1. 為什么2.0版本的學(xué)習(xí)路線被我推倒重來(lái)1.1 第一輪學(xué)習(xí)的翻車現(xiàn)場(chǎng)把時(shí)間拉回半年前。我第一次翻開(kāi)《C程序設(shè)計(jì)第五版》時(shí)心態(tài)就是典型的教程都買了等于我會(huì)了。每天按部就班地看書(shū)、抄代碼、跑結(jié)果前四章確實(shí)順風(fēng)順?biāo)猵rintf能輸出scanf能讀入if和for也能照葫蘆畫瓢。但到了函數(shù)和指針情況急轉(zhuǎn)直下我開(kāi)始能看懂每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)卻完全不知道這些知識(shí)在真實(shí)程序里怎么配合。最典型的例子是我寫了一個(gè)交換兩個(gè)變量的函數(shù)代碼照著例題敲進(jìn)去結(jié)果主函數(shù)里a和b紋絲不動(dòng)。那時(shí)候我連值傳遞和地址傳遞的區(qū)別都沒(méi)真正吃透只知道死記硬背要傳指針。后來(lái)我復(fù)盤發(fā)現(xiàn)第一輪學(xué)習(xí)最大的問(wèn)題不是不努力而是把教材當(dāng)成了閱讀材料而不是訓(xùn)練手冊(cè)?！禖程序設(shè)計(jì)第五版》的章節(jié)編排確實(shí)是經(jīng)典的由淺入深路線但它的定位是配合課堂教學(xué)的每一章的知識(shí)密度非常大如果只是順著讀一遍很難在腦子里留下可調(diào)用的索引。于是我在第二個(gè)月斷了更新直到某天重新翻看后面幾章的習(xí)題發(fā)現(xiàn)自己連求最大公約數(shù)都要想半天才下定決心推倒重來(lái)。1.2 第五版教材的定位與新計(jì)劃的起點(diǎn)這一輪我給自己定的原則只有一個(gè)每一章必須留下至少一個(gè)可以獨(dú)立運(yùn)行、并且我能在不看答案的前提下講清楚原理的小項(xiàng)目。學(xué)習(xí)日記升級(jí)到2.0就是要把之前看書(shū)—抄碼—跑通的流程改成預(yù)習(xí)—猜測(cè)—實(shí)驗(yàn)—對(duì)照教材—寫筆記的閉環(huán)。比如學(xué)完運(yùn)算符那一節(jié)我就順手寫了一個(gè)輸入秒數(shù)換算時(shí)分秒的程序?qū)W完循環(huán)就寫一個(gè)會(huì)打印菱形的程序。哪怕程序簡(jiǎn)單到只有二十行只要能自己從頭寫出需求分析、變量設(shè)計(jì)、流程組織印象就比抄十遍例題深刻得多。環(huán)境方面我一開(kāi)始用的是某在線編譯頁(yè)面圖省事?？傻搅藬?shù)組越界、野指針調(diào)試的時(shí)候沒(méi)有斷點(diǎn)、沒(méi)有內(nèi)存查看根本沒(méi)法查。后來(lái)本地裝了一款支持?jǐn)帱c(diǎn)的IDE搭配GCC編譯器調(diào)試能力才算跟上。很多人覺(jué)得學(xué)C語(yǔ)言隨便找個(gè)網(wǎng)頁(yè)就能跑但我的體會(huì)是如果你認(rèn)真想學(xué)本地編譯器加單步調(diào)試是必需品這不只是工具問(wèn)題還直接影響你對(duì)程序運(yùn)行時(shí)狀態(tài)的判斷能力。下文中所有實(shí)驗(yàn)都是在本地IDE里完成的。2. 從數(shù)據(jù)表示看到C語(yǔ)言的斤斤計(jì)較2.1 整型占位符與字節(jié)數(shù)不同環(huán)境下的隱形差異第二遍學(xué)習(xí)從數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)開(kāi)始我才意識(shí)到自己第一輪連printf的%d、%u、%ld都分不清楚。教材表格里列得很清楚int通常是4字節(jié)short是2字節(jié)long在32位和64位系統(tǒng)下長(zhǎng)度不同。真正讓知識(shí)落地的是我做了個(gè)小的環(huán)境探測(cè)程序——用sizeof打印所有基礎(chǔ)類型的字節(jié)數(shù)再用printf按不同格式符輸出同一個(gè)變量觀察結(jié)果錯(cuò)亂。