1 劍宗氣宗之爭(zhēng)

《笑傲江湖》中華山派的劍宗和氣宗之爭(zhēng)，可謂異常激烈。那么問(wèn)題就來(lái)了，既然有劍宗氣宗之爭(zhēng)，到底應(yīng)該先練劍，還是先練氣呢？引申到軟件開(kāi)發(fā)行業(yè)有沒(méi)劍氣之爭(zhēng)呢？

前面發(fā)布很多理論方面的文章，諸如4篇：基于RTOS的軟件開(kāi)發(fā)理論，嵌入式軟件的設(shè)計(jì)模式（上），嵌入式軟件的設(shè)計(jì)模式（下），嵌入式軟件分層隔離的典范。這些都是具備一定基礎(chǔ)后在架構(gòu)上的描述，類似于氣宗性質(zhì)，這種比較抽象、見(jiàn)效慢。但高質(zhì)量的軟件開(kāi)發(fā)，也是存在見(jiàn)效快的套路，針對(duì)有一定嵌入式C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)的，以劍宗之法進(jìn)行描述，可重點(diǎn)關(guān)注if判斷和內(nèi)存管理相關(guān)的講解，拋磚引玉。

2 文件結(jié)構(gòu)

1、C 程序通常分為兩類文件，一種是程序的聲明稱為頭文件，以“.h”為后綴，另一種是程序的實(shí)現(xiàn)，以“.c”為后綴，一般每個(gè)c文件有個(gè)同名的h文件。

2、軟件的頭文件數(shù)目比較多，應(yīng)將頭文件和定義文件分別保存于不同的目錄，例如將頭文件保存于 include或者inc 目錄，將定義文件保存于 source 或src目錄；如果某些頭文件是私有的，它不會(huì)被用戶的程序直接引用，則沒(méi)有必要公開(kāi)其“聲明”。為了加強(qiáng)信息隱藏，這些私有的頭文件可以和定義文件存放于同一個(gè)目錄，即私有的h文件放在src目錄。

3、在文件頭添加版權(quán)和版本的聲明等信息，主要包括版權(quán)和功能，以及修改記錄，必要時(shí)可以為整個(gè)功能文件夾單獨(dú)新建readme說(shuō)明文檔。

4、為了防止頭文件被重復(fù)引用，必須用 ifndef/define/endif 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生預(yù)處理塊。

5、頭文件中只存放“聲明”而不存放“定義”，更別提放變量，這是嚴(yán)重的錯(cuò)誤。

6、用 #include 格式來(lái)引用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的頭文件，用 #include “filename.h” 格式來(lái)引用非標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的頭文件（編譯器將從用戶的工作目錄開(kāi)始搜索）。

7、文件可按層或者功能組件劃分不同的文件夾，便于其他人閱讀。

3 程序版式

版式雖然不會(huì)影響程序的功能，但會(huì)影響可讀性，程序的風(fēng)格統(tǒng)一則是賞心悅目。

代碼排版在編碼時(shí)確實(shí)很難把握，但可以編碼完成后統(tǒng)一用工具格式化，不管編碼使用Keil/MDK、Qt等集成工具，或者純粹的代碼編輯工具Source Insight，一般都支持自定義運(yùn)行可執(zhí)行文件，如Astyle。可以客制化新菜單，一鍵執(zhí)行Astyle，將代碼一鍵格式化，排版統(tǒng)一、層次分明。

Astyle官網(wǎng) http://astyle.sourceforge.net/ 按要求下載安裝，只需要AStyle.exe即可。關(guān)于其使用和參數(shù)，可以再進(jìn)入Documentation。對(duì)代碼基本風(fēng)格，{}如何對(duì)齊、是否換行，switch-case如何排版，tab鍵占位寬度，運(yùn)算符或變量前后的空格等等，基本上代碼排版涉及的方方面面都有參數(shù)說(shuō)明。個(gè)人選擇的編碼參數(shù)是

--style=allman-S-U-t-n-K-p-s4-j-q-Y-xW-xVfileName

效果如下

//微信公眾號(hào)：嵌入式系統(tǒng)
intFoo(boolisBar)
{
if(isBar)
{
bar();
return1;
}
else
{
return0;
}
}

也可以參考 代碼的保養(yǎng)第3章。關(guān)于注釋，重要函數(shù)或段落必不可少，修改代碼同時(shí)修改相應(yīng)的注釋，以保證注釋與代碼的一致性。

4 命名規(guī)則

比較著名的命名規(guī)則當(dāng)推 Microsoft 公司的“匈牙利”法，該命名規(guī)則的主要思想是“在變量和函數(shù)名中加入前綴以增進(jìn)人們對(duì)程序的理解”。例如所有的字符變量均以ch 為前綴，若是指針變量則追加前綴 p。但沒(méi)有一種命名規(guī)則可以讓所有的程序員滿意，制定一種令大多數(shù)項(xiàng)目成員滿意的命名規(guī)則，重點(diǎn)是在整個(gè)團(tuán)隊(duì)和項(xiàng)目中貫徹實(shí)施。

