C語言該怎么進階?你學會了嗎?
?C語言的入門還是很簡單的:
把這段代碼輸入文本編輯器vim,保存成hello.c文件:文件里的符號全是英文字符,別把分號打成中文字符。
然后用gcc編譯器它,命令為:gcc hello.c
獲得一個可運行的a.out文件,在命令行里直接運行它:./a.out
可以看到打印的hello world字符串。
如果gcc編譯出來的a.out文件沒有自動加執行權限,可以自己加上,命令為:
chmod +x a.out
初學者在這段代碼里出的錯誤,基本都是忘了打結尾的分號,或者使用了中文字符而導致的。
學會了這段代碼之后,C語言就可以算入門了。
這段代碼雖然很短,但涉及到了頭文件、宏、函數、字符串/數字 常量、return 語句,涵蓋了C語言50%的常用語法吧?
剩下的語法,就是一些運算符、if else、while for、switch case等語句類型。
1.C語言入門階段的最后一關,是指針。
指針,是一個表示變量的內存地址的無符號整數,位數跟CPU的字長相同。
64位機上,指針是8個字節。
老式的32位機上,指針是4個字節。
指針的字節數,跟long類型的整數一樣。
數組的指針,指的是數組的“首地址”:數組的第0號元素的內存地址。
C語言從0開始編號,數組元素的內存地址與它的編號一一對應:
&a[i] == (unsigned long)a + i * sizeof(a[0]);
所以,指針是一個unsigned long型的(無符號)整數。
指針變量,是一個保存某種類型的數據的內存地址的變量。
指針的類型,是它指向的數據的類型。
指針的++和--運算,一次跳過(它指向的)1個元素的字節數:int型指針++和--的變化是sizeof(int)個字節。
大多數系統上,sizeof(int) == 4.
2.C語言的文件讀寫,是關系到操作系統的。
C語言的文件函數
上圖是C語言的文件函數,下圖是Linux的文件函數。
C語言標準庫的文件函數,最終也是使用OS的系統調用(其他語言的標準庫也一樣)。
操作系統為了把功能提供給應用層,都有一套API:其中的重點就是文件和網絡編程的API。
API這個詞來自windows,Linux上一般叫系統調用(syscall)。
Linux的文件函數
windows有它自己的應用編程框架(C#,VS),windows上的C語言都是通過VC++支持的:VC++,VS里的C++?
現在,C語言的應用編程,主要還是在Linux上。
Linux的系統調用,是C程序員在學會了基礎內容之后,下一個階段要熟悉的。
Linux繼承的是Unix,它的API和Unix的區別不大:
要熟悉Linux系統,最好的參考資料還是那本老書:Unix環境高級編程?
這本書的作者理查德-史蒂文斯1999年就過世了,但他的書依然是最好的Linux編程書。
當然,最主要的參考資料還是Linux的man手冊:在命令行里輸入man open,就可以打開open()函數的手冊,里面有open()函數的詳細用法。
把man open換成man socket,就可以打開socket函數的手冊。
對同一個詞的介紹,在man手冊里可能有好幾頁:一個是對同名的Linux命令的介紹,另一個是對同名的Linux函數的介紹。
如果直接man open打開的不是函數介紹,可以用man 2 open,或者man 3 open等,通過數字去選頁數。
3.Linux的常用函數:
1)open, close, read, write, fcntl
這些都是跟文件相關的函數,作用跟函數名一樣。
fcntl:可以給文件加鎖,給socket設置非阻塞,用法比較復雜,可以參考man手冊。
2)lseek
移動文件指針到哪個位置,用法跟C庫的fseek一樣。
3)socket, bind, listen, accept, connect, send / recv, sendto / recvfrom
這些都是網絡編程的API,
socket:創建socket描述符,即網絡文件的句柄。
Linux上一切都是文件,socket也被看做一個文件。
bind:綁定socket到某個IP和端口號。
listen:讓socket進入監聽狀態,用于服務器端監聽某個IP和端口號。
accept:用于服務器端接受用戶的連接。
connect:用于客戶端連接到服務器。
send / recv:TCP協議的數據發送和接收。
sendto / recvfrom:UDP協議的數據發送和接收。
關閉socket,也是使用close()函數。
4)epoll_create, epoll_wait, epoll_ctl
Linux的epoll異步事件機制,
用于同時監控多個socket網絡連接的讀寫狀態,并進行高并發的異步處理,它是網絡服務器的核心函數。
俄羅斯人寫的Nginx服務器,底層就是這3個函數。
nginx
5)setsockopt / getsockopt
設置或讀取網絡socket的狀態,細節參考Linux man手冊。
getsockopt的其中一個應用就是,它在異步連接時用于讀取連接的錯誤碼:相當于connect()函數的返回值,只是這個過程在異步獲取的。
6)fork / execve
fork:以當前進程為藍本,創建一個子進程。
execve:給當前進程加載一個新的可執行程序,并替換它的用戶內存空間。
在多進程編程里,這2個是基本的函數,但一般并不常用。
多進程的網絡服務器Nginx,就是用fork()創建多個進程的。
7)pthread_create
Linux上的pthread線程庫的函數,用于在當前進程里創建一個線程。
pthread系列函數,也是一組跟多線程編程的函數。
4.匯編語言
不會匯編語言的C程序員,不是好程序員?
實際上,想學明白C語言的話,還是要學匯編語言。
不會匯編語言的話,像全局變量、局部變量、動態庫、內存、操作系統這些跟C語言有關的東西,也是很難學明白的。
C語言,既是個大號的匯編語言,又是個OS的應用層膠水。
C語言,既離不了匯編語言,也離不了OS。
匯編語言就3個關鍵:內存、寄存器、棧。
這條匯編代碼運行之前,內存什么狀態、寄存器什么狀態、棧是什么狀態?
這條匯編代碼運行之后,內存什么狀態,寄存器什么狀態,棧是什么狀態?
記住這6個狀態,也就學會了匯編語言了。
5.算法
算法關系到數學,算法導論是最好的參考資料。
當然,數學越好,越容易學算法。
但OpenCV開源之后,大多數情況下,用不到自己寫算法?
跟圖像處理、視覺識別相關的算法,OpenCV幾乎都有。
算法工程師做的,更多是把這些基礎算法整合成一個特定場景的識別模型。
6.圖形界面
C語言可以選各種圖形界面庫,例如GTK,SDL,QT,etc.
想做界面程序的話,選一種自己看著順眼的圖形庫,然后熟悉一下它的C語言API就行了。
一般來說,圖形庫的API都是支持多種語言的,C語言也是其中之一。