1. 為什么2.0版本的學(xué)習(xí)路線被我推倒重來1.1 第一輪學(xué)習(xí)的翻車現(xiàn)場把時間拉回半年前。我第一次翻開《C程序設(shè)計第五版》時心態(tài)就是典型的教程都買了等于我會了。每天按部就班地看書、抄代碼、跑結(jié)果前四章確實順風(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)直下我開始能看懂每一個知識點卻完全不知道這些知識在真實程序里怎么配合。最典型的例子是我寫了一個交換兩個變量的函數(shù)代碼照著例題敲進去結(jié)果主函數(shù)里a和b紋絲不動。那時候我連值傳遞和地址傳遞的區(qū)別都沒真正吃透只知道死記硬背要傳指針。后來我復(fù)盤發(fā)現(xiàn)第一輪學(xué)習(xí)最大的問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?！禖程序設(shè)計第五版》的章節(jié)編排確實是經(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。1.2 第五版教材的定位與新計劃的起點這一輪我給自己定的原則只有一個每一章必須留下至少一個可以獨立運行、并且我能在不看答案的前提下講清楚原理的小項目。學(xué)習(xí)日記升級到2.0就是要把之前看書—抄碼—跑通的流程改成預(yù)習(xí)—猜測—實驗—對照教材—寫筆記的閉環(huán)。比如學(xué)完運算符那一節(jié)我就順手寫了一個輸入秒數(shù)換算時分秒的程序?qū)W完循環(huán)就寫一個會打印菱形的程序。哪怕程序簡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、流程組織印象就比抄十遍例題深刻得多。環(huán)境方面我一開始用的是某在線編譯頁面圖省事。可到了數(shù)組越界、野指針調(diào)試的時候沒有斷點、沒有內(nèi)存查看根本沒法查。后來本地裝了一款支持斷點的IDE搭配GCC編譯器調(diào)試能力才算跟上。很多人覺得學(xué)C語言隨便找個網(wǎng)頁就能跑但我的體會是如果你認真想學(xué)本地編譯器加單步調(diào)試是必需品這不只是工具問題還直接影響你對程序運行時狀態(tài)的判斷能力。下文中所有實驗都是在本地IDE里完成的。2. 從數(shù)據(jù)表示看到C語言的斤斤計較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)的存儲開始我才意識到自己第一輪連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)下長度不同。真正讓知識落地的是我做了個小的環(huán)境探測程序——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變量觀察結(jié)果錯亂。實測下來發(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)。這說明教材上具體長度由系統(tǒng)決定這句話不是廢話而是誰踩坑誰知道。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因為-1明明小于1。實際輸出卻是a b。原因就在于C語言的隱式類型轉(zhuǎn)換當(dāng)有符號數(shù)和無符號數(shù)混合比較時有符號數(shù)會被轉(zhuǎn)換成無符號數(shù)。-1在int里是補碼0xFFFFFFFF轉(zhuǎn)換成unsigned int后就變成了4294967295當(dāng)然大于b。這個例子說出來很簡單但如果你沒親手跑過考試遇到大概率會錯。我現(xiàn)在的筆記里專門留了一個格式符對照表每次寫printf前都會確認該用%d、%u還是%ld變量類型常用格式符注意事項int%d最常用unsigned int%u和%d混用會出怪值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默認輸出6位小數(shù)double%lf與%f混用在某些編譯器下出錯2.2 浮點比較與反直覺的類型轉(zhuǎn)換浮點數(shù)部分教材給出的警示是不要直接用判斷浮點數(shù)是否相等。我第一次看沒當(dāng)回事直到寫程序判斷兩個計算結(jié)果是否相同時翻車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); }實際跑出來是not equal。原因是1.0/3.0在二進制里是無限循環(huán)小數(shù)存儲時必然被截斷經(jīng)過不同運算路徑以后誤差累積方向不同。后來我給自己定了一個笨辦法比較浮點數(shù)時計算它們的差的絕對值看是否小于某個極小閾值比如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整數(shù)輸出它的二進制補碼表示。這道題需要用位運算、循環(huán)、數(shù)組還得處理負數(shù)補碼做完以后整型存儲一節(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驗把隱式轉(zhuǎn)換、補碼、浮點誤差這些看得見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穿透一個沒有break的詭異連鎖選擇結(jié)構(gòu)是C語言里看起來最簡單、寫起來最容易出神bug的部分。我印象最深的是switch語句的穿透問題。教材里特別強調(diào)每個case后面都要加break但沒說如果不加會發(fā)生什么。