c语言基础（九）---知识点补充

一.#include用法

#include叫做文件包含命令，用来引入对应的头文件（.h文件）。#include 也是C语言预处理命令的一种。

include的处理过程很简单，就是将头文件的内容插入到该命令所在的位置，从而把头文件和当前源文件连接成一个源文件，这与复制粘贴的效果相同。

include 的用法有两种，如下所示：

#include <stdHeader.h>
#include "myHeader.h"

使用尖括号< >和双引号" "的区别在于头文件的搜索路径不同：

• 使用尖括号< >，编译器会到系统路径下查找头文件；
• 而使用双引号" "，编译器首先在当前目录下查找头文件，如果没有找到，再到系统路径下查找。

也就是说，使用双引号比使用尖括号多了一个查找路径，它的功能更为强大。

前面我们一直使用尖括号来引入标准头文件，现在我们也可以使用双引号了，如下所示：

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"

stdio.h 和 stdlib.h 都是标准头文件，它们存放于系统路径下，所以使用尖括号和双引号都能够成功引入；而我们自己编写的头文件，一般存放于当前项目的路径下，所以不能使用尖括号，只能使用双引号。

当然，你也可以把当前项目所在的目录添加到系统路径，这样就可以使用尖括号了，但是一般没人这么做，纯粹多此一举，费力不讨好。

在以后的编程中，大家既可以使用尖括号来引入标准头文件，也可以使用双引号来引入标准头文件；不过，我个人的习惯是使用尖括号来引入标准头文件，使用双引号来引入自定义头文件（自己编写的头文件），这样一眼就能看出头文件的区别。

关于 #include 用法的注意事项：

• 一个 #include 命令只能包含一个头文件，多个头文件需要多个 #include 命令。
• 同一个头文件可以被多次引入，多次引入的效果和一次引入的效果相同，因为头文件在代码层面有防止重复引入的机制
• 文件包含允许嵌套，也就是说在一个被包含的文件中又可以包含另一个文件。

#include 用法举例

我们早就学会使用 #include 引入标准头文件了，但是如何使用 #include 引入自定义的头文件呢？下面我们就通过一个例子来简单地演示一下。

本例中需要创建三个文件，分别是 main.c、my.c 和 my.h，如下图所示：

my.c 所包含的代码：

//计算从m加到n的和
int sum(int m, int n) {
    int i, sum = 0;
    for (i = m; i <= n; i++) {
        sum += i;
    }
    return sum;
}

my.h 所包含的代码：

//声明函数
int sum(int m, int n);

main.c 所包含的代码：

#include <stdio.h>
#include "my.h"
int main() {
    printf("%d\n", sum(1, 100));
    return 0;
}

我们在 my.c 中定义了 sum() 函数，在 my.h 中声明了 sum() 函数，这可能与很多初学者的认知发生了冲突：函数不是在头文件中定义的吗？为什么头文件中只有声明？

「在头文件中定义定义函数和全局变量」这种认知是原则性的错误！不管是标准头文件，还是自定义头文件，都只能包含变量和函数的声明，不能包含定义，否则在多次引入时会引起重复定义错误。

二.内存分区

c语言有五大内存分区，分别是栈，堆，全局区，常量区，代码区。

栈：在需要的时候由编译器（系统）自动分配，在不需要的时候会由系统自动回收的存储区，内存由系统管理，函数中定义的变量存储在栈中，当调用函数的时候函数中定义的变量会被加到栈中，当函数离开的时候，被添加的变量会从栈中移除，栈在最高的地址上，所以添加的变量地址会逐渐变小，里面的内容可读可写。

堆：是一块动态内存，由程序猿自己申请自己释放的内存空间，其内存由程序猿自己管理，当程序运行时候动态分配给变量，它可以长时间存在，所以，申请一个堆内存就必须有释放的过程，同时指向堆内存的指针不能改变，否则这个堆内存永远都得不到释放，除非程序崩溃或者运行结束导致系统回收程序所在的内存，这样就很容易造成内存泄漏（是指程序运行期间，程序结束后程序所占用的内存就释放了），它是可读可写的。

