static关键字_void和void指针_函数指针

逃离我推掉我的手 2024-04-19 14:03 8阅读 0赞

**static关键字**  
**1．作用于变量：**  
   用static声明局部变量-------局部变量指在代码块\{\}内部定义的变量，只在代码块内部有效（作用域），其缺省的存储方式是自动变量或说是动态存储的，即指令执行到变量定义处时才给变量分配存储单元，跳出代码块时释放内存单元（生命期）。用static声明局部变量时，则改变变量的存储方式（生命期），使变量成为静态的局部变量，即编译时就为变量分配内存，直到程序退出才释放存储单元。这样，使得该局部变量有记忆功能，可以记忆上次的数据，不过由于仍是局部变量，因而只能在代码块内部使用（作用域不变）。  
  
   用static声明外部变量-------外部变量指在所有代码块\{\}之外定义的变量，它缺省为静态变量，编译时分配内存，程序结束时释放内存单元。同时其作用域很广，整个文件都有效甚至别的文件也能引用它。为了限制某些外部变量的作用域，使其只在本文件中有效，而不能被其他文件引用，可以用static关键字对其作出声明。  
  
总结：用static声明局部变量，使其变为静态存储方式，作用域不变；用static声明外部变量，其本身就是静态变量，这只会改变其连接方式，使其只在本文件内部有效，而其他文件不可连接或引用该变量。

**2．作用于函数：**  
使用static用于函数定义时，对函数的连接方式产生影响，使得函数只在本文件内部有效，对其他文件是不可见的。这样的函数又叫作静态函数。使用静态函数的好处是，不用担心与其他文件的同名函数产生干扰，另外也是对函数本身的一种保护机制。

如果想要其他文件可以引用本地函数，则要在函数定义时使用关键字extern，表示该函数是外部函数，可供其他文件调用。另外在要引用别的文件中定义的外部函数的文件中，使用extern声明要用的外部函数即可。

参考资料：

①《 C程序设计（第二版） 》，谭浩强

②《 Pointers on C 》，Kenneth A.Reek

**void和void指针**

**void的含义**  
    void即“无类型”，void \*则为“无类型指针”，可以指向任何数据类型。  
  
**void指针使用规范**  
    ①void指针可以指向任意类型的数据，亦即可用任意数据类型的指针对void指针赋值。例如：  
    int \*pint;  
    void \*pvoid;  
    pvoid = pint;   /\* 不过不能 pint = pvoid; \*/  
    如果要将pvoid赋给其他类型指针，则需要强制类型转换如：pint = (int \*)pvoid;  
     
    ②在ANSI C标准中，不允许对void指针进行算术运算如pvoid++或pvoid+=1等，而在GNU中则允许，因为在缺省情况下，GNU认为void \*与char \*一样。sizeof( \*pvoid )== sizeof( char ).  
     
**void的作用  
   ** ①对函数返回的限定。  
    ②对函数参数的限定。  
    当函数不需要返回值时，必须使用void限定。例如： void func(int, int);  
    当函数不允许接受参数时，必须使用void限定。例如： int func(void)。  
  
    由于void指针可以指向任意类型的数据，亦即可用任意数据类型的指针对void指针赋值，因此还可以用void指针来作为函数形参，这样函数就可以接受任意数据类型的指针作为参数。例如：  
    void \* memcpy( void \*dest, const void \*src, size\_t len );  
    void \* memset( void \* buffer, int c, size\_t num );

参考资料：《 C/C++语言void及void指针深层探索 》，宋宝华  
  
**函数指针**

**函数指针是什么？**  
    先来看函数调用是怎么回事。一个函数占用一段连续内存。当调用一个函数时，实际上是跳转到函数入口地址，执行函数体的代码，完成后返回。如何找到对应的入口地址？这是由函数名来标记的，实际上，函数名就是函数的入口地址。  
    函数指针是一种特殊类型的指针，它指向一个函数的入口地址。  
  
    **注意：**除了void类型指针是无类型的指针外，其他所有指针都是有对应类型的，例如int \*pint、struct studentdata \*psdata等，只有指明了指针所指的数据类型，编译器才能为指针分配或预计分配相应大小的存储空间，指针的算术运算如pint++等才是有意义的。因此，定义了某种类型的指针之后，除非使用强制类型转换，那么它只能指向相应数据类型的变量或常量，不同类型的指针或数据之间不可混用。所以指针的类型实际上是一种身份标志的作用。  
  