事實(shí)上開(kāi)發(fā)大多數(shù)基于SDK，一般底層命名規(guī)則盡量與SDK風(fēng)格保持一致，至于上層就按團(tuán)隊(duì)標(biāo)準(zhǔn)，個(gè)人比較傾向全部小寫(xiě)字母，用下劃線分割的風(fēng)格，例如 set_apn、timer_start。

不要出現(xiàn)標(biāo)識(shí)符完全相同的局部變量和全局變量，盡管兩者的作用域不同而不會(huì)發(fā)生語(yǔ)法錯(cuò)誤，但會(huì)使人誤解，全局變量也不要過(guò)于簡(jiǎn)短。

變量的名字應(yīng)當(dāng)使用“名詞”或者“形容詞＋名詞”，函數(shù)的名字應(yīng)當(dāng)使用“動(dòng)詞”或者“動(dòng)詞＋名詞”，用正確的反義詞組命名具有互斥意義的變量或相反動(dòng)作的函數(shù)等。

5 基本語(yǔ)句

表達(dá)式和語(yǔ)句都屬于C 語(yǔ)法基礎(chǔ)，看似簡(jiǎn)單，但使用時(shí)隱患比較多，提供一些建議。

5.1 if

if 語(yǔ)句是 C 語(yǔ)言中最簡(jiǎn)單、最常用的語(yǔ)句，然而很多程序員卻用隱含錯(cuò)誤的方式，僅以不同類型的變量與零值比較為例，展開(kāi)討論。

1、布爾變量與零值比較

不可將布爾變量直接與 TRUE、FALSE 或者 1、0 進(jìn)行比較。根據(jù)布爾類型的語(yǔ)義，零值為“假”（記為 FALSE），任何非零值都是“真”（記為T(mén)RUE）。TRUE 的值究竟是什么并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

假設(shè)布爾變量名字為 flag，它與零值比較的標(biāo)準(zhǔn) if 語(yǔ)句如下：

//微信公眾號(hào)：嵌入式系統(tǒng)
if(flag)//表示flag為真
if(!flag)//表示flag為假

其它的用法都屬于不良風(fēng)格，例如：

//錯(cuò)誤范例
if(flag==TRUE)
if(flag==1)
if(flag==FALSE)
if(flag==0)

2、整型變量與零值比較

整型變量用“==”或“！=”直接與 0 比較，假設(shè)整型變量的名字為 value，它與零值比較的標(biāo)準(zhǔn) if 語(yǔ)句如下：

if(value==0)
if(value!=0)

不可模仿布爾變量的風(fēng)格而寫(xiě)成

//錯(cuò)誤范例
if(value)//會(huì)讓人誤解value是布爾變量
if(!value)

3、 浮點(diǎn)變量與零值比較

不可將浮點(diǎn)變量用“==”或“！=”與任何數(shù)字比較，無(wú)論是 float 還是 double 類型的變量，都有精度限制。不能將浮點(diǎn)變量用“==”或“！=”與數(shù)字比較，應(yīng)該設(shè)法轉(zhuǎn)化成“>=”或“<=”形式。假設(shè)浮點(diǎn)變量的名字為 x，應(yīng)當(dāng)將

if(x==0.0)//隱含錯(cuò)誤的比較，錯(cuò)誤

轉(zhuǎn)化為

constfloatEPSINON=0.00001
if((x>=-EPSINON)&&(x<=EPSINON))?
//其中EPSINON是允許的誤差（即精度），即x無(wú)限趨近于0.0

4、指針變量與零值比較

指針變量用“==”或“！=”與 NULL 比較， 指針變量的零值是“空”（記為 NULL），盡管 NULL 的值與 0 相同，但是兩者意義不同。假設(shè)指針變量的名字為 p，它與零值比較的標(biāo)準(zhǔn) if 語(yǔ)句如下：

if(p==NULL)//p與NULL顯式比較，強(qiáng)調(diào)p是指針變量
if(p!=NULL)

不要寫(xiě)成

if(p==0)//容易讓人誤解p是整型變量
if(p!=0)
if(p)//容易讓人誤解p是布爾變量
if(!p)

5.2 for

在多重循環(huán)中，如果有可能，應(yīng)當(dāng)將最長(zhǎng)的循環(huán)放在最內(nèi)層，最短的循環(huán)放在最外層，以減少 CPU 切換循環(huán)層的次數(shù)。

//不良范例
for(row=0;row<100;row++)
{
for(col=0;col<5;col++)
{
sum=sum+a[row][col];
}
}

//微信公眾號(hào)：嵌入式系統(tǒng)  較高效率
for(col=0;col<5;col++)
{
for(row=0;row<100;row++)
{
sum=sum+a[row][col];
}
}

5.3 switch

switch 是多分支選擇語(yǔ)句，而 if 語(yǔ)句只有兩個(gè)分支可供選擇；雖然可以用嵌套的if 語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)多分支選擇，但那樣的程序冗長(zhǎng)難讀。這是 switch 語(yǔ)句存在的理由。

switch-case 即使不需要 default 處理，也應(yīng)該保留語(yǔ)句 default : break; 這樣做并非多此一舉，而是為了防止別人誤以為你忘了 default 處理。確實(shí)不需要break的case，務(wù)必加上注釋標(biāo)明。

