《嗨翻C语言》（下）

动态存储（189~）

• 堆上的数据不会自动清除，因此堆是保存数据结构的绝佳场所。

  可以把在堆上保存数据想象成在储物柜中寄存物品。

• 当程序不断地申请存储器，又不释放那些不再需要的存储器，就会发生存储器泄漏。

  创建数据不会发生泄漏，只有当程序失去了所有对数据的引用才会导致泄漏。

• 用malloc()获取空间，memory allocation；调用free()释放存储器

  • malloc()接收一个参数：所需要的字节数。因此malloc()经常与sizeof运算符一起使用。
  • malloc()返回的是通用指针，即void*类型的指针。

• strdup()函数可以把字符串复制到堆上。

  strdup()函数总是在堆上创建空间，而不是在栈上。所以千万记得要用free()函数释放空间。

• valgrind工具，它用于Linux操作系统中。

  当程序想分配堆存储器时，valgrind将会拦截你对malloc()和free()的调用，然后调用自己的malloc()和free()。

• 垃圾收集（garbage collection），一些语言会跟踪你在堆上分配的数据，当你不再使用这些数据时，就会释放它们。C语言没有“垃圾收集”

虽然不必在程序结束前释放所有数据，操作系统会在程序结束时清除所有存储器。不过，你还是应该显式释放你创建的每样东西，这是一种好的习惯。

——很不懂作者为什么在章节快结束的时候，放上一句这么没营养的话。有机会去查一查原文，确认是不是译者的问题。个人认为以下表述更恰当：
虽然操作系统会在程序结束时清除所有存储器。不过，你还是应该显式释放你创建的每样东西，这是一种好的习惯。

高级函数（201~）

函数指针

此章节介绍“学习如何把函数作为参数传递，从而提高代码的智商”。

有些时候，我们希望“把代码打包传给函数”。“把代码打包”就是封装成函数，所以，问题就是：怎么把函数传给函数?

• 在C语言中，函数名也是指针变量。

  当你创建了一个叫go_to_warp_speed(int speed)函数的同时也会创建了一个叫go_to_warp_speed的指针变量，变量中保存了函数的地址。只要把函数指针类型的参数传给find()，就能调用它指向的函数了。

  上述中go_to_warp_speed指针变量是一个常量。类似 int* a=4中的4, char* str="abc"中的"abc"。

  扩展

  /* 此处声明时的*和 赋值操作时的*应不是同一个意思?!
  那么为什么初始化不写成int* a=&4?? —就是声明了一个指针,指向了常量存储区的一块地址 */
  int* a;  //声明
  int b=4;
  *a=4;    //改变指针指向存储器中的值,但单纯这么写是错的
  a=&b;    //给指针赋值,改变指针指向的存储器

• 函数名是指向函数的指针……两者并不完全相同，函数名是L-value，而指针变量是R-value，因此函数名不能像指针变量那样自加或自减。

• 函数指针是C语言最强大的特性之一。

函数指针的语法

• 没有函数类型，即：不能用function * pointer_func 声明函数指针。
• 因为需要把函数的返回类型和接收参数类型告诉C编译器，所以创建函数指针如下：

  返回类型(* 指针变量)(参数类型)，例如
  

  int (*warp_fn)(int);  //创建函数指针
  wrap_fn = go_to_warp_speed;  //函数指针赋值
  wrap_fn(4);  //使用函数指针

  
  Q1:如果函数指针是指针，为什么调用时不需要再它们前面加*？

  A1:可加可不加。wrap_fn(4)和(*wrap_fn)(4)都可以。如果fp是函数指针，那么可以用fp(参数，……)调用函数。 也可以用(*fp)(参数，……)，两种情况都能工作。

  Q2：可以用&取得函数的地址吗？

  A2：可以。find(sports_or_workout)和find(&sports_or_workout)都可以。如果你有函数shoot()，那么shoot和&shoot都指向了shoot()函数。

  Q3：那为什么不这么写？

  A3：即使省略*和&，C编译器也能识别他们，（而且）这样代码更好读。

  延伸：由A3推测，是不是 常量4或者"abc"既表示本身的值,又代表其在常量存储区的地址?此处亦类似?

