 = 1, i2 = 2;
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float f1 = 1.0, f2 = 2.0;
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int a, b, c;
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a = b = c = 0;
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// 算数运算直截了当
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i1 + i2; // => 3
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i2 - i1; // => 1
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i2 * i1; // => 2
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i1 / i2; // => 0 (0.5，但会被化整为 0)
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f1 / f2; // => 0.5, 也许会有很小的误差
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// 浮点数和浮点数运算都是近似值
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// 取余运算
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11 % 3; // => 2
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// 你多半会觉得比较操作符很熟悉, 不过C中没有布尔类型
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// 而是用整形替代
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// (C99中有_Bool或bool。)
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// 0为假, 其他均为真. (比较操作符的返回值总是返回0或1)
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3 == 2; // => 0 (false)
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3 != 2; // => 1 (true)
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3 > 2; // => 1
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3 < 2; // => 0
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2 <= 2; // => 1
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2 >= 2; // => 1
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// C不是Python —— 连续比较不合法
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int a = 1;
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// 错误
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int between_0_and_2 = 0 < a < 2;
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// 正确
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int between_0_and_2 = 0 < a && a < 2;
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// 逻辑运算符适用于整数
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!3; // => 0 (非)
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!0; // => 1
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1 && 1; // => 1 (且)
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0 && 1; // => 0
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0 || 1; // => 1 (或)
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0 || 0; // => 0
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// 条件表达式 （ ? : ）
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int a = 5;
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int b = 10;
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int z;
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z = (a > b) ? a : b; // 10 “若a > b返回a，否则返回b。”
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// 增、减
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char *s = "iLoveC"
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int j = 0;
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s[j++]; // "i" 返回s的第j项，然后增加j的值。
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j = 0;
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s[++j]; // => "L" 增加j的值，然后返回s的第j项。
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// j-- 和 --j 同理
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// 位运算
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~0x0F; // => 0xF0 (取反)
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0x0F & 0xF0; // => 0x00 (和)
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0x0F | 0xF0; // => 0xFF (或)
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0x04 ^ 0x0F; // => 0x0B (异或)
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0x01 << 1; // => 0x02 (左移1位)
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0x02 >> 1; // => 0x01 (右移1位)
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// 对有符号整数进行移位操作要小心 —— 以下未定义：
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// 有符号整数位移至符号位 int a = 1 << 32
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// 左移位一个负数 int a = -1 << 2
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// 移位超过或等于该类型数值的长度
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// int a = 1 << 32; // 假定int32位
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///////////////////////////////////////
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// 控制结构
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///////////////////////////////////////
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if (0) {
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printf("I am never run\n");
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} else if (0) {
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printf("I am also never run\n");
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} else {
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printf("I print\n");
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||
}
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||
// While循环
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int ii = 0;
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while (ii < 10) { // 任何非0的值均为真
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printf("%d, ", ii++); // ii++ 在取值过后自增
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||