5.4 goto

很多人建議禁止使用 goto 語(yǔ)句，但實(shí)事求是地說(shuō)，錯(cuò)誤是程序員自己造成的，不是 goto 的過(guò)錯(cuò)。goto 語(yǔ)句至少有一處可顯神通，它能從多重循環(huán)體中一下子跳到外面，特殊場(chǎng)景下可以使用，在很多if嵌套的場(chǎng)景，比如都有同樣的錯(cuò)誤處理，或者成對(duì)操作的文件開(kāi)關(guān)，或者內(nèi)存申請(qǐng)釋放，就比較適合goto統(tǒng)一處理。

//微信公眾號(hào)：嵌入式系統(tǒng)
//代碼只是表意，可能無(wú)法編譯
#include

voidtest(void)
{
char*p1,*p2;
p1=(char*)malloc(100);
p1=(char*)malloc(200);

if(0)
{
//dosomething
gotoexit;
}
elseif(0)
{
//dosomething
gotoexit;
}
//dosomething
//...
exit:
free(p1);
free(p2);
}

intmain()
{
goto_test();
return0;
}

對(duì)于內(nèi)存申請(qǐng)釋放、文件打開(kāi)關(guān)閉這種成對(duì)操作，或者各種異常處理的統(tǒng)一支持場(chǎng)景，就比較適合goto。類似的還有do-while(0)這種語(yǔ)句。

關(guān)于運(yùn)算優(yōu)先級(jí)，熟記運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)是比較困難的，如果代碼行中的運(yùn)算符比較多，為了防止產(chǎn)生歧義并提高可讀性，全部加括號(hào)明確表達(dá)式的操作順序，雖然愚笨但是可靠。

6 常量

常量是一種標(biāo)識(shí)符，它的值在運(yùn)行期間恒定不變。C 語(yǔ)言用 #define 來(lái)定義常量（稱為宏常量），但用 const 來(lái)定義常量（稱為 const 常量）其實(shí)更佳。

#defineMAX100
constfloatPI=3.14159;

const 常量有數(shù)據(jù)類型，而宏常量沒(méi)有數(shù)據(jù)類型。編譯器可以對(duì)前者進(jìn)行類型安全檢查,而對(duì)后者只進(jìn)行字符替換，沒(méi)有類型安全檢查，并且在字符替換可能會(huì)產(chǎn)生意料不到的錯(cuò)誤，所以復(fù)雜參數(shù)宏必須為每個(gè)參數(shù)加上()限制。

但也有特例

constintSIZE=100;
intarray[SIZE];//有的編譯器認(rèn)為是錯(cuò)誤，這就必須用define了

需要對(duì)外公開(kāi)的常量放在頭文件中，不需要對(duì)外公開(kāi)的常量放在定義文件的頭部。為便于管理，可以把不同模塊的常量集中存放在一個(gè)公共的頭文件中。

7函數(shù)

函數(shù)設(shè)計(jì)的細(xì)微缺點(diǎn)很容易導(dǎo)致該函數(shù)被錯(cuò)用，函數(shù)接口的兩個(gè)要素是參數(shù)和返回值，C 語(yǔ)言中函數(shù)的參數(shù)和返回值的傳遞方式有值傳遞（pass by value）和指針傳遞（pass by pointer）兩種。

7.1參數(shù)的規(guī)則

參數(shù)的書(shū)寫(xiě)要完整，不要貪圖省事只寫(xiě)參數(shù)的類型而省略參數(shù)名字，如果函數(shù)沒(méi)有參數(shù)，則用 void 填充。

voidset_size(intwidth,intheight);//良好的風(fēng)格
voidset_size(int,int);//不良的風(fēng)格
intget_size(void);//良好的風(fēng)格
intget_size();//不良的風(fēng)格

參數(shù)命名要恰當(dāng)，順序要合理。例如字符串拷貝函數(shù)

char*strcpy(char*dest,constchar*src);

從名字上就可以看出應(yīng)該把 src 拷貝到 dest。還有一個(gè)問(wèn)題，兩個(gè)參數(shù)哪個(gè)該在前哪個(gè)該在后？參數(shù)的順序要遵循程序員的習(xí)慣。一般地，應(yīng)將目的參數(shù)放在前面，源參數(shù)放在后面。

這里也說(shuō)明下const的意義，如果參數(shù)僅作輸入用，則應(yīng)在類型前加 const，以防止在函數(shù)體內(nèi)被意外修改。

避免函數(shù)有太多的參數(shù)，參數(shù)個(gè)數(shù)盡量控制在 5 個(gè)以內(nèi)，如果參數(shù)太多，在使用時(shí)容易將參數(shù)類型或順序搞錯(cuò)，可以定為結(jié)構(gòu)體指針，但盡量帶上參數(shù)注釋。

除了printf、sprintf標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)或基于這類的日志輸出接口，盡量不要使用類型和數(shù)目不確定的參數(shù)。

