《C語(yǔ)言：高級(jí)I》課件

C語(yǔ)言：高級(jí)I本課程深入探討C語(yǔ)言的進(jìn)階概念，涵蓋指針、結(jié)構(gòu)體、內(nèi)存管理、文件操作等高級(jí)主題。課程大綱C語(yǔ)言基礎(chǔ)本課程將回顧C(jī)語(yǔ)言基礎(chǔ)，包括數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符、控制流語(yǔ)句、函數(shù)等。高級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)深入學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)體、聯(lián)合體、枚舉類型，掌握復(fù)雜數(shù)據(jù)類型的定義、使用和操作。內(nèi)存管理和預(yù)處理講解動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配機(jī)制，以及預(yù)處理命令的使用，提高代碼效率和可讀性。復(fù)雜數(shù)據(jù)類型C語(yǔ)言提供了一些基本數(shù)據(jù)類型，如整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)和字符。然而，在實(shí)際編程中，我們經(jīng)常需要處理更復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。為了滿足這種需求，C語(yǔ)言引入了復(fù)雜數(shù)據(jù)類型，包括結(jié)構(gòu)體、聯(lián)合體和枚舉。這些數(shù)據(jù)類型允許我們以更靈活的方式組織和管理數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體是C語(yǔ)言中一種用戶自定義的數(shù)據(jù)類型。結(jié)構(gòu)體允許將不同類型的數(shù)據(jù)組合在一起，形成一個(gè)整體。結(jié)構(gòu)體定義關(guān)鍵字struct使用關(guān)鍵字`struct`定義結(jié)構(gòu)體類型。結(jié)構(gòu)體名稱為結(jié)構(gòu)體類型定義一個(gè)名稱，例如`student`。成員變量在花括號(hào)內(nèi)定義結(jié)構(gòu)體成員變量，并指定數(shù)據(jù)類型。結(jié)構(gòu)體變量聲明語(yǔ)法使用結(jié)構(gòu)體類型名聲明變量，例如：structStudentstu;。初始化在聲明時(shí)可以使用花括號(hào)初始化結(jié)構(gòu)體變量，例如：structStudentstu={"張三",18,90};。賦值可以使用成員訪問(wèn)運(yùn)算符為結(jié)構(gòu)體變量的成員賦值，例如：="李四";。結(jié)構(gòu)體成員訪問(wèn)使用點(diǎn)運(yùn)算符結(jié)構(gòu)體變量名后接點(diǎn)運(yùn)算符，再接成員名，即可訪問(wèn)成員。例如，訪問(wèn)student結(jié)構(gòu)體的name成員。使用箭頭運(yùn)算符當(dāng)結(jié)構(gòu)體變量是指針時(shí)，需要使用箭頭運(yùn)算符訪問(wèn)成員。例如，ptr->name訪問(wèn)指針ptr指向的結(jié)構(gòu)體的name成員。結(jié)構(gòu)體數(shù)組1定義結(jié)構(gòu)體數(shù)組是指由相同類型的結(jié)構(gòu)體組成的數(shù)組，數(shù)組中每個(gè)元素都是一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量。2聲明聲明結(jié)構(gòu)體數(shù)組時(shí)，需要指定數(shù)組的大小和結(jié)構(gòu)體類型。3訪問(wèn)訪問(wèn)結(jié)構(gòu)體數(shù)組中的成員時(shí)，需要使用數(shù)組下標(biāo)和成員訪問(wèn)運(yùn)算符。4應(yīng)用結(jié)構(gòu)體數(shù)組可以用來(lái)存儲(chǔ)一組相關(guān)數(shù)據(jù)，例如學(xué)生信息、商品信息等。結(jié)構(gòu)體嵌套嵌套結(jié)構(gòu)體定義結(jié)構(gòu)體成員可以是其他結(jié)構(gòu)體類型。多層嵌套結(jié)構(gòu)體可以層層嵌套，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)據(jù)組織。