} // => 打印 "0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, "
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||
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printf("\n");
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||
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||
int kk = 0;
|
||
do {
|
||
printf("%d, ", kk);
|
||
} while (++kk < 10); // ++kk 先自增，再被取值
|
||
// => 打印 "0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, "
|
||
|
||
printf("\n");
|
||
|
||
// For 循环
|
||
int jj;
|
||
for (jj=0; jj < 10; jj++) {
|
||
printf("%d, ", jj);
|
||
} // => 打印 "0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, "
|
||
|
||
printf("\n");
|
||
|
||
// *****注意*****:
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// 循环和函数必须有主体部分，如果不需要主体部分：
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int i;
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for (i = 0; i <= 5; i++) {
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||
; // 使用分号表达主体（null语句）
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||
}
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// 多重分支：switch()
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switch (some_integral_expression) {
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case 0: // 标签必须是整数常量表达式
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do_stuff();
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||
break; // 如果不使用break，控制结构会继续执行下面的标签
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||
case 1:
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do_something_else();
|
||
break;
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default:
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||
// 假设 `some_integral_expression` 不匹配任何标签
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||
fputs("error!\n", stderr);
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||
exit(-1);
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||
break;
|
||
}
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///////////////////////////////////////
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||
// 类型转换
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///////////////////////////////////////
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// 在C中每个变量都有类型，你可以将变量的类型进行转换
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// (有一定限制)
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int x_hex = 0x01; // 可以用16进制字面量赋值
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// 在类型转换时，数字本身的值会被保留下来
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printf("%d\n", x_hex); // => 打印 1
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printf("%d\n", (short) x_hex); // => 打印 1
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printf("%d\n", (char) x_hex); // => 打印 1
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||
// 类型转换时可能会造成溢出，而且不会抛出警告
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printf("%d\n", (char) 257); // => 1 (char的最大值为255，假定char为8位长)
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// 使用<limits.h>提供的CHAR_MAX、SCHAR_MAX和UCHAR_MAX宏可以确定`char`、`signed_char`和`unisigned char`的最大值。
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// 整数型和浮点型可以互相转换
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printf("%f\n", (float)100); // %f 格式化单精度浮点
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printf("%lf\n", (double)100); // %lf 格式化双精度浮点
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printf("%d\n", (char)100.0);
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||
///////////////////////////////////////
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||
// 指针
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///////////////////////////////////////
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// 指针变量是用来储存内存地址的变量
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// 指针变量的声明也会告诉它所指向的数据的类型
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// 你可以使用得到你的变量的地址，并把它们搞乱，;-)
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int x = 0;
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printf("%p\n", &x); // 用 & 来获取变量的地址
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// (%p 格式化一个类型为 void *的指针)
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// => 打印某个内存地址
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// 指针类型在声明中以*开头
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int* px, not_a_pointer; // px是一个指向int型的指针
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px = &x; // 把x的地址保存到px中
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||
printf("%p\n", (void *)px); // => 输出内存中的某个地址
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||
printf("%zu, %zu\n", sizeof(px), sizeof(not_a_pointer));
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||
// => 在64位系统上打印“8， 4”。
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||
// 要得到某个指针指向的内容的值，可以在指针前加一个*来取得（取消引用）
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||
// 注意： 是的，这可能让人困惑，'*'在用来声明一个指针的同时取消引用它。
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||
printf("%d\n", *px); // => 输出 0, 即x的值
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||
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||
// 你也可以改变指针所指向的值
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||
// 此时你需要取消引用上添加括号，因为++比*的优先级更高
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||
(*px)++; // 把px所指向的值增加1