7.2 返回值的規(guī)則

不要省略返回值的類型，默認(rèn)不加類型說(shuō)明的函數(shù)一律自動(dòng)按整型處理。為了避免混亂，如果函數(shù)沒(méi)有返回值，應(yīng)聲明為 void 類型。

不要將正常值和錯(cuò)誤標(biāo)志混在一起返回。正常值用輸出參數(shù)獲得，而錯(cuò)誤標(biāo)志用 return 語(yǔ)句返回。

7.3 函數(shù)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的規(guī)則

不同功能的函數(shù)其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)各不相同，看起來(lái)似乎無(wú)法就“內(nèi)部實(shí)現(xiàn)”達(dá)成一致的觀點(diǎn)。但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們可以在函數(shù)體的“入口處”和“出口處”從嚴(yán)把關(guān)，從而提高函數(shù)的質(zhì)量。

在函數(shù)體的“入口處”，對(duì)參數(shù)的有效性進(jìn)行檢查，很多程序錯(cuò)誤是由非法參數(shù)引起的，我們應(yīng)該充分理解并正確使用“斷言”（assert）來(lái)防止此類錯(cuò)誤。

在函數(shù)體的“出口處”，對(duì) return 語(yǔ)句的正確性和效率進(jìn)行檢查。如果函數(shù)有返回值，那么函數(shù)的“出口處”是 return 語(yǔ)句。調(diào)用處應(yīng)該盡量關(guān)注返回值，對(duì)異常進(jìn)行處理

關(guān)于return的值，不可返回指向“棧內(nèi)存”的“指針，該內(nèi)存在函數(shù)體結(jié)束時(shí)被自動(dòng)銷毀。例如

char*Func(void)
{
charstr[]=“helloworld”;//str的內(nèi)存位于棧上
…
returnstr;//將導(dǎo)致錯(cuò)誤
}

盡量避免函數(shù)帶有“記憶”功能，相同的輸入應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生相同的輸出。帶有“記憶”功能的函數(shù)，其行為可能是不可預(yù)測(cè)的，因?yàn)樗男袨榭赡苋Q于某種“記憶狀態(tài)”。這樣的函數(shù)既不易理解又不利于測(cè)試和維護(hù)。在 C語(yǔ)言中，函數(shù)的 static 局部變量是函數(shù)的“記憶”存儲(chǔ)器。建議盡量少用 static 局部變量，除非必需。

7.4 斷言

程序一般分為 Debug 版本和 Release 版本，Debug 版本用于內(nèi)部調(diào)試，Release 版本發(fā)行給用戶使用。斷言 assert 是僅在 Debug 版本起作用的宏，它用于檢查“不應(yīng)該”發(fā)生的情況。在運(yùn)行過(guò)程中，如果 assert 的參數(shù)為假，那么程序就會(huì)中止。

void*memcpy(void*pvTo,constvoid*pvFrom,size_tsize)
{
assert((pvTo!=NULL)&&(pvFrom!=NULL));//【使用斷言】
byte*pbTo=(byte*)pvTo;//防止改變pvTo的地址
byte*pbFrom=(byte*)pvFrom;//防止改變pvFrom的地址
while(size-->0)
*pbTo++=*pbFrom++;
returnpvTo;
}

assert 不應(yīng)該產(chǎn)生任何副作用。所以 assert 不是函數(shù)，而是宏。可以把a(bǔ)ssert 看成一個(gè)在任何系統(tǒng)狀態(tài)下都可以安全使用的無(wú)害測(cè)試手段。如果程序在 assert處終止了，并不是說(shuō)含有該 assert 的函數(shù)有錯(cuò)誤，而是調(diào)用者出了差錯(cuò)，assert 有助于找到發(fā)生錯(cuò)誤的原因。

軟件有必要進(jìn)行防錯(cuò)設(shè)計(jì)，如果“不可能發(fā)生”的事情的確發(fā)生了，則要使用斷言進(jìn)行報(bào)警。

8 內(nèi)存管理

C語(yǔ)言的內(nèi)存管理既是它的優(yōu)勢(shì)，也是劣勢(shì)。理解它的原理了才能更好的管理內(nèi)存。

8.1 內(nèi)存分配方式

內(nèi)存分配方式有三種：

1、從靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)域分配。內(nèi)存在程序編譯的時(shí)候就已經(jīng)分配好，這塊內(nèi)存在程序的整個(gè)運(yùn)行期間都存在。例如全局變量，static 變量。

2、在棧上創(chuàng)建。在執(zhí)行函數(shù)時(shí)，函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲(chǔ)單元都可以在棧上創(chuàng)建，函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時(shí)這些存儲(chǔ)單元自動(dòng)被釋放。棧內(nèi)存分配運(yùn)算內(nèi)置于處理器的指令集中，效率很高，但是分配的內(nèi)存容量有限。

3、從堆上分配，亦稱動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配。程序在運(yùn)行的時(shí)候用 malloc 或 new 申請(qǐng)任意多少的內(nèi)存，程序員自己負(fù)責(zé)在何時(shí)用 free 或 delete 釋放內(nèi)存。動(dòng)態(tài)內(nèi)存的生存期由我們決定，使用非常靈活，但風(fēng)險(xiǎn)也大。