實(shí)測(cè)下來(lái)發(fā)現(xiàn)如果在Windows下用某舊版IDElong和int都是4字節(jié)而在Linux下long變成8字節(jié)。這說(shuō)明教材上具體長(zhǎng)度由系統(tǒng)決定這句話不是廢話而是誰(shuí)踩坑誰(shuí)知道。更隱蔽的是unsigned類型。我寫了一段代碼int a -1; unsigned int b 1; if (a b) { printf(a b\n); } else { printf(a b\n); }第一輪我判斷是a小于b因?yàn)?1明明小于1。實(shí)際輸出卻是a b。原因就在于C語(yǔ)言的隱式類型轉(zhuǎn)換當(dāng)有符號(hào)數(shù)和無(wú)符號(hào)數(shù)混合比較時(shí)有符號(hào)數(shù)會(huì)被轉(zhuǎn)換成無(wú)符號(hào)數(shù)。-1在int里是補(bǔ)碼0xFFFFFFFF轉(zhuǎn)換成unsigned int后就變成了4294967295當(dāng)然大于b。這個(gè)例子說(shuō)出來(lái)很簡(jiǎn)單但如果你沒(méi)親手跑過(guò)考試遇到大概率會(huì)錯(cuò)。我現(xiàn)在的筆記里專門留了一個(gè)格式符對(duì)照表每次寫printf前都會(huì)確認(rèn)該用%d、%u還是%ld變量類型常用格式符注意事項(xiàng)int%d最常用unsigned int%u和%d混用會(huì)出怪值long%ld64位系統(tǒng)下區(qū)別明顯char%c / %d字符本質(zhì)是整型float%f默認(rèn)輸出6位小數(shù)double%lf與%f混用在某些編譯器下出錯(cuò)2.2 浮點(diǎn)比較與反直覺(jué)的類型轉(zhuǎn)換浮點(diǎn)數(shù)部分教材給出的警示是不要直接用判斷浮點(diǎn)數(shù)是否相等。我第一次看沒(méi)當(dāng)回事直到寫程序判斷兩個(gè)計(jì)算結(jié)果是否相同時(shí)翻車double x 1.0 / 3.0; double y 3.0 * (1.0 / 3.0) / 3.0 * 3.0; if (x y) { printf(equal\n); } else { printf(not equal\n); }實(shí)際跑出來(lái)是not equal。原因是1.0/3.0在二進(jìn)制里是無(wú)限循環(huán)小數(shù)存儲(chǔ)時(shí)必然被截?cái)嘟?jīng)過(guò)不同運(yùn)算路徑以后誤差累積方向不同。后來(lái)我給自己定了一個(gè)笨辦法比較浮點(diǎn)數(shù)時(shí)計(jì)算它們的差的絕對(duì)值看是否小于某個(gè)極小閾值比如1e-6而不是直接取等。這一章我還給自己留了一道綜合題輸入一個(gè)整數(shù)輸出它的二進(jìn)制補(bǔ)碼表示。這道題需要用位運(yùn)算、循環(huán)、數(shù)組還得處理負(fù)數(shù)補(bǔ)碼做完以后整型存儲(chǔ)一節(jié)基本就通了。我的建議是學(xué)數(shù)據(jù)表示這一章不要只背整型幾字節(jié)而是親手跑上面這類小實(shí)驗(yàn)把隱式轉(zhuǎn)換、補(bǔ)碼、浮點(diǎn)誤差這些看得見(jiàn)摸不著的概念變成看得到的結(jié)果。3. 選擇結(jié)構(gòu)的花式踩坑switch、分支與邏輯短路3.1 switch穿透一個(gè)沒(méi)有break的詭異連鎖選擇結(jié)構(gòu)是C語(yǔ)言里看起來(lái)最簡(jiǎn)單、寫起來(lái)最容易出神bug的部分。我印象最深的是switch語(yǔ)句的穿透問(wèn)題。教材里特別強(qiáng)調(diào)每個(gè)case后面都要加break但沒(méi)說(shuō)如果不加會(huì)發(fā)生什么。