成員訪問(wèn)使用點(diǎn)運(yùn)算符訪問(wèn)嵌套結(jié)構(gòu)體的成員。結(jié)構(gòu)體作為函數(shù)參數(shù)11.傳遞結(jié)構(gòu)體將整個(gè)結(jié)構(gòu)體作為參數(shù)傳遞給函數(shù)。22.指針傳遞使用結(jié)構(gòu)體指針作為函數(shù)參數(shù)，提高效率。33.返回結(jié)構(gòu)體函數(shù)可以返回結(jié)構(gòu)體，方便數(shù)據(jù)傳遞。44.結(jié)構(gòu)體數(shù)組將結(jié)構(gòu)體數(shù)組作為參數(shù)傳遞給函數(shù)。聯(lián)合體聯(lián)合體是一種特殊的數(shù)據(jù)類型，它允許多個(gè)成員共享同一內(nèi)存空間。聯(lián)合體中的成員可以是不同的數(shù)據(jù)類型，但它們只能在同一時(shí)間存儲(chǔ)其中一個(gè)成員的值。聯(lián)合體定義語(yǔ)法使用關(guān)鍵字union定義聯(lián)合體類型。聯(lián)合體類型定義包含成員變量聲明，這些變量共享同一個(gè)內(nèi)存空間。示例unionData{inti;floatf;charstr[20];};此示例定義了一個(gè)名為Data的聯(lián)合體類型，它包含一個(gè)整數(shù)、一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)和一個(gè)字符數(shù)組。聯(lián)合體內(nèi)存分配共享內(nèi)存聯(lián)合體的所有成員共享同一個(gè)內(nèi)存空間。最大成員分配的內(nèi)存大小等于聯(lián)合體中最大成員的大小。覆蓋存儲(chǔ)在同一時(shí)間，只能存儲(chǔ)一個(gè)成員的值。枚舉枚舉是一種用戶自定義的數(shù)據(jù)類型，它允許開(kāi)發(fā)者為一組相關(guān)常量定義別名，以提高代碼可讀性和可維護(hù)性。枚舉類型定義定義使用enum關(guān)鍵字定義，并指定枚舉類型名稱和枚舉常量列表。賦值枚舉常量默認(rèn)從0開(kāi)始遞增，也可以手動(dòng)賦值。枚舉常量枚舉常量是符號(hào)常量，可提高代碼可讀性和可維護(hù)性。枚舉類型使用定義枚舉常量枚舉類型允許定義一組命名常量，方便代碼閱讀和維護(hù)。賦值操作使用枚舉類型可以為變量賦值，方便代碼可讀性。比較運(yùn)算枚舉類型可以進(jìn)行比較操作，方便代碼邏輯判斷。位操作位操作是指直接對(duì)數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的二進(jìn)制位進(jìn)行操作。這些操作能夠更細(xì)致地控制數(shù)據(jù)，提高代碼效率，并實(shí)現(xiàn)特定功能。按位與1按位與運(yùn)算符使用符號(hào)“&”表示。2操作原理對(duì)兩個(gè)操作數(shù)的每一位進(jìn)行比較，如果兩個(gè)對(duì)應(yīng)位都為1，則結(jié)果位為1，否則為0。3運(yùn)算結(jié)果結(jié)果保留兩個(gè)操作數(shù)中都為1的位。4應(yīng)用場(chǎng)景用于判斷一個(gè)數(shù)的某一位是否為1，清除一個(gè)數(shù)的某一位。按位或按位或運(yùn)算符符號(hào)為|，作用是對(duì)兩個(gè)操作數(shù)的對(duì)應(yīng)位進(jìn)行或運(yùn)算。運(yùn)算規(guī)則如果兩個(gè)操作數(shù)的對(duì)應(yīng)位中至少有一個(gè)為1，則結(jié)果位為1；否則為0。示例例如，10|12的結(jié)果為14，因?yàn)槎M(jìn)制表示10為1010，12為1100，對(duì)應(yīng)位進(jìn)行或運(yùn)算后，得到1110，即十進(jìn)制的14。按位異或運(yùn)算規(guī)則按位異或運(yùn)算符“^”比較兩個(gè)操作數(shù)的每個(gè)位，如果兩個(gè)位相同則結(jié)果為0，不同則結(jié)果為1。交換兩個(gè)變量可以使用按位異或運(yùn)算符來(lái)交換兩個(gè)變量的值，無(wú)需使用中間變量。判斷奇偶性可以將一個(gè)整數(shù)與1進(jìn)行按位異或運(yùn)算，如果結(jié)果為1則該數(shù)為奇數(shù)，否則為偶數(shù)。加密解密按位異或運(yùn)算可以用于簡(jiǎn)單的加密解密操作，將明文與密鑰進(jìn)行異或運(yùn)算即可實(shí)現(xiàn)加密，解密則反之。