8.2 內(nèi)存錯(cuò)誤及其對(duì)策

發(fā)生內(nèi)存錯(cuò)誤是件非常麻煩的事情。編譯器不能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)這些錯(cuò)誤，通常是在程序運(yùn)行時(shí)才能捕捉到，而這些錯(cuò)誤大多沒(méi)有明顯的癥狀，時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，增加了改錯(cuò)的難度。常見(jiàn)的內(nèi)存錯(cuò)誤及其對(duì)策如下：

1、內(nèi)存分配未成功，卻使用了它

編程新手常犯這種錯(cuò)誤，因?yàn)樗麄儧](méi)有意識(shí)到內(nèi)存分配會(huì)不成功。常用解決辦法是，在使用內(nèi)存之前檢查指針是否為 NULL。如果指針 p 是函數(shù)的參數(shù)，可在函數(shù)的入口處用 assert(p!=NULL)進(jìn)行檢查，或者用 if(p==NULL)或 if(p!=NULL)進(jìn)行防錯(cuò)處理。

2、內(nèi)存分配雖然成功，但是尚未初始化就引用它

犯這種錯(cuò)誤主要有兩個(gè)起因：一是沒(méi)有初始化的觀念；二是誤以為內(nèi)存的缺省初值全為零，導(dǎo)致引用初值錯(cuò)誤。內(nèi)存的缺省初值究竟是什么并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)（盡管有些時(shí)候?yàn)榱阒担瑸榱税踩瑢?duì)分配的內(nèi)存都進(jìn)行清零。

3、內(nèi)存分配成功并且已經(jīng)初始化，但操作越過(guò)了內(nèi)存的邊界

數(shù)組使用時(shí)經(jīng)常會(huì)發(fā)生下標(biāo)“多 1”或“少 1”的操作。特別是在 for 循環(huán)語(yǔ)句中，循環(huán)次數(shù)很容易搞錯(cuò)，導(dǎo)致數(shù)組操作越界。

4、忘記釋放內(nèi)存，造成內(nèi)存泄露

含有這種錯(cuò)誤的函數(shù)每被調(diào)用一次就丟失一塊內(nèi)存。剛開(kāi)始時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)存充足，運(yùn)行正常，但隨著運(yùn)行時(shí)間加長(zhǎng)，程序突然死掉，內(nèi)存耗盡。動(dòng)態(tài)內(nèi)存的申請(qǐng)與釋放必須配對(duì)，程序中 malloc 與 free 的成對(duì)使用。

5、已經(jīng)釋放的內(nèi)存卻繼續(xù)使用它

程序中的調(diào)用關(guān)系過(guò)于復(fù)雜，邏輯順序錯(cuò)誤，或者使用了指向“棧內(nèi)存”的“臨時(shí)指針，使用 free 或 delete 釋放了內(nèi)存后，務(wù)必將指針設(shè)置為 NULL，使用前判斷是否為NULL。

關(guān)于指針的使用建議，用 malloc 申請(qǐng)內(nèi)存之后，應(yīng)該立即檢查指針值是否為 NULL，非NULL的賦初值；使用結(jié)束后用 free 釋放，且將指針設(shè)置為 NULL，防止誤用“野指針”。對(duì)動(dòng)態(tài)內(nèi)存的一些防護(hù)性操作，可以參考微信公眾號(hào)【嵌入式系統(tǒng)】的文章動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理及防御性編程。

8.3 指針與數(shù)組的對(duì)比

C 程序中指針和數(shù)組在不少地方可以相互替換著用，讓人產(chǎn)生一種錯(cuò)覺(jué)，以為兩者是等價(jià)的。

數(shù)組要么在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)被創(chuàng)建（如全局?jǐn)?shù)組），要么在棧上被創(chuàng)建。數(shù)組名對(duì)應(yīng)著（而不是指向）一塊內(nèi)存，其地址與容量在生命期內(nèi)保持不變，只有數(shù)組的內(nèi)容可以改變。

指針可以隨時(shí)指向任意類型的內(nèi)存塊，它的特征是“可變”，所以我們常用指針來(lái)操作動(dòng)態(tài)內(nèi)存。指針遠(yuǎn)比數(shù)組靈活，但也更危險(xiǎn)。

下面以字符串為例比較指針與數(shù)組的特性。

1、修改內(nèi)容

字符數(shù)組 a 的容量是 6 個(gè)字符，其內(nèi)容為 hello。a 的內(nèi)容可以改變，如 a[0]= ‘X’。指針 p 指向常量字符串“world”（位于靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，內(nèi)容為 world），常量字符串的內(nèi)容是不可以被修改的。從語(yǔ)法上看，編譯器并不覺(jué)得語(yǔ)句 p[0]= ‘X’有什么不妥，但是該語(yǔ)句企圖修改常量字符串的內(nèi)容而導(dǎo)致運(yùn)行錯(cuò)誤。

chara[]=“hello”;
a[0]=‘X’;
cout<endl;
char*p=“world”;//注意p指向常量字符串
p[0]=‘X’;//編譯器不能發(fā)現(xiàn)該錯(cuò)誤
cout<endl;