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||
printf("%d\n", *px); // => 输出 1
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||
printf("%d\n", x); // => 输出 1
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||
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||
// 数组是分配一系列连续空间的常用方式
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int x_array[20];
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||
int xx;
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||
for (xx=0; xx<20; xx++) {
|
||
x_array[xx] = 20 - xx;
|
||
} // 初始化 x_array 为 20, 19, 18,... 2, 1
|
||
|
||
// 声明一个整型的指针，并初始化为指向x_array
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||
int* x_ptr = x_array;
|
||
// x_ptr现在指向了数组的第一个元素(即整数20).
|
||
// 这是因为数组通常衰减为指向它们的第一个元素的指针。
|
||
// 例如，当一个数组被传递给一个函数或者绑定到一个指针时，
|
||
//它衰减为(隐式转化为）一个指针。
|
||
// 例外： 当数组是`&`操作符的参数：
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||
int arr[10];
|
||
int (*ptr_to_arr)[10] = &arr; // &arr的类型不是`int *`！
|
||
// 它的类型是指向数组的指针（数组由10个int组成）
|
||
// 或者当数组是字符串字面量（初始化字符数组）
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||
char arr[] = "foobarbazquirk";
|
||
// 或者当它是`sizeof`或`alignof`操作符的参数时：
|
||
int arr[10];
|
||
int *ptr = arr; // 等价于 int *ptr = &arr[0];
|
||
printf("%zu, %zu\n", sizeof arr, sizeof ptr); // 应该会输出"40, 4"或"40, 8"
|
||
|
||
// 指针的增减多少是依据它本身的类型而定的
|
||
// （这被称为指针算术）
|
||
printf("%d\n", *(x_ptr + 1)); // => 打印 19
|
||
printf("%d\n", x_array[1]); // => 打印 19
|
||
|
||
// 你也可以通过标准库函数malloc来实现动态分配
|
||
// 这个函数接受一个代表容量的参数，参数类型为`size_t`
|
||
// 系统一般会从堆区分配指定容量字节大小的空间
|
||
// （在一些系统，例如嵌入式系统中这点不一定成立
|
||
// C标准对此未置一词。）
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||
int *my_ptr = malloc(sizeof(*my_ptr) * 20);
|
||
for (xx=0; xx<20; xx++) {
|
||
*(my_ptr + xx) = 20 - xx; // my_ptr[xx] = 20-xx
|
||
} // 初始化内存为 20, 19, 18, 17... 2, 1 (类型为int）
|
||
|
||
// 对未分配的内存进行取消引用会产生未定义的结果
|
||
printf("%d\n", *(my_ptr + 21)); // => 谁知道会输出什么
|
||
|
||
// malloc分配的区域需要手动释放
|
||
// 否则没人能够再次使用这块内存，直到程序结束为止
|
||
free(my_ptr);
|
||
|
||
// 字符串通常是字符数组，但是经常用字符指针表示
|
||
// (它是指向数组的第一个元素的指针)
|
||
// 一个优良的实践是使用`const char *`来引用一个字符串字面量，
|
||
// 因为字符串字面量不应当被修改（即"foo"[0] = 'a'犯了大忌）
|
||
const char* my_str = "This is my very own string";
|
||
printf("%c\n", *my_str); // => 'T'
|
||
|
||
// 如果字符串是数组，（多半是用字符串字面量初始化的）
|
||
// 情况就不一样了，字符串位于可写的内存中
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||
char foo[] = "foo";
|
||
foo[0] = 'a'; // 这是合法的，foo现在包含"aoo"
|
||
|
||
function_1();
|
||
} // main函数结束
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||
|
||
///////////////////////////////////////
|
||
// 函数
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///////////////////////////////////////
|
||
|
||
// 函数声明语法:
|
||
// <返回值类型> <函数名称>(<参数>)
|
||
|
||
int add_two_ints(int x1, int x2){
|
||
return x1 + x2; // 用return来返回一个值
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
函数是按值传递的。当调用一个函数的时候，传递给函数的参数
|
||
是原有值的拷贝（数组除外）。你在函数内对参数所进行的操作
|
||
不会改变该参数原有的值。
|
||
|
||
但是你可以通过指针来传递引用，这样函数就可以更改值
|
||
|
||
例子：字符串本身翻转
|
||
*/
|
||
|
||
// 类型为void的函数没有返回值
|
||
void str_reverse(char *str_in){
|
||
char tmp;
|
||
int ii = 0;
|
||
size_t len = strlen(str_in); // `strlen()`` 是C标准库函数
|
||
for(ii = 0; ii < len / 2; ii++){
|
||
tmp = str_in[ii];
|
||
str_in[ii] = str_in[len - ii - 1]; // 从倒数第ii个开始
|
||
str_in[len - ii - 1] = tmp;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
char c[] = "This is a test.";
|
||
str_reverse(c);
|
||
printf("%s\n", c); // => ".tset a si sihT"
|
||
*/
|
||
|
||
// 如果引用函数之外的变量，必须使用extern关键字
|
||
int i = 0;
|
||
void testFunc() {
|
||
extern int i; // 使用外部变量 i
|
||
}
|
||
|
||
// 使用static确保external变量为源文件私有
|
||
static int i = 0; // 其他使用 testFunc()的文件无法访问变量i
|
||
void testFunc() {
|
||
extern int i;
|
||
}
|
||
//**你同样可以声明函数为static**
|
||
|
||
|
||
///////////////////////////////////////
|
||
// 用户自定义类型和结构
|
||
///////////////////////////////////////
|
||
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// Typedefs可以创建类型别名
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typedef int my_type;
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my_type my_type_var = 0;
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// struct是数据的集合，成员依序分配，按照
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// 编写的顺序
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struct rectangle {
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int width;
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int height;
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};
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// 一般而言，以下断言不成立：
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// sizeof(struct rectangle) == sizeof(int) + sizeof(int)
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//这是因为structure成员之间可能存在潜在的间隙（为了对齐）[1]
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void function_1(){
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struct rectangle my_rec;
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// 通过 . 来访问结构中的数据
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my_rec.width = 10;
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my_rec.height = 20;
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// 你也可以声明指向结构体的指针
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struct rectangle *my_rec_ptr = &my_rec;
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// 通过取消引用来改变结构体的成员...