   函数指针如何表明自己的身份呢？为了避免混乱，必须也要作出相应规定，不同函数的函数指针不能混用。例如，int func1(int arg11, char arg12)与int func2(char arg)的函数指针就不能混用，要定义可以指向func1的函数指针应该这样：  
    int (\*pfunc1)(int, char) = func1；  
定义可以指向func2的函数指针则该如下：  
    int (\*pfunc2)(char) = func2;  
    **从函数指针的定义可以看出，函数指针的类型实际上是由****函数签名****决定的。**函数签名就象是函数的身份证，一个函数的函数签名是独一无二的，具有相同函数签名的函数实际上就是同一函数。函数签名包括函数名、函数形参类型的有序列表和函数返回值类型。  
  
    一个函数指针的定义规定了它只能指向特定类型的函数。如果两个函数的形参列表和返回值类型相同，只有函数名和函数体不同，则可以使用相同类型的函数指针。例如，如果还有一个函数int func3(char arg)，则上面定义的可以指向函数func2的函数指针也可以用于指向func3，即：  
    pfunc2 = func3;  
    再使用pfunc2(char ARG)就可以调用函数func3，这时指令计数器（PC）指向函数入口，从此开始执行函数体代码。  
    注意：对函数指针进行算术运算也是没有意义的。  
  
**如何使用函数指针？**  
    ①定义合适类型的函数指针变量；  
       int (\*pfunc)(int, int);  
    ②给函数指针变量赋值，使它指向某个函数入口；  
       int example(int, int);  
       pfunc = example;          /\*将函数入口地址赋给函数指针变量\*/  
       或者：pfunc = &example;    /\*函数名总是被编译器转换为函数指针（入口地址）来使用，因此与上面一句等价 \*/  
    ③使用函数指针来调用相应的函数；  
       retval = pfunc(10, 16);  
       或者：retval = (\*pfunc)(10, 16);  
       上面两句都与retval = example(10, 16);等价。  
    理解：一个指针变量p实际上也和普通的变量一样，要占存储空间（通常与平台的虚拟地址一样宽），也有其自身的存储地址&p；不同的是，在指针变量p的值有特殊的意义，它是另外一个变量或常量的地址值，也就是说，在地址为&p的存储单元上存放着另外一个数据的地址。因此，\*p实际上是将p看作它指向的数据的地址来使用，\*操作符是引用相应地址中的数据，也就是对地址为p的存储单元中存放的数据进行操作。  
    一个函数指针变量则更为特殊。比如上面的例子，pfunc变量本身的值是函数example()的入口地址。因此pfunc可以代替其所指函数的函数名来使用。至于\*pfunc，如果按照上面的理解，它实际上是地址pfunc的内容，也即函数example()的入口地址的内容，就有点含糊了。不过，从另一方面来理解，如果使用pfunc = &example来初始化pfunc，则\*pfunc == \*(&example) == example，又与pfunc等价。因此，就有了两种使用函数指针来调用相应函数的形式。  
    值得注意的是，不可用\*pfunc来对pfunc的值初始化。即\*pfunc = example的写法是错误的。  
  
**为什么要使用函数指针？  
   ** 前面介绍了函数指针的基本知识和使用规范。下面介绍函数指针的实际用途。不过首先要对前面的知识再做一个补充，因为下面的应用很可能用到这一特性。前面指出，除函数名之外的函数签名内容（函数返回值类型和形参列表）决定了函数指针的类型。实际上还有一种特殊的或说通用的函数指针，在定义这类函数指针时，只需要指定函数返回值类型，而留空形参列表，这样就可以指向返回值类型相同的所有函数。例如：  
    int (\*pfunc)();  
    这样定义的pfunc就可以指向前面提到的func1和func2，因为他们都返回整型值。  
    **注意：** int (\*pfunc)()与int (\*pfunc)(void)不是一回事，后者不允许接受任何参数。  
  
    **函数指针最常见的三个用途是：**  
    ①作为参数传递给其他函数。  
    这样可以把多个函数用一个函数体封装起来，得到一个具有多个函数功能的新函数，根据传递的函数指针变量值的不同，执行不同的函数功能。这是函数嵌套调用难以实现的。参数的传递可以由程序员设定，也可以由用户输入读取，因此具有较大的灵活性和交互性。  
    另外还可以用于回调函数。使用void配合，还可以将对不同数据类型的数据进行相同处理的多个函数封装为一个函数，增强函数的生命力。  
  