2、 內(nèi)容復(fù)制與比較

不能對(duì)數(shù)組名進(jìn)行直接復(fù)制與比較，若想把數(shù)組 a 的內(nèi)容復(fù)制給數(shù)組 b，不能用語(yǔ)句 b = a ，否則將產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤。應(yīng)該用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù) strcpy 進(jìn)行復(fù)制。同理，比較 b 和 a 的內(nèi)容是否相同，不能用 if(b == a) 來(lái)判斷，應(yīng)該用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù) strcmp進(jìn)行比較。

語(yǔ)句 p = a 并不能把 a 的內(nèi)容復(fù)制指針 p，而是把 a 的地址賦給了 p。要想復(fù)制 a的內(nèi)容，可以先用庫(kù)函數(shù) malloc 為 p 申請(qǐng)一塊容量為 strlen(a)+1 個(gè)字符的內(nèi)存，再用 strcpy 進(jìn)行字符串復(fù)制。同理，語(yǔ)句 if(p==a) 比較的不是內(nèi)容而是地址，應(yīng)該用庫(kù)函數(shù) strcmp 來(lái)比較。

//數(shù)組
chara[]="hello";
charb[10];
strcpy(b,a);//不能用b=a;
if(strcmp(b,a)==0)//不能用if(b==a)

//指針
intlen=strlen(a);
char*p=(char*)malloc(sizeof(char)*(len+1));
strcpy(p,a);//不要用p=a;
if(strcmp(p,a)==0)//不要用if(p==a)

3、計(jì)算內(nèi)存容量

用運(yùn)算符 sizeof 可以計(jì)算出數(shù)組的容量（字節(jié)數(shù)）。sizeof(a)的值是 12（注意別忘了’’）。指針 p 指向 a，但是 sizeof(p)的值卻是 4。這是因?yàn)閟izeof(p)得到的是一個(gè)指針變量的字節(jié)數(shù)，相當(dāng)于 sizeof(char*)，而不是 p 所指的內(nèi)存容量。/C 語(yǔ)言沒(méi)有辦法知道指針?biāo)傅膬?nèi)存容量，只能在申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)記住它。

chara[]="helloworld";
char*p=a;
cout<sizeof(a)<endl;//12字節(jié)
cout<sizeof(p)<endl;//4字節(jié)

當(dāng)數(shù)組作為函數(shù)的參數(shù)進(jìn)行傳遞時(shí)，該數(shù)組自動(dòng)退化為同類型的指針。不論數(shù)組 a 的容量是多少，sizeof(a)始終等于 sizeof(char *)。

voidFunc(chara[100])
{
cout<sizeof(a)<endl;//4字節(jié)而不是100字節(jié)
}

4、指針參數(shù)是如何傳遞內(nèi)存

如果函數(shù)的參數(shù)是一個(gè)指針，不要指望用該指針去申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存。

voidget_memory(char*p,intnum)
{
p=(char*)malloc(sizeof(char)*num);
}
voidtest(void)
{
char*str=NULL;
get_memory(str,100);//str仍然為NULL
strcpy(str,"hello");//運(yùn)行錯(cuò)誤
}

test 函數(shù)的get_memory(str, 100) 并沒(méi)有使 str 獲得期望的內(nèi)存，str 依舊是 NULL，為什么？

問(wèn)題出在函數(shù) get_memory，編譯器總是要為函數(shù)的每個(gè)參數(shù)制作臨時(shí)副本，指針參數(shù) p 的副本是 _p，編譯器使 _p = p。如果函數(shù)體內(nèi)的程序修改了_p 的內(nèi)容，就導(dǎo)致參數(shù) p 的內(nèi)容作相應(yīng)的修改。這就是指針可以用作輸出參數(shù)的原因。而范例中_p 申請(qǐng)了新的內(nèi)存，只是把_p 所指的內(nèi)存地址改變了，但是 p 絲毫未變。所以函數(shù) get_memory并不能輸出任何東西。事實(shí)上，每執(zhí)行一次 get_memory就會(huì)泄露一塊內(nèi)存，因?yàn)闆](méi)有用free 釋放內(nèi)存。

如果非得要用指針參數(shù)去申請(qǐng)內(nèi)存，那么應(yīng)該改用“指向指針的指針”，正確范例如下：

voidget_memory2(char**p,intnum)
{
*p=(char*)malloc(sizeof(char)*num);
}
voidtest2(void)
{
char*str=NULL;
get_memory2(&str,100);//注意參數(shù)是&str，而不是str
strcpy(str,"hello");
free(str);
}

由于“指向指針的指針”這個(gè)概念不容易理解，可以用函數(shù)返回值來(lái)傳遞動(dòng)態(tài)內(nèi)存，這種方法更加簡(jiǎn)單。

char*get_memory3(intnum)
{
char*p=(char*)malloc(sizeof(char)*num);
returnp;
}
voidtest3(void)
{
char*str=NULL;
str=get_memory3(100);
//建議增加str指針是否為NULL判斷，并清零內(nèi)容
strcpy(str,"hello");
free(str);
}