我自己做了個實驗輸入一個成績檔次輸出對應(yīng)評語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); }運行結(jié)果是三行全部打印。這就是穿透switch匹配到某個case后會從那里開始依次執(zhí)行到break或switch結(jié)束為止。第一輪學(xué)的時候我把它理解為case是一個分段的門其實更準確的理解是case只是一個入口標(biāo)簽每個case之間的代碼并不是獨立的盒子而是拼在一起的長走廊break是走廊里的出口。意識到這一點后我再看switch就再也沒漏過break。3.2 邏輯表達式里的短路現(xiàn)象另一個讓我開了眼界的知識點是邏輯運算符的短路求值。教材提到左側(cè)表達式為假時右側(cè)不再執(zhí)行||左側(cè)表達式為真時右側(cè)不再執(zhí)行。理論很簡單但實際影響變量值時就不一樣了。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會除零程序應(yīng)該崩。但實際運行時沒有任何錯誤因為a不等于0為假后面的b/a表達式根本沒機會執(zhí)行。再看另一個例子int i 1; int result (i 0) || (i 100); printf(i %d\n, i);輸出是i1而不是100因為||左側(cè)為真右側(cè)整個賦值表達式被跳過。這個坑在多條件組合的復(fù)雜判斷里特別常見如果你在條件表達式的右側(cè)寫了賦值、自增、函數(shù)調(diào)用卻沒意識到它可能不會執(zhí)行結(jié)果就會和預(yù)期偏差很大。我的筆記里記了一條鐵律不要在條件表達式的有副作用分支里做重要操作要么拆開寫要么用臨時變量。4. 循環(huán)邊界排查差一錯誤與break/continue的細節(jié)4.1 從九九乘法表看循環(huán)邊界循環(huán)的差一錯誤off-by-one幾乎是每個初學(xué)者都會經(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的對i9和ji為什么這樣寫并沒有真正理解。第二輪我換了個方式先寫出需求打印下三角矩陣再猜測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)過多少次決定的。之后再做冒泡排序、二分查找這類算法題時我再也沒犯過下標(biāo)越界或漏掉最后一個元素的錯。4.2 break只能跳出一層循環(huán)break和continue的區(qū)別教材里簡單說明break跳出循環(huán)continue結(jié)束本次循環(huán)但真正寫嵌套循環(huán)時問題就來了。我試過一個例子遍歷一個二維數(shù)組找到第一個負數(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)跳出來了外層還在繼續(xù)跑輸出里出現(xiàn)了多個負數(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。要讓整個雙層循環(huán)都停止要么在break之后加一個標(biāo)志變量外層循環(huán)每次判斷這個標(biāo)志要么使用goto不推薦但確實是C語言的能力。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式一句悟出來的。這個寫法比在循環(huán)體末尾判斷標(biāo)志更清爽也少了出錯機會。continue的坑則主要在它是否跳過循環(huán)變量的更新語句。在for循環(huán)中continue之后會自動執(zhí)行i但在while循環(huán)中continue會直接跳回條件判斷如果i在continue后面就會死循環(huán)。我專門用while寫了一個需要continue卻忘遞增的例子親眼看著程序卡死之后對continue跳到哪里就異常敏感了。5. 數(shù)組與函數(shù)手把手確認參數(shù)傳遞的分工5.1 數(shù)組傳參為什么長得像傳地址函數(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)時傳遞的是地址但為什么數(shù)組就這么特殊我做了兩組對比實驗。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實驗做完結(jié)論非常清晰普通變量傳值函數(shù)拿到的是副本數(shù)組名傳過去的是首地址函數(shù)通過地址操作原來的內(nèi)存單元。如果非要嚴格解釋C語言里數(shù)組參數(shù)會退化為指針?biāo)院瘮?shù)里寫的arr[0]本質(zhì)上等價于*(首地址0)。理解了這一點再去讀后面指針章節(jié)很多疑問就提前被消解了。5.2 全局變量與局部變量變量遮蔽的實測作用域是另一個容易被忽略的細節(jié)。我給自己設(shè)計了一個測試定義一個全局變量x在一個函數(shù)里再定義一個同名局部變量x并修改它最后分別打印函數(shù)內(nèi)和主函數(shù)后的值。實測結(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。這種局部變量遮蔽全局變量的現(xiàn)象教材在注釋里提過但不去親手驗證遇到時很容易懵。我在筆記里畫了一張簡單的對照表把傳值、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)用方適用場景值傳遞不能不能簡單數(shù)據(jù)回傳地址傳遞指針能能需要修改多個外部變量全局變量能能多個函數(shù)共享少量數(shù)據(jù)我原本覺得全局變量省事實際寫程序后發(fā)現(xiàn)隨便用全局變量會導(dǎo)致函數(shù)之間依賴關(guān)系不清晰。