C語言有哪些鮮爲人知的特性?

譯註:本文摘編自 Quora 的一個熱門問答貼。 請在linux系統下測試本文中出現的代碼

Andrew Weimholt 的回覆:

switch語句中的case 關鍵詞可以放在if-else或者是循環當中

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switch (a)
{
    case 1:;
      // ...
      if (b==2)
      {
        case 2:;
        // ...
      }
      else case 3:
      {
        // ...
        for (b=0;b<10;b++)
        {
          case 5:;
          // ...
        }
      }
      break;
 
    case 4:

Brian Bi 的回覆:

1. 聲明緊隨用途之後

理解聲明有一條很簡單的法則,不過不是什麼“從左向右”這種沒道理卻到處宣傳的法則。這一法則的觀點是,一個聲明是要告訴你,你所聲明的對象要如何使用。例如:

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int *p; /* *p是int類型的, 因此p是指向int類型的指針 */
int a[5]; /* a[0], ..., a[4] 是int類型的, 因此a是int類型的數組 */
int *ap[5]; /* *ap[0], .., *ap[4] 是int類型的, 因此ap是包含指向int類型指針的指針數組 */
int (*pa)[5]; /* (*pa)[0], ..., (*pa)[4] 是int類型的, 因此pa是指向一個int類型數組的指針 */

更多詳情請看這裏: Brian Bi’s answer to C (programming language): Why doesn’t C use better notation for pointers?

2. 指定初始化:

在C99之前,你只能按順序初始化一個結構體。在C99中你可以這樣做:

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struct Foo {
    int x;
    int y;
    int z;
};
Foo foo = {.z = 3, .x = 5};

這段代碼首先初始化了foo.z,然後初始化了foo.x. foo.y 沒有被初始化,所以被置爲0。
這一語法同樣可以被用在數組中。以下三行代碼是等價的:

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int a[5] = {[1] = 2, [4] = 5};
int a[] = {[1] = 2, [4] = 5};
int a[5] = {0, 2, 0, 0, 5};

3. 受限指針(C99):

restrict關鍵詞是一個限定詞,可以被用在指針上。它向編譯器保證,在這個指針的生命週期內,任何通過該指針訪問的內存,都只能被這個指針改變。比如,在

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int f(const int* restrict x, int* y) {
    (*y)++;
    int z = *x;
    (*y)--;
    return z;
}

編譯器可能會假設,xy 所指的並不是同一個int對象,因爲如果它們指向了同一個對象,則x的值將可以通過y修改,這正是你保證不會發生的。因此,將允許編譯器來優化f,就好像函數原本被寫做如下這樣:

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int f(const int* restrict x, int* y) {
    return *x;
}

如果你違反協議向f傳遞兩個指向同一int對象的指針時,將產生未定義行爲。

我猜想,引入這一特性最初的動機之一是想讓C語言在數值計算時可以Fortran一樣快。在Fortran 中,默認假定數組不會重疊,因此只有你通過restrict 限定詞來顯式的告訴編譯器數組不能重疊,編譯器才能在C語言中進行這樣的優化。

4. 靜態數組索引(C99)

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void f(int a[static 10]) {
    /* ... */
}

中,你向編譯器保證,你傳遞給f 的指針指向一個具有至少10個int 類型元素的數組的首個元素。我猜這也是爲了優化;例如,編譯器將會假定a 非空。編譯器還會在你嘗試要將一個可以被靜態確定爲null的指針傳入或是一個數組太小的時候發出警告。

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void f(int a[const]) {
    /* ... */
}

你不能修改指針a.,這和說明符int * const a.作用是一樣的。然而,當你結合上一段中提到的static 使用,比如在int a[static const 10] 中,你可以獲得一些使用指針風格無法得到的東西。

5. 泛型表達式(C11)

這個表達式會在編譯期間根據控制表達式的類型,在一個含有一個或多個備選方案的集合中做出選擇。下面這個例子可以很好的說明這一切:

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#define cbrt(X) _Generic((X), \
                        long double: cbrtl, \
                        default: cbrt, \
                        float: cbrtf \
                        )(X)

因此,如果exprlong double類型的, cbrt(expr) 被轉換爲cbrtl(expr),如果是float類型 則轉換爲cbrtf(expr) ,或是轉換爲cbrt(expr),如果是其他不同的類型(比如說double )。注意,_Generic 可以用在宏以外的地方,但是用在宏裏面最好因爲C不允許你進行函數重載。

6. wint_t (C99)

我相信大家都知道wint_t 但是 wint_t 到底是個什麼鬼東西呢?

好吧,記住fgetc 實際上並不會返回 char 。它會返回int。顯然這是因爲fgetc 必須返回返回一個與其他char 都不同的值,也就是EOF,表示到達文件末尾。基於相同的原因,fgetwc 並不返回wchar_t。它會返回一個類型,叫做wint_t 可以表示所有無效wchar_t 類型,包括WEOF,來表示到達文件末尾。

Michal Forišek

下面這段C程序可以準確的打印2的747次方而不產生誤差。這是爲什麼呢?