我自己做了個(gè)實(shí)驗(yàn)輸入一個(gè)成績(jī)檔次輸出對(duì)應(yīng)評(píng)語(yǔ)int level 2; switch (level) { case 1: printf(優(yōu)秀\n); case 2: printf(良好\n); case 3: printf(及格\n); default: printf(未知檔次\n); }運(yùn)行結(jié)果是三行全部打印。這就是穿透switch匹配到某個(gè)case后會(huì)從那里開(kāi)始依次執(zhí)行到break或switch結(jié)束為止。第一輪學(xué)的時(shí)候我把它理解為case是一個(gè)分段的門其實(shí)更準(zhǔn)確的理解是case只是一個(gè)入口標(biāo)簽每個(gè)case之間的代碼并不是獨(dú)立的盒子而是拼在一起的長(zhǎng)走廊break是走廊里的出口。意識(shí)到這一點(diǎn)后我再看switch就再也沒(méi)漏過(guò)break。3.2 邏輯表達(dá)式里的短路現(xiàn)象另一個(gè)讓我開(kāi)了眼界的知識(shí)點(diǎn)是邏輯運(yùn)算符的短路求值。教材提到左側(cè)表達(dá)式為假時(shí)右側(cè)不再執(zhí)行||左側(cè)表達(dá)式為真時(shí)右側(cè)不再執(zhí)行。理論很簡(jiǎn)單但實(shí)際影響變量值時(shí)就不一樣了。我寫了這樣一段代碼int a 0; int b 5; if (a ! 0 b / a 1) { printf(ok\n); }表面上看b/a會(huì)除零程序應(yīng)該崩。但實(shí)際運(yùn)行時(shí)沒(méi)有任何錯(cuò)誤因?yàn)閍不等于0為假后面的b/a表達(dá)式根本沒(méi)機(jī)會(huì)執(zhí)行。再看另一個(gè)例子int i 1; int result (i 0) || (i 100); printf(i %d\n, i);輸出是i1而不是100因?yàn)閨|左側(cè)為真右側(cè)整個(gè)賦值表達(dá)式被跳過(guò)。這個(gè)坑在多條件組合的復(fù)雜判斷里特別常見(jiàn)如果你在條件表達(dá)式的右側(cè)寫了賦值、自增、函數(shù)調(diào)用卻沒(méi)意識(shí)到它可能不會(huì)執(zhí)行結(jié)果就會(huì)和預(yù)期偏差很大。我的筆記里記了一條鐵律不要在條件表達(dá)式的有副作用分支里做重要操作要么拆開(kāi)寫要么用臨時(shí)變量。4. 循環(huán)邊界排查差一錯(cuò)誤與break/continue的細(xì)節(jié)4.1 從九九乘法表看循環(huán)邊界循環(huán)的差一錯(cuò)誤off-by-one幾乎是每個(gè)初學(xué)者都會(huì)經(jīng)歷的。第一輪我寫九九乘法表用的是for (int i 1; i 9; i) { for (int j 1; j i; j) { printf(%d*%d%d , j, i, i * j); } printf(\n); }這能跑但我只是抄出來(lái)的對(duì)i9和ji為什么這樣寫并沒(méi)有真正理解。第二輪我換了個(gè)方式先寫出需求打印下三角矩陣再猜測(cè)邊界條件然后故意把i9改成i9把ji改成ji觀察輸出缺了哪一行哪一列。這樣一做邊界的含義就非常直觀了——循環(huán)次數(shù)不是i小于9決定的而是i從初值到終值一共經(jīng)過(guò)多少次決定的。之后再做冒泡排序、二分查找這類算法題時(shí)我再也沒(méi)犯過(guò)下標(biāo)越界或漏掉最后一個(gè)元素的錯(cuò)。4.2 break只能跳出一層循環(huán)break和continue的區(qū)別教材里簡(jiǎn)單說(shuō)明break跳出循環(huán)continue結(jié)束本次循環(huán)但真正寫嵌套循環(huán)時(shí)問(wèn)題就來(lái)了。我試過(guò)一個(gè)例子遍歷一個(gè)二維數(shù)組找到第一個(gè)負(fù)數(shù)后立即停止所有遍歷。