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(*my_rec_ptr).width = 30;
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// ... 或者用 -> 操作符作为简写提高可读性
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my_rec_ptr->height = 10; // Same as (*my_rec_ptr).height = 10;
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}
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// 你也可以用typedef来给一个结构体起一个别名
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typedef struct rectangle rect;
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int area(rect r){
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return r.width * r.height;
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}
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// 如果struct较大，你可以通过指针传递，避免
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// 复制整个struct。
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int area(const rect *r)
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{
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return r->width * r->height;
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}
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// 函数指针
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///////////////////////////////////////
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/*
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在运行时，函数本身也被存放到某块内存区域当中
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函数指针就像其他指针一样（不过是存储一个内存地址） 但却可以被用来直接调用函数,
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并且可以四处传递回调函数
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但是，定义的语法初看令人有些迷惑
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例子：通过指针调用str_reverse
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*/
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void str_reverse_through_pointer(char *str_in) {
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// 定义一个函数指针 f.
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void (*f)(char *); // 签名一定要与目标函数相同
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f = &str_reverse; // 将函数的地址在运行时赋给指针
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(*f)(str_in); // 通过指针调用函数
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// f(str_in); // 等价于这种调用方式
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}
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/*
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只要函数签名是正确的，任何时候都能将任何函数赋给某个函数指针
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为了可读性和简洁性，函数指针经常和typedef搭配使用：
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*/
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typedef void (*my_fnp_type)(char *);
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// 实际声明函数指针会这么用:
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// ...
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// my_fnp_type f;
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// 特殊字符
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'\a' // bell
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'\n' // 换行
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'\t' // tab
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'\v' // vertical tab
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'\f' // formfeed
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'\r' // 回车
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'\b' // 退格
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'\0' // null，通常置于字符串的最后。
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// hello\n\0. 按照惯例，\0用于标记字符串的末尾。
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'\\' // 反斜杠
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'\?' // 问号
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'\'' // 单引号
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'\"' // 双引号
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'\xhh' // 十六进制数字. 例子: '\xb' = vertical tab
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'\ooo' // 八进制数字. 例子: '\013' = vertical tab
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// 打印格式：
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"%d" // 整数
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"%3d" // 3位以上整数 （右对齐文本）
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"%s" // 字符串
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"%f" // float
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"%ld" // long
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"%3.2f" // 左3位以上、右2位以上十进制浮
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"%7.4s" // (字符串同样适用)
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"%c" // 字母
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"%p" // 指针
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"%x" // 十六进制
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"%o" // 八进制
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"%%" // 打印 %
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///////////////////////////////////////
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// 演算优先级
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///////////////////////////////////////
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//---------------------------------------------------//
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// 操作符 | 组合 //
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//---------------------------------------------------//
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// () [] -> . | 从左到右 //
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// ! ~ ++ -- + = *(type)sizeof | 从右到左 //
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// * / % | 从左到右 //
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// + - | 从左到右 //
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// << >> | 从左到右 //
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// < <= > >= | 从左到右 //
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// == != | 从左到右 //
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// & | 从左到右 //
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// ^ | 从左到右 //
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// | | 从左到右 //
|
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// && | 从左到右 //
|
||
// || | 从左到右 //
|
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// ?: | 从右到左 //
|
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// = += -= *= /= %= &= ^= |= <<= >>= | 从右到左 //
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// , | 从左到右 //
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//---------------------------------------------------//
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## 更多阅读
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最好找一本 [K&R, aka "The C Programming Language", “C程序设计语言”](https://en.wikipedia.org/wiki/The_C_Programming_Language)。它是关于C最重要的一本书，由C的创作者撰写。不过需要留意的是它比较古老了，因此有些不准确的地方。
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另一个比较好的资源是 [Learn C the hard way](http://c.learncodethehardway.org/book/)
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如果你有问题，请阅读[compl.lang.c Frequently Asked Questions](http://c-faq.com/)。
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使用合适的空格、缩进，保持一致的代码风格非常重要。可读性强的代码比聪明的代码、高速的代码更重要。可以参考下[Linux内核编码风格](https://www.kernel.org/doc/Documentation/CodingStyle)
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。
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除了这些，多多Google吧
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[1] http://stackoverflow.com/questions/119123/why-isnt-sizeof-for-a-struct-equal-to-the-sum-of-sizeof-of-each-member
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