用函數(shù)返回值來(lái)傳遞動(dòng)態(tài)內(nèi)存這種方法雖然好用，但是常常有人把 return 語(yǔ)句用錯(cuò)，不要用 return 語(yǔ)句返回指向“棧內(nèi)存”的指針，因?yàn)樵搩?nèi)存在函數(shù)結(jié)束時(shí)自動(dòng)消亡，錯(cuò)誤范例如下：

//錯(cuò)誤范例
char*get_string(void)
{
charp[]="helloworld";
returnp;//編譯器將提出警告
}
voidtest4(void)
{
char*str=NULL;
str=get_string();//str的內(nèi)容是隨機(jī)垃圾
}

執(zhí)行str = get_string()后 str 不再是 NULL 指針，但是 str 的內(nèi)容不是“hello world”而是垃圾。

char*get_string2(void)
{
char*p="helloworld";
returnp;
}
voidtest5(void)
{
char*str=NULL;
str=get_string2();
}

函數(shù) test5 運(yùn)行雖然不會(huì)出錯(cuò)，但是函數(shù) get_string2的設(shè)計(jì)概念卻是錯(cuò)誤的。因?yàn)?get_string2內(nèi)的“hello world”是常量字符串，位于靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，它在程序生命期內(nèi)恒定不變。無(wú)論什么時(shí)候調(diào)用 get_string2，它返回的始終是同一個(gè)“只讀”的內(nèi)存塊，也就是test5是無(wú)法修改str的。

5、 free 把指針怎么了

free 只是把指針?biāo)傅膬?nèi)存給釋放掉，但并沒(méi)有把指針本身干掉；指針 p 被 free 以后其地址仍然不變（非 NULL），只是該地址對(duì)應(yīng)的內(nèi)存是垃圾，p 成了“野指針”。如果此時(shí)不把 p 設(shè)置為 NULL，會(huì)讓人誤以為 p 是個(gè)合法的指針。

如果程序比較長(zhǎng)，我們有時(shí)記不住 p 所指的內(nèi)存是否已經(jīng)被釋放，在繼續(xù)使用 p 之前，通常會(huì)用語(yǔ)句 if (p != NULL)進(jìn)行防錯(cuò)處理。很遺憾，此時(shí) if 語(yǔ)句起不到防錯(cuò)作用，此時(shí) p 不是 NULL 指針，但它也不指向合法的內(nèi)存塊。

char*p=(char*)malloc(100);
strcpy(p,“hello”);
free(p);//p所指的內(nèi)存被釋放，但是p所指的地址仍然不變

if(p!=NULL)//沒(méi)有起到防錯(cuò)作用
{
strcpy(p,“world”);//出錯(cuò)
}

6、動(dòng)態(tài)內(nèi)存會(huì)被自動(dòng)釋放嗎

函數(shù)體內(nèi)的局部變量在函數(shù)結(jié)束時(shí)自動(dòng)消亡。

voidfunc(void)
{
char*p=(char*)malloc(100);//動(dòng)態(tài)內(nèi)存會(huì)自動(dòng)釋放嗎？
}

但是，變量p 是局部的指針變量，它消亡的時(shí)候并不會(huì)讓它所指的動(dòng)態(tài)內(nèi)存一起完蛋。發(fā)現(xiàn)指針有一些“似是而非”的特征：

（1）指針消亡了，并不表示它所指的內(nèi)存會(huì)被自動(dòng)釋放。

（2）內(nèi)存被釋放了，并不表示指針會(huì)消亡或者成了 NULL 指針。

7、杜絕“野指針”

“野指針”不是 NULL 指針，是指向“垃圾”內(nèi)存的指針。人們一般不會(huì)錯(cuò)用 NULL指針，因?yàn)橛?if 語(yǔ)句很容易判斷；但是“野指針”是很危險(xiǎn)的，if 語(yǔ)句對(duì)它不起作用。“野指針”的成因主要有三種：

（1）指針變量沒(méi)有被初始化。任何指針變量剛被創(chuàng)建時(shí)不會(huì)自動(dòng)成為 NULL 指針，它的缺省值是隨機(jī)的，所以，指針變量在創(chuàng)建的同時(shí)應(yīng)當(dāng)被初始化。

（2）指針 p 被 free 或者 delete 之后，沒(méi)有置為 NULL，讓人誤以為 p 是個(gè)合法的指針。

（3）指針操作超越了變量的作用范圍。這種情況讓人防不勝防。

8、內(nèi)存耗盡怎么辦

如果在申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存時(shí)找不到足夠大的內(nèi)存塊，malloc 將返回 NULL 指針，宣告內(nèi)存申請(qǐng)失敗。判斷指針是否為 NULL，如果是則馬上用 return 語(yǔ)句終止本函數(shù)，或者用 exit(1)終止整個(gè)程序的運(yùn)行。如果發(fā)生“內(nèi)存耗盡”，一般說(shuō)來(lái)應(yīng)用程序已經(jīng)無(wú)藥可救，嵌入式設(shè)備只能重啟了。