后來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)我寫了一個學(xué)生成績管理系統(tǒng)的控制臺版用數(shù)組存成績函數(shù)負責(zé)輸入、計算平均分、排名、查找不及格學(xué)生。寫完發(fā)現(xiàn)自己對函數(shù)設(shè)計有了真正的手感——哪個函數(shù)負責(zé)什么、哪種數(shù)據(jù)該通過參數(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、指針變量與動態(tài)內(nèi)存6.1 指針不是拿來就能用初始化是底線指針是《C程序設(shè)計第五版》后半部分的第一道高墻。第一輪我就是在這里放棄的因為我始終想不明白指針變量里存的到底是什么東西。第二輪我換了個類比普通變量是一個貼了標(biāo)簽的抽屜抽屜里放著值指針變量也是一個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。這個類比幫我繞過了指針就是地址這句抽象話。真正動手時我第一個踩的坑是未初始化指針。代碼長這樣int *p; *p 100;第一輪我覺得聲明了指針就能用結(jié)果程序運行時崩潰。原因在于p沒有初始化它指向一個隨機的內(nèi)存地址往這個地址寫100可能踩到系統(tǒng)保護區(qū)域。教材里反復(fù)強調(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要嘛立刻指向一個合法變量要嘛用malloc分配內(nèi)存。6.2 野指針排查實錄指針最難的部分是動態(tài)內(nèi)存。我寫了一小段程序打算動態(tài)分配一個數(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);代碼看起來挺正常但運行到一半偶爾會報錯。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arr[5]可分配的空間只有arr[0]到arr[4]。數(shù)組越界不一定會立刻崩潰但會悄悄破壞相鄰內(nèi)存區(qū)域的數(shù)據(jù)——這正是為什么有時能跑有時崩的解釋。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不像其他語言會檢查數(shù)組下標(biāo)它把這件事完全交給了程序員。我后來給指針章節(jié)做了個自查清單每個malloc是否檢查了返回值、每個數(shù)組操作是否確認不越界、每次free后是否將指針置為NULL。教材后面的習(xí)題里有一類找錯題表面在考語法實際上就是在訓(xùn)練這些安全意識。7. 階段自測與避坑清單7.1 階段自測題目日記更新到2.0階段我做了一個自我評測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)計第五版》不妨先在心里過一遍輸入一個正整數(shù)n打印前n項斐波那契數(shù)列n不超過100時結(jié)果不會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函數(shù)傳入一個字符串?dāng)?shù)組和一個整數(shù)k返回把數(shù)組元素循環(huán)左移k位后的結(jié)果。要求用指針實現(xiàn)不能直接用臨時大數(shù)組。輸入若干學(xué)生成績統(tǒng)計不及格人數(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)計一個函數(shù)判斷一個整數(shù)是否為素數(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)方式實現(xiàn)同一個功能。解釋下面代碼的輸出結(jié)果并說明每一步內(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——我在做這道題時就把常量區(qū)的字符串不能改而數(shù)組里的可以改這個教材重點徹底串起來了。7.2 避坑清單最后把我這階段踩過的坑濃縮成一張清單后續(xù)看日記時直接對照坑點表現(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開始數(shù)組首元素異常記住下標(biāo)從0開始循環(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case同時執(zhí)行每個case末尾確認break浮點直接比較判斷結(jié)果時對時錯用差值閾值比較未初始化指針直接賦值運行時隨機崩潰初始化NULL或指向合法變量malloc后不檢查NULL內(nèi)存分配失敗時崩潰分配后立即檢查free后不置NULL重復(fù)free報錯free后手動置NULL字符串常量寫入修改運行時崩潰用字符數(shù)組保存可修改字符串有些坑看起來很基礎(chǔ)但在真實編寫過程中越是基礎(chǔ)的坑越容易在調(diào)試兩小時后才發(fā)現(xiàn)。我把這張表放成了一張圖片存在手機相冊里平時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)計第五版》的過程本質(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并且把每次犯錯都變成了一項新的實驗記錄。如果你也卡在函數(shù)和指針附近我的建議很簡單放下要把整本書讀完的執(zhí)念挑一個知識點、寫一段小代碼、故意制造一個錯誤然后把它修好。這個過程比一本書從頭到尾讀三遍都有用。