第一版代碼只寫了break結(jié)果內(nèi)層循環(huán)跳出來(lái)了外層還在繼續(xù)跑輸出里出現(xiàn)了多個(gè)負(fù)數(shù)。原因是break只能跳出一層循環(huán)并不能讓外層循環(huán)也停下。要讓整個(gè)雙層循環(huán)都停止要么在break之后加一個(gè)標(biāo)志變量外層循環(huán)每次判斷這個(gè)標(biāo)志要么使用goto不推薦但確實(shí)是C語(yǔ)言的能力。我把完整方案整理成了小筆記int found 0; for (int i 0; i 3 !found; i) { for (int j 0; j 3; j) { if (array[i][j] 0) { found 1; printf(找到負(fù)數(shù)%d\n, array[i][j]); break; } } }外層循環(huán)條件里的!found是我從教材的循環(huán)條件可以是任意表達(dá)式一句悟出來(lái)的。這個(gè)寫法比在循環(huán)體末尾判斷標(biāo)志更清爽也少了出錯(cuò)機(jī)會(huì)。continue的坑則主要在它是否跳過(guò)循環(huán)變量的更新語(yǔ)句。在for循環(huán)中continue之后會(huì)自動(dòng)執(zhí)行i但在while循環(huán)中continue會(huì)直接跳回條件判斷如果i在continue后面就會(huì)死循環(huán)。我專門用while寫了一個(gè)需要continue卻忘遞增的例子親眼看著程序卡死之后對(duì)continue跳到哪里就異常敏感了。5. 數(shù)組與函數(shù)手把手確認(rèn)參數(shù)傳遞的分工5.1 數(shù)組傳參為什么長(zhǎng)得像傳地址函數(shù)一章是我第一輪學(xué)習(xí)的分水嶺也是第二輪最有收獲的地方。最核心的問(wèn)題就是為什么普通變量傳入函數(shù)后修改不影響外部數(shù)組傳入函數(shù)后卻能直接修改外部數(shù)據(jù)教材的解釋是數(shù)組名作為參數(shù)時(shí)傳遞的是地址但為什么數(shù)組就這么特殊我做了兩組對(duì)比實(shí)驗(yàn)。第一組是普通變量void change(int x) { x 100; } int a 1; change(a); printf(%d\n, a); // 輸出1第二組是數(shù)組元素和數(shù)組名傳遞void changeElement(int arr[]) { arr[0] 100; } void changeValue(int x) { x 100; } int arr[3] {1, 2, 3}; changeElement(arr); printf(%d\n, arr[0]); // 輸出100 int val 1; changeValue(val); printf(%d\n, val); // 輸出1實(shí)驗(yàn)做完結(jié)論非常清晰普通變量傳值函數(shù)拿到的是副本數(shù)組名傳過(guò)去的是首地址函數(shù)通過(guò)地址操作原來(lái)的內(nèi)存單元。如果非要嚴(yán)格解釋C語(yǔ)言里數(shù)組參數(shù)會(huì)退化為指針?biāo)院瘮?shù)里寫的arr[0]本質(zhì)上等價(jià)于*(首地址0)。理解了這一點(diǎn)再去讀后面指針章節(jié)很多疑問(wèn)就提前被消解了。5.2 全局變量與局部變量變量遮蔽的實(shí)測(cè)作用域是另一個(gè)容易被忽略的細(xì)節(jié)。我給自己設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)試定義一個(gè)全局變量x在一個(gè)函數(shù)里再定義一個(gè)同名局部變量x并修改它最后分別打印函數(shù)內(nèi)和主函數(shù)后的值。實(shí)測(cè)結(jié)果是函數(shù)內(nèi)修改的只是局部變量全局變量紋絲不動(dòng)。這種局部變量遮蔽全局變量的現(xiàn)象教材在注釋里提過(guò)但不去親手驗(yàn)證遇到時(shí)很容易懵。