按位取反運(yùn)算符按位取反運(yùn)算符用“~”表示。它對(duì)操作數(shù)的每個(gè)位進(jìn)行取反操作。例如，如果操作數(shù)的二進(jìn)制表示為1010，則取反后為0101。應(yīng)用場(chǎng)景按位取反常用于生成位掩碼?？梢杂脕?lái)設(shè)置或清除特定位的值。它也是位級(jí)操作的基礎(chǔ)，用于實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的算法。移位運(yùn)算符左移運(yùn)算符左移運(yùn)算符(<<)將操作數(shù)的位向左移動(dòng)指定的位數(shù)。它在乘以2的冪時(shí)非常有用。右移運(yùn)算符右移運(yùn)算符(>>)將操作數(shù)的位向右移動(dòng)指定的位數(shù)。它在除以2的冪時(shí)很有用。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配是指在程序運(yùn)行期間根據(jù)需要分配內(nèi)存，并可以釋放內(nèi)存。這與靜態(tài)內(nèi)存分配不同，靜態(tài)內(nèi)存分配是在編譯時(shí)分配的，且在程序運(yùn)行期間始終可用。malloc()堆內(nèi)存分配從堆中動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存空間，用于存儲(chǔ)程序運(yùn)行期間需要使用的變量或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。返回內(nèi)存地址malloc()函數(shù)返回指向分配內(nèi)存塊的指針，用于訪問(wèn)和操作該內(nèi)存空間。指定內(nèi)存大小malloc()函數(shù)需要指定要分配的內(nèi)存大小（以字節(jié)為單位），以便為程序提供足夠的存儲(chǔ)空間。calloc()內(nèi)存分配calloc()函數(shù)用于分配一塊內(nèi)存空間，并將其初始化為零。該函數(shù)接受兩個(gè)參數(shù)：要分配的元素?cái)?shù)量和每個(gè)元素的大?。ㄒ宰止?jié)為單位）。realloc()動(dòng)態(tài)內(nèi)存調(diào)整大小realloc()函數(shù)用于在運(yùn)行時(shí)調(diào)整已分配內(nèi)存塊的大小。原始內(nèi)存釋放如果新大小小于原始大小，則僅調(diào)整分配的內(nèi)存，不會(huì)釋放多余內(nèi)存。新內(nèi)存分配如果新大小大于原始大小，則分配新內(nèi)存塊，并將原始數(shù)據(jù)復(fù)制到新塊。內(nèi)存泄漏風(fēng)險(xiǎn)如果realloc()失敗，則返回NULL，原始內(nèi)存塊保持不變，可能導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。free()釋放內(nèi)存釋放由malloc、calloc或realloc分配的內(nèi)存。避免內(nèi)存泄漏釋放不再使用的內(nèi)存，防止資源浪費(fèi)。指針置空釋放內(nèi)存后將指針置空，避免懸掛指針錯(cuò)誤。預(yù)處理命令預(yù)處理命令是C語(yǔ)言中的一種特殊指令，在編譯之前進(jìn)行處理。預(yù)處理命令用于擴(kuò)展程序功能，提供一些特殊指令，例如宏定義、文件包含和條件編譯。#define預(yù)處理指令在編譯之前，編譯器會(huì)執(zhí)行預(yù)處理指令宏定義用一個(gè)標(biāo)識(shí)符來(lái)代替一個(gè)字符串替換在編譯階段，編譯器會(huì)用#define定義的字符串替換標(biāo)識(shí)符#include頭文件包含包含其他文件的內(nèi)容，例如函數(shù)定義、變量聲明、宏定義等。代碼復(fù)用避免重復(fù)編寫代碼，提高代碼可讀性和可維護(hù)性。標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)功能訪問(wèn)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)，例如輸入輸出、字符串處理、數(shù)學(xué)運(yùn)算等。#ifdef和#endif11.條件編譯用來(lái)判斷某個(gè)代碼塊是否需要編譯，僅當(dāng)條件滿足時(shí)才編譯。22.#ifdef用于判斷宏是否已定義，如果定