C标准库的排序函数

• C标准库的排序函数会接收一个比较器函数（comparator function）指针，用来判断两条数据的大小。

• qsort()函数看起来像这样：

  qsort(void* array,       //数组指针
        size_t length,     //数组长度
        size_t item_size,  //数组中每个元素的长度
        int (*comparator)(const void*, const void*));

• qsort()函数在原数组上进行改动。

创建函数指针数组

• 在数组中保存函数，就必须告诉编译器函数的具体特征：函数返回什么类型以及接收什么参数。

  void (* replies[])(response) = {dump, second_chance, marriage};

• 函数指针数组让代码易于管理，它们让代码变得更短、更易于扩展，从而可以伸缩。
  ——至于说降低程序可读性,那是因为你笨。

可变参数函数（variadic function）（228~）

C标准库中有一组宏（macro）可以帮助你建立自己的可变参数函数。
——TODO：kindle中描述这一组宏的图片看不清，抽空在网上找一下。

静态库和动态库

（省略。在接触Linux下C++开发之后，这方面知识不算陌生。）

系统调用（249~）

在大部分计算机上，系统调用就是操作系统内核中的函数，是程序用来与内核对话的函数。

system()

• 简单易用

• 安全问题

• 无法应付复杂的应用场景

  操作系统必须解释你传给 system()的字符串，这可能引发错误，尤其当你动态创建命令字符串时。

exec()

• exec() 函数通过运行其他程序来替换当前进程。

  • exec()函数的版本众多，但可以分为两组：列表函数和数组函数。
  • 如果exec()调用成功，当前程序就会停止运行。一旦程序运行了exec()以后的代码，就说明出了问题。

• 每个进程都有一组环境变量。

失败黄金法则

• 尽可能收拾残局

• 把errno变量设为错误码

  • errno变量是定义在errno.h中的全局变量，和它定义在一起的还有很多标准错误码
  • 可以使用string.h中strerror()函数查询标准错误信息

• 返回-1

  • 系统调用出错时通常会返回-1，但不是绝对的。
  • fileno():根据文件指针获取文件描述符。失败时不返回-1
  • exit()是唯一没有返回值而且不会失败的函数。
  • 记住：一定要检查系统调用的返回值

fork()

• fork()会克隆当前进程

  • 新建副本将从同一行开始运行相同程序。
  • 原进程叫父进程，而新建副本叫子进程。

• 进程需要以某种方式区分自己是父进程还是子进程

  fork()会返回一个整型值：为子进程返回0，为父进程返回一个正数。父进程将接收到子进程的进程标识符。

• 与Unix和Mac不同，Windows天生不支持fork()。

进程间通信（274~）

重定向

• 三大默认数据流：标准输入、标准输出和标准错误；文件连接和网络连接也属于数据流。

• 进程需要记录数据流的连向，比如标准输出连到了哪里。进程用文件描述符（就是个数字）表示数据流

• 描述符表：描述符表的前三项万年不变：0号标准输入，1号标准输出，2号标准错误

  • 标准输入/输出/错误在描述符表中的位置是固定的，但它们指向的数据流可以改变。
  • 每打开一个文件，操作系统都会在描述符表中新注册一项

• dup2()复制数据流

• exit()是系统调用！

  exit()系统调用是结束程序的最快方式

• waitpid()函数会等子进程结束以后才返回

  • 为了得到子进程的退出状态，可以把pid_status的值传给WEXITSTATUS()宏

管道

• 在命令行用管道连接两条命令时，实际把它们当成了父子进程来连接。child | parent，详见shell中管道的原理

• pipe()函数建立管道

  pipe()函数创建了管道，并返回了两个描述符：fd[1]用来向管道写数据，fd[0]用来从管道读数据，

信号

• 当信号到来时，进程必须停止手中一切工作去处理信号。进程会查看信号映射表，表中每个信号都对应一个信号处理器函数。

捕捉信号，然后运行自己的代码

• sigaction是一个函数包装器，是一个结构体。
• 创建sigaction以后，需要用sigaction()函数来让操作系统知道它的存在
• 有一个例外，代码捕捉不到SIGKILL信号，也没法忽略它
• 在自定义的信号处理函数中使用raise()，这样程序就能在接收到低级别的信号时引发更高级别的信号