全局区(globals)：定义在函数外边的全局变量和静态变量就放在这个这里，这里的变量在程序已启动就被创建，你可以自由的更改他们，所以是由系统管理的可读可写的内存。

常量区(constants)：常量在系统一运行被创建，常量区的内存是只读的，如常量字符串就放在这个区。你可以读他们，但是不可以修改他们，内存由系统管理。

代码区(code)：代码区是只读的，该区域是用来存放程序的代码的，内存由系统管理。

注意：这里的栈不是数据结构中所说的栈

动态存储空间(堆)的使用（了解）：

• 它的内存由程序猿管理
• 使用:

1. 导入stdlib.h
2. int *pi = malloc(sizeof(int) malloc向操作系统申请堆中的一块空间，如果操作系统分配成功，就会返回存储空间的地址，否则返回null
3. free(void *p):告诉操作系统这块存储空间不再使用了，并不会立即回收，对空指针无效，即不能多次释放同一个指针指针的堆内存空间
4. 有malloc就有free,不然容易造成内存泄漏。
5. 不要改变指向堆内存的指针

• 使用场景：面试考数据结构要用到堆，如实现队列
• 多种申请堆内存的函数，如：malloc，calloc

三.constant常量

有时候我们希望定义这样一种变量，它的值不能被改变，在整个作用域中都保持固定。例如，用一个变量来表示班级的最大人数，或者表示缓冲区的大小。为了满足这一要求，可以使用const关键字对变量加以限定：

const int MaxNum = 100;  //班级的最大人数
这样 MaxNum 的值就不能被修改了，任何对 MaxNum 赋值的行为都将引发错误：
MaxNum = 90;  //错误，试图向 const 变量写入数据


我们经常将 const 变量称为常量（Constant）。创建常量的格式通常为：
const type name = value;
const 和 type 都是用来修饰变量的，它们的位置可以互换，也就是将 type 放在 const 前面：
type const name = value;
但我们通常采用第一种方式，不采用第二种方式。另外建议将常量名的首字母大写，以提醒程序员这是个常量。

由于常量一旦被创建后其值就不能再改变，所以常量必须在定义的同时赋值（初始化），后面的任何赋值行为都将引发错误。一如既往，初始化常量可以使用任意形式的表达式，如下所示：

#include <stdio.h>
int getNum(){
    return 100;
}
int main(){
    int n = 90;
    const int MaxNum1 = getNum();  //运行时初始化
    const int MaxNum2 = n;  //运行时初始化
    const int MaxNum3 = 80;  //编译时初始化
    printf("%d, %d, %d\n", MaxNum1, MaxNum2, MaxNum3);
    return 0;
}
-------------------------------------------------------------------
运行结果：
100, 90, 80

const 和指针

const 也可以和指针变量一起使用，这样可以限制指针变量本身，也可以限制指针指向的数据。const 和指针一起使用会有几种不同的顺序，如下所示：

const int *p1;
int const *p2;
int * const p3;

在最后一种情况下，指针是只读的，也就是 p3 本身的值不能被修改；在前面两种情况下，指针所指向的数据是只读的，也就是 p1、p2 本身的值可以修改（指向不同的数据），但它们指向的数据不能被修改。

当然，指针本身和它指向的数据都有可能是只读的，下面的两种写法能够做到这一点：

const int * const p4;
int const * const p5;

const 和指针结合的写法多少有点让初学者摸不着头脑，大家可以这样来记忆：const 离变量名近就是用来修饰指针变量的，离变量名远就是用来修饰指针指向的数据，如果近的和远的都有，那么就同时修饰指针变量以及它指向的数据。

const 和函数形参

在C语言中，单独定义 const 变量没有明显的优势，完全可以使用#define命令代替。const 通常用在函数形参中，如果形参是一个指针，为了防止在函数内部修改指针指向的数据，就可以用 const 来限制。

在C语言标准库中，有很多函数的形参都被 const 限制了，下面是部分函数的原型：

size_t strlen ( const char * str );
int strcmp ( const char * str1, const char * str2 );
char * strcat ( char * destination, const char * source );
char * strcpy ( char * destination, const char * source );
int system (const char* command);
int puts ( const char * str );
int printf ( const char * format, ... );

四.随机数