    ②用于散转程序。  
    这种程序首先建立一个函数表（实际上是一个函数指针数组），表中存放了各个函数的入口地址（或函数名），根据条件的设定来查表选择执行相应的函数。这样也可以将多个函数封装为一个函数或者程序，散转分支条件可以由程序员设定，也可以由用户输入读取，甚至是外设的某种特定状态（这种状态可以是不受人为控制的）。  
  
    ③实现C的面向对象的类的封装。  
    C语言中的struct与C++中的class有很大不同，除了缺省的成员属性外（struct的成员缺省为public的，可随意使用，而class成员缺省为private的），**struct还很难实现类成员函数的封装。struct的成员一般都是数据成员，而非函数成员。因此，为了在C语言中，为某个struct定义一套自己的函数对结构数据成员进行操作，可以在struct结构体中增加函数指针变量成员，在初始化时使它指向特定函数即可。**  
  
    应用举例：  
    ①假设定义了四个函数：add(int, int)、sub(int, int)、mul(int, int)、div(int, int)，可以将其封装为一个四则运算计算器函数:  
    double calculator(int x, int y, int (\*pfunc)(int, int)) \{  
       double result;  
       result = pfunc(x, y);  
       return result;  
    \}  
    又例如，在一个链表查询程序中，要通过比较节点的特征值来查询节点，不同类型的数据的比较方式不一样，整型等可以直接比较，字符串却要用专门的字符串操作函数，为了使代码可重用性更高，可以使用一个比较函数来代替各种不同数据类型的直接比较代码，同时，比较函数也必然是数据类型相关的，因此要使用void指针和函数指针来转换为类型无关的比较函数，根据相应的数据类型，调用相应的函数（传递相应的函数指针）。一个实例是：  
    int (\*compare)(void const \*, void const \*);  
    这个函数指针可以接受任意类型的数据的指针参数，同时返回int值作为比较结果标志。一个比较整型数据的比较函数是：  
    int compare\_ints(void const \*a, void const \*b) \{  
       if( \*(int \*)a == \*(int \*)b )  
          return 0;  
       else  
          return 1;  
    \}  
  
    ②散转程序。通过一个转移表（函数指针数组）来实现。还是上面定义的四个四则运算函数，可以建立这样一个转移表（注意初始化该转移表的语句前面应有add等相应函数原型声明或定义）：  
    double (\*calculator\[\])(int, int) = \{  
       add, sub, mul, div  
    \};  
    这样，calculator\[0\] == add, calculator\[1\] == sub, ...  
    使用result = calculator\[oper\](x, y);就可以代替下面整个switch语句：  
    switch( oper ) \{  
       case 0: result = add(x, y); break;  
       case 1: result = sub(x, y); break;  
       ...  
    \}  
  
    ③C的面向对象化。一个对象包括数据和对数据的操作。C语言中的struct只有数据成员，因此要增加一些“伪数据成员”即函数指针来实现对数据的操作。例如：  
    \#ifndef C\_Class  
    \#define C\_Class struct  
    \#endif  
    C\_Class student\{  
       C\_Class student \*student\_this  
     char name;  
       int height;  
       int gender;  
       int classnum;  
       ...  
       void (\*Oper)( C\_Class student \*student\_this );  
     ...  
    \}

参考资料：  
①《 Pointers on C 》，Kenneth A.Reek  
②《 C程序设计（第二版）》，谭浩强  
③《 C语言嵌入式系统编程修炼之道 》

**errno与错误处理**  
  
**errno是什么?**  
在/usr/include/errno.h中,include了<sys/errno.h>,在该文件中定义了不同的errno的值(错误类型编号)所对应的宏以及错误类型.  
  
**基本使用:**  
\#include <errno.h>  
extern int errno;  
  
1.使用perror( const char \*msg )函数来将错误类型所对应的错误信息以字符串形式打印到终端.  
首先输出用户自定义的字符串msg(可以为空,即""),然后打印错误信息.  
  
2.使用stderr( int errnum )将错误信息转换为字符串.  
  
3.注意,必须在函数表明操作失败后立刻对errno的值进行检查以找出对应错误.在使用它之前必须总是先将其值copy到另外一个变量保存起来,因为很多函数(象fprintf之类)自身就可能会改变errno的值.  
func( );  
errortype = errno;  
printf( "%d\\n", errortype );  
或者：  
if( errortype == ... ) \{  
   do ...  
\}  
else \{  
   do ....  
\}

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