定时器

• 不要同时使用alarm()和sleep()。两者都使用了间隔计时器，因此同时使用这两个函数会发生冲突。

• 一个进程只有一个定时器。因此每次调用alarm()函数都会重置定时器

  定时器由操作系统的内核管理，如果一个进程有很多定时器，内核就会变得很慢，因此操作系统需要限制进程能使用的定时器个数。

• 信号可以让程序从容结束，而间隔定时器可以帮助处理一些超时任务。

网络编程（323~）

C程序用数据流读写字节。如果想要写一个与网络通信的程序，就需要一种新数据流——套接字。

• 在使用套接字与客户端程序通信前，服务器需要经历四个阶段：

  1. 绑定（Bind）

     • 为了绑定它（端口），你需要两样东西：套接字描述符（还记得“文件描述符”吗？）和套接字名。

  2. 监听（Listen）

  3. 接受（Accept）

  4. 开始（Begin）

• 之前见过的数据流都可以用fprintf()和fscanf()与它们通信。但套接字是双向的：

  • 如果想向套接字输出数据，就要用send()函数；
  • recv()函数；

• 绑定端口有延时：当你在某个端口绑定了套接字，在接下来的30秒内，操作系统不允许任何程序再绑定它，包括上一次绑定这个端口的程序。

• recv()读取数据

  • 字符串不以\0结尾。
  • 当用户在telnet输入文本时，字符串以\r\n结尾。
  • recv()将返回字符个数，如果发生错误就返回-1，如果客户端关闭了连接，就返回0。
  • recv()调用不一定能一次接收到所有字符。
  • revc()用起来十分繁琐，最好把它封装在某个函数中

• getaddrinfo()获取域名的地址

  • getaddrinfo()会在堆上创建一种叫名字资源的新数据结构
  • 因为名字资源在堆上创建，所以要用一个叫freeaddrinfo()的函数清除它

多线程（342~）

你可以使用很多线程库，这里我们将使用最流行的一种：POSIX线程库，也叫pthread。

• 线程函数的返回类型必须是void*。

• 可以用pthread_create()创建并运行线程。

• 如果程序运行完这段代码就结束了，线程也会随之灭亡，因此必须等待线程结束：

  • pthread_join()会接收线程函数的返回值，并把它保存在一个void指针变量中

• 通常当两个线程读写相同变量时，代码就是非线程安全的。

• PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER实际上是一个宏，当编译器看到它，就会插入创建互斥锁的代码。

• 如果你希望把某个整型值传给线程，并让它返回某个整型值，一种方法是：

  • 用long，因为它的大小和void指针相同，可以把它保存在void指针变量中

问：怎样设计高效的多线程程序？ 答：减少线程需要访问的共享数据的数量。

写在最后

另一种理解思路：

• C语言允许你创建只能在函数局部作用域访问的全局变量：

  • 函数内：static关键字会把变量保存在存储器中的全局量区。

• static关键字用来控制变量或函数的作用域

  • 函数外使用static关键字，表示“只有这个.c文件中的代码能使用这个变量（或函数）”

关于“自动化测试”，你又了解多少？

之前读书时做的笔记全部誊抄、整理完毕，上篇中的知识点基本都已熟悉掌握，下篇的内容因为学校时练习不多，实际做项目经验也很少，所以只处于了解、知道的层次，勤复习，多练习。笔记内容包含编程过程中的“为什么这样”，也包括一些具体的语法细节、函数使用（实际上后者是不应该杂糅到一起的，但是基础太差）。在以后的复习、练习过程中，争取将语法细节、函数使用这些具体化的内容一点点去掉。