程序:

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#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main() {
    printf("%.0f\n",pow(2,747));
    return 0;
}

輸出結果:

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740298315191606967520227188330889966610377319868419938630605715764070011466206019559325413145373572325939050053182159998975553533608824916574615132828322000124194610605645134711392062011527273571616649243219599128195212771328

答案:

這個問題包含兩個部分。
其一,2的次方可以在double 中被準確的保存而不產生任何精度上的損失(這一結論直到2^1023都是對的,再往後就會產生上溢,得到一個正無窮的值)

另外一部分,很多人猜測是語言實現中的某些特殊情況導致的,但是實際上並非如此。的確,當輸入的數據可以被2的某高次方整除時,有一部分代碼被執行了,但是本質上這只是通常實現工作時的一個副作用。基本上,printf 在打印數字(任何類型)的時候只是做了從二進制到十進制的轉換。並且由於結果對於浮點數可能會過大,printf 的內部實現包含和使用一個大整型實現,儘管在C中並沒有大整型這種變量(在gcc源代碼中,vfprintf.cdtoa.c 中包含了很多轉換,如果你想要了解可以一看。)

如果你嘗試打印3^474,

程序:

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#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main() {
    printf("%.0f\n",pow(3,474));
    return 0;
}

輸出結果:

14304567688284661153278974752312031583901259203711201647725006924333106634519194823303091330277684776547167093155518867557708479462413116497799842448027156309852771422896137582164841870381535840058702788340257784498862132559872

結果仍然是一個很大的數且位數也正確,但是這一次卻不夠精確。這裏會產生一個相對誤差,因爲3^474不能以雙精度浮點數準確的表示。準確的數應該是這樣的143045676882846603471

譯註:在linux系統上是可以的,在windows 64位上後面會有很多0

Utkal Sinha

我發現一些C語言特性或者是小技巧,我覺得只有很少的人知道。

1. 不使用加號來使數字相加

因爲printf() 函數返回它所打印的字符的個數,我們可以利用這一點來使數字相加,代碼如下:

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#include<stdio.h>;
 
int add(int a,int b){
    if(if(a!=0&&b!=0))
        return printf("%*c%*c",a,'\r',b,'\r');
    else return a!=0?a:b;
}
 
int main(){
    int A = 0, B = 0;
    printf("Enter the two numbers to add\n");
    scanf("%d %d",&A,&B);
    printf("Required sum is %d",add(A,B));
 
    return 0;
}

利用位操作同樣也可以做到:

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int Add(int x, int y)
{
    if (y == 0)
        return x;
    else
        return Add( x ^ y, (x & y) << 1);
}

2. 條件運算符的用法

通常我們都這樣使用它:
x = (y < 0) ? 10 : 20;
但是同樣也可以這樣用:
(y < 0 ? x : y) = 20;

3. 在一個返回值爲void 的函數中寫一個return 語句

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static void foo (void) { }
static void bar (void) {
return foo(); // 注意這裏的返回語句.
}
 
int main (void) {
bar();
return 0;
}

4. 逗號表達式的使用

通常逗號表達式會這樣使用:

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for (int i=0; i<10; i++, doSomethingElse())
{
  /* whatever */
}

但是你可以在其他任何地方使用逗號表達式:

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int j = (printf("Assigning variable j\n"), getValueFromSomewhere());

每條語句都進行了求值,但是表達式的值是最後一個語句的值。

5. 將結構體初始化爲0

struct mystruct a = {0};

這將把結構體中全部元素初始化爲0

6. 多字符常量

int x = 'ABCD';

這會把x的值設置爲0×41424344(或者0×44434241,取決於架構)

7. printf 允許你使用變量來格式化格式說明符本身

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#include <stdio.h>
 
int main() {
    int a = 3;
    float b = 6.412355;
    printf("%.*f\n",a,b);
    return 0;
}

* 符號可以達到這一目的

希望這些可以幫助到大家
此致敬禮

Vivek Nagarajan

你可以在奇怪的地方使用#include

如果你寫:

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#include <stdio.h>
 
void main()
{
    printf
#include "fragment.c"       
}

fragment.c 包含:

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("dayum!\n");

這完全沒有問題。只要#include 包含完整可解析的C表達式,預處理器並不在意它放在什麼位置。

Vipul Mehta

1. printf 格式限定符中指定(POSIX擴展語法)

printf("%4$d %3$d %2$d %1$d", 1, 2, 3, 9); //將會打印9 3 2 1

2. 在scanf 中忽略輸入輸入

scanf("%*d%d", &a);// 如果輸入1 2,則只會得到2

3. 在switch 中使用範圍(gcc擴展語法)

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switch(c) {
  case 'A' ... 'Z': //do something
  break;
  case 1 ... 5 : //do something
}

4. 使用前綴ob 來限定常數,使其被當做二進制數(gcc擴展語法)

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printf("%d",0b1101); // prints 13

5.完全正確的最短的C語言程序

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main;

譯註:雖然編譯沒有error但是卻不能執行

Karan Bansal

scanf()的力量

假定我們有一個數組char a[100]
讀取一個字符串:
scanf("%[^\n]\n", a);//表示一直讀取直到遇到'\n',並且忽略掉'\n'

讀取字符串直到遇到逗號:
scanf("%[^,]", a);//但是這次不會忽略逗號

如果你想忽略掉某個輸入,使用在% 後使用*,如果你想要得到John Smith 的姓:

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scanf("%s %s", temp, last_name); //典型答案,使用一個臨時變量
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scanf("%s", last_name);
scanf("%s", last_name);
// 另一種答案,使用一個變量但是調用兩次 `scanf()`
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scanf("%*s %s", last);
//最佳答案,因爲你不需要額外的變量或是調用兩次`scanf()`

順便提一句,你應該非常小心的使用scanf 因爲它可能會是你的輸入緩衝溢出!通常你應該使用fgetssscanf 而不是僅僅使用scanf,使用fgets 來讀取一行,然後用sscanf 來解析這一行,就像上面演示的一樣。

Afif Ahmed

~-n 等於n-1
-~n 等於n+1

原因:
當我們寫-n時,實際上是以補碼形式儲存,所以-n 可以寫成~n + 1,吧整個式子放在上面表達式的前面你就能明白原因了。

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