我在筆記里畫了一張簡(jiǎn)單的對(duì)照表把傳值、傳地址、全局變量三種數(shù)據(jù)共享方式放在一起比較方式能否修改外部變量被調(diào)函數(shù)能否影響調(diào)用方適用場(chǎng)景值傳遞不能不能簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)回傳地址傳遞指針能能需要修改多個(gè)外部變量全局變量能能多個(gè)函數(shù)共享少量數(shù)據(jù)我原本覺(jué)得全局變量省事實(shí)際寫程序后發(fā)現(xiàn)隨便用全局變量會(huì)導(dǎo)致函數(shù)之間依賴關(guān)系不清晰。后來(lái)遵循教材建議盡量用參數(shù)和返回值傳遞數(shù)據(jù)只有配置類常量才放全局。這一章的收尾練習(xí)我寫了一個(gè)學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)的控制臺(tái)版用數(shù)組存成績(jī)函數(shù)負(fù)責(zé)輸入、計(jì)算平均分、排名、查找不及格學(xué)生。寫完發(fā)現(xiàn)自己對(duì)函數(shù)設(shè)計(jì)有了真正的手感——哪個(gè)函數(shù)負(fù)責(zé)什么、哪種數(shù)據(jù)該通過(guò)參數(shù)傳、哪種該用返回值返回不再靠蒙。6. 指針預(yù)習(xí)筆記數(shù)組名、指針變量與動(dòng)態(tài)內(nèi)存6.1 指針不是拿來(lái)就能用初始化是底線指針是《C程序設(shè)計(jì)第五版》后半部分的第一道高墻。第一輪我就是在這里放棄的因?yàn)槲沂冀K想不明白指針變量里存的到底是什么東西。第二輪我換了個(gè)類比普通變量是一個(gè)貼了標(biāo)簽的抽屜抽屜里放著值指針變量也是一個(gè)抽屜但里面放的是另一張寫著某樣?xùn)|西在第幾排第幾格的索引條。這個(gè)類比幫我繞過(guò)了指針就是地址這句抽象話。真正動(dòng)手時(shí)我第一個(gè)踩的坑是未初始化指針。代碼長(zhǎng)這樣int *p; *p 100;第一輪我覺(jué)得聲明了指針就能用結(jié)果程序運(yùn)行時(shí)崩潰。原因在于p沒(méi)有初始化它指向一個(gè)隨機(jī)的內(nèi)存地址往這個(gè)地址寫100可能踩到系統(tǒng)保護(hù)區(qū)域。教材里反復(fù)強(qiáng)調(diào)指針必須先賦值再使用這不是啰嗦而是血的教訓(xùn)。我用自己的IDE試驗(yàn)后把規(guī)則記成了三句話指針變量聲明后要嘛置NULL要嘛立刻指向一個(gè)合法變量要嘛用malloc分配內(nèi)存。6.2 野指針排查實(shí)錄指針最難的部分是動(dòng)態(tài)內(nèi)存。我寫了一小段程序打算動(dòng)態(tài)分配一個(gè)數(shù)組并給它賦值int *arr (int*)malloc(5 * sizeof(int)); if (arr NULL) { printf(分配失敗\n); return 1; } for (int i 0; i 5; i) { arr[i] i; } free(arr);代碼看起來(lái)挺正常但運(yùn)行到一半偶爾會(huì)報(bào)錯(cuò)。我盯著for循環(huán)看了很久最后發(fā)現(xiàn)條件i5意味著要訪問(wèn)arr[5]可分配的空間只有arr[0]到arr[4]。數(shù)組越界不一定會(huì)立刻崩潰但會(huì)悄悄破壞相鄰內(nèi)存區(qū)域的數(shù)據(jù)——這正是為什么有時(shí)能跑有時(shí)崩的解釋。修正成i5之后程序就穩(wěn)定了。這次的排查經(jīng)歷讓我真正明白內(nèi)存安全是什么意思。C不像其他語(yǔ)言會(huì)檢查數(shù)組下標(biāo)它把這件事完全交給了程序員。我后來(lái)給指針章節(jié)做了個(gè)自查清單每個(gè)malloc是否檢查了返回值、每個(gè)數(shù)組操作是否確認(rèn)不越界、每次free后是否將指針置為NULL。