9、心得體會(huì)

很少有人能拍拍胸脯說(shuō)通曉指針與內(nèi)存管理，越是怕指針，就越要使用指針。不會(huì)正確使用指針，肯定算不上是合格的嵌入式程序員。

9 其它編程經(jīng)驗(yàn)

9.1 使用 const 提高函數(shù)的健壯性

const 是 constant 的縮寫(xiě)，“恒定不變”的意思。被 const 修飾的東西都受到強(qiáng)制保護(hù)，可以預(yù)防意外的變動(dòng)，能提高程序的健壯性。很多 C++程序設(shè)計(jì)書(shū)籍建議：“Use const whenever you need”。

1、用 const 修飾函數(shù)的參數(shù)如果參數(shù)作輸出用，不論它是什么數(shù)據(jù)類型，都不能加 const 修飾，否則該參數(shù)將失去輸出功能。const 只能修飾輸入?yún)?shù)，如果輸入?yún)?shù)采用“指針傳遞”，那么加 const 修飾可以防止意外地改動(dòng)該指針，起到保護(hù)作用。例如 strcpy函數(shù)：

char*strcpy(char*dest,constchar*src);

其中 src是輸入?yún)?shù)，dest是輸出參數(shù)。給 src加上 const修飾后，如果函數(shù)體內(nèi)的語(yǔ)句試圖改動(dòng) src 的內(nèi)容，編譯器將指出錯(cuò)誤。

2、如果輸入?yún)?shù)采用“值傳遞”，由于函數(shù)將自動(dòng)產(chǎn)生臨時(shí)變量用于復(fù)制該參數(shù)，該輸入?yún)?shù)本來(lái)就無(wú)需保護(hù)，所以不要加 const 修飾。

voidfunc1(intx)寫(xiě)成voidfunc1(constintx)//const無(wú)意義

3、對(duì)于非內(nèi)部數(shù)據(jù)類型的參數(shù)而言，如 void func(A a) 這樣聲明的函數(shù)注定效率比較低，其中 A 為用戶自定義的數(shù)據(jù)類型，可以理解為大結(jié)構(gòu)。

函數(shù)體內(nèi)將產(chǎn)生 A 類型的臨時(shí)對(duì)象用于復(fù)制參數(shù) a，而臨時(shí)對(duì)象的構(gòu)造、復(fù)制、析構(gòu)過(guò)程都將消耗時(shí)間。為了提高效率，可以將函數(shù)聲明改為:

voidfunc(A&a)

因?yàn)椤耙脗鬟f”僅借用一下參數(shù)的別名而已，不需要產(chǎn)生臨時(shí)對(duì)象。但是函數(shù) 存在一個(gè)缺點(diǎn)，“引用傳遞”有可能改變參數(shù) a，這是我們不期望的。解決這個(gè)問(wèn)題很容易，加 const修飾即可，因此函數(shù)最終成為

voidfunc(constA&a)

4、用 const 修飾函數(shù)的返回值，如果給以“指針傳遞”方式的函數(shù)返回值加 const 修飾，那么函數(shù)返回值（即指針）的內(nèi)容不能被修改，該返回值只能被賦給加 const 修飾的同類型指針。例如函數(shù)

constchar*get_string(void);
char*str=get_string();//出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤：
constchar*str=get_string();//正確的用法

9.2 提高程序的效率

程序的時(shí)間效率是指運(yùn)行速度，空間效率是指程序占用內(nèi)存或者外存的狀況。

不要一味地追求程序的效率，應(yīng)當(dāng)在滿足正確性、可靠性、健壯性、可讀性等質(zhì)量因素的前提下，設(shè)法提高程序的效率。

在優(yōu)化程序的效率時(shí)，應(yīng)當(dāng)先找出限制效率的“瓶頸”，不要在無(wú)關(guān)緊要之處優(yōu)化。有時(shí)候時(shí)間效率和空間效率可能對(duì)立，此時(shí)應(yīng)當(dāng)分析那個(gè)更重要，作出適當(dāng)?shù)恼壑浴＠缍嗷ㄙM(fèi)一些內(nèi)存來(lái)提高性能。

關(guān)于其它C關(guān)鍵字用法，可以參考C語(yǔ)言關(guān)鍵字應(yīng)用技巧。

10 小結(jié)

不論劍宗、氣宗優(yōu)劣，先把功能跑通再反推代碼原理和實(shí)現(xiàn)流程，還是先理清時(shí)序和原理再編碼實(shí)現(xiàn)功能，短期內(nèi)劍宗效率高，加工資快，但后期發(fā)展有限；氣宗則面臨前期可能被淘汰，尤其在勢(shì)利的小公司，不注重新人培養(yǎng)，但前期積累，后期融會(huì)貫通，在技術(shù)方面成為權(quán)威。如果合二為一，項(xiàng)目緊急則拿來(lái)就用，空閑時(shí)專研總結(jié)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，則是高級(jí)程序員的素質(zhì)。