教材后面的習(xí)題里有一類找錯(cuò)題表面在考語(yǔ)法實(shí)際上就是在訓(xùn)練這些安全意識(shí)。7. 階段自測(cè)與避坑清單7.1 階段自測(cè)題目日記更新到2.0階段我做了一個(gè)自我評(píng)測(cè)把零散筆記匯總成幾道題目。如果你也正在學(xué)習(xí)《C程序設(shè)計(jì)第五版》不妨先在心里過(guò)一遍輸入一個(gè)正整數(shù)n打印前n項(xiàng)斐波那契數(shù)列n不超過(guò)100時(shí)結(jié)果不會(huì)溢出嗎如果要支持更大的n數(shù)據(jù)類型該換成什么寫一個(gè)函數(shù)傳入一個(gè)字符串?dāng)?shù)組和一個(gè)整數(shù)k返回把數(shù)組元素循環(huán)左移k位后的結(jié)果。要求用指針實(shí)現(xiàn)不能直接用臨時(shí)大數(shù)組。輸入若干學(xué)生成績(jī)統(tǒng)計(jì)不及格人數(shù)、平均分、最高分。要求只使用函數(shù)和數(shù)組不得用全局變量傳遞結(jié)果。設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)判斷一個(gè)整數(shù)是否為素?cái)?shù)并輸出它所有小于自身的因數(shù)。要求至少用三種不同循環(huán)方式實(shí)現(xiàn)同一個(gè)功能。解釋下面代碼的輸出結(jié)果并說(shuō)明每一步內(nèi)存狀態(tài)變化char *s hello; char t[] world; s t; t[0] H; printf(%s\n, s);這幾道題不偏不怪但每一道都需要打破抄代碼的慣性。第5題尤其考察字符串常量能否被修改、字符數(shù)組與字符指針的區(qū)別——我在做這道題時(shí)就把常量區(qū)的字符串不能改而數(shù)組里的可以改這個(gè)教材重點(diǎn)徹底串起來(lái)了。7.2 避坑清單最后把我這階段踩過(guò)的坑濃縮成一張清單后續(xù)看日記時(shí)直接對(duì)照坑點(diǎn)表現(xiàn)正確的做法scanf忘記加程序崩潰或變量未更新普通變量前必須加數(shù)組下標(biāo)從1開(kāi)始數(shù)組首元素異常記住下標(biāo)從0開(kāi)始循環(huán)邊界用還是搞混多跑一次或少跑一次先數(shù)清楚執(zhí)行次數(shù)switch漏break多個(gè)case同時(shí)執(zhí)行每個(gè)case末尾確認(rèn)break浮點(diǎn)直接比較判斷結(jié)果時(shí)對(duì)時(shí)錯(cuò)用差值閾值比較未初始化指針直接賦值運(yùn)行時(shí)隨機(jī)崩潰初始化NULL或指向合法變量malloc后不檢查NULL內(nèi)存分配失敗時(shí)崩潰分配后立即檢查free后不置NULL重復(fù)free報(bào)錯(cuò)free后手動(dòng)置NULL字符串常量寫入修改運(yùn)行時(shí)崩潰用字符數(shù)組保存可修改字符串有些坑看起來(lái)很基礎(chǔ)但在真實(shí)編寫過(guò)程中越是基礎(chǔ)的坑越容易在調(diào)試兩小時(shí)后才發(fā)現(xiàn)。我把這張表放成了一張圖片存在手機(jī)相冊(cè)里平時(shí)寫小程序前掃一遍出事故的概率明顯降低。學(xué)習(xí)《C程序設(shè)計(jì)第五版》的過(guò)程本質(zhì)上不是看懂而是親手操作、親手失敗、親手修正。2.0版本的學(xué)習(xí)日記和第一版最大的區(qū)別就是我允許自己犯錯(cuò)并且把每次犯錯(cuò)都變成了一項(xiàng)新的實(shí)驗(yàn)記錄。如果你也卡在函數(shù)和指針附近我的建議很簡(jiǎn)單放下要把整本書(shū)讀完的執(zhí)念挑一個(gè)知識(shí)點(diǎn)、寫一段小代碼、故意制造一個(gè)錯(cuò)誤然后把它修好。這個(gè)過(guò)程比一本書(shū)從頭到尾讀三遍都有用。