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  • 学习路径
  • 第1章 编程基础概念

    • 冯·诺依曼体系结构
    • 数据在计算机中的表示
    • 编程语言的层次
    • C语言的起源与发展
    • C99标准的主要改进
    • 开发环境搭建
    • 第一个C程序
    • 编译与运行流程
    • 可移植性风险的三级体系
  • 第2章 数据类型与运算

    • 字符集与标识符
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    • char 类型
    • short 与 int
    • long 与 long long
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    • 取值范围与 limits.h
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    • 变量声明与定义
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    • 关系与判等运算符
    • 逻辑运算符
    • 位运算符
    • 条件运算符
    • 逗号运算符
    • 运算符优先级
    • 隐式类型转换
    • 显式类型转换
  • 第3章 控制流

    • 表达式语句与空语句
    • 复合语句
    • if 语句
    • switch 语句
    • while 循环
    • do-while 循环
    • for 循环
    • break 与 continue
    • goto 语句
    • return 语句
  • 第4章 函数与模块化编程

    • 函数定义
    • 函数声明与原型
    • main 函数
    • 函数调用机制
    • 传值调用
    • 数组参数
    • 作用域
    • 存储期
    • 链接属性
    • static 与 extern
    • 递归
    • 头文件与源文件
    • 头文件保护
    • include 规则
  • 第5章 数组与字符串

    • 一维数组声明与初始化
    • 数组的存储模型
    • 数组访问与越界
    • 数组操作
    • 二维数组
    • 变长数组 VLA
    • 字符串基础
    • 字符串输入输出
    • 字符串处理函数
    • 字符串与数字转换
  • 第6章 指针

    • 指针的概念
    • 指针的声明与使用
    • 指针运算
    • const 与指针
    • 数组名与指针
    • 指针遍历数组
    • 指针与多维数组
    • 指针作为函数参数
    • 函数返回指针
    • 函数指针
    • 二级指针
    • 复杂声明解析
  • 第7章 结构体、联合体与枚举

    • 结构体定义与声明
    • 结构体初始化
    • 结构体成员访问
    • 结构体嵌套
    • 结构体指针
    • 结构体与函数
    • 联合体
    • 联合体与类型双关
    • 枚举类型
    • 位域
    • 内存对齐与填充
  • 第8章 动态内存管理

    • malloc 与 free
    • calloc 与 realloc
    • 内存泄漏
    • 悬垂指针
    • 内存分配策略
    • 自定义内存池
    • Valgrind 与内存检测
    • 内存碎片
    • 内存对齐分配
    • 常见内存错误
  • 第9章 文件输入输出

    • 文件打开与关闭
    • 文本读写
    • 格式化输入输出
    • 二进制读写
    • 文件定位
    • 错误处理
    • 标准流
    • 临时文件
    • 文件操作示例
  • 第10章 预处理器

    • 预处理器基础
    • 宏定义
    • 带参数的宏
    • 条件编译
    • 头文件包含
    • 预定义宏
    • 宏的高级技巧
    • 预处理器陷阱
    • 编译器特定扩展
  • 第11章 标准库概览

    • 标准库概述
    • assert.h
    • ctype.h
    • errno.h
    • float.h
    • limits.h
    • locale.h
    • math.h
    • setjmp.h
    • signal.h
    • stdarg.h
    • stddef.h
    • stdlib.h
  • 第12章 进阶主题

    • 内联函数
    • 变长数组 VLA
    • 复数类型
    • 布尔类型
    • stdint 与 inttypes
    • 灵活数组成员
    • 匿名结构体与联合体
    • 静态断言
    • 线程支持
    • 原子操作

指针与多维数组

多维数组在内存中按行优先连续存储。指向多维数组的指针需要正确理解其类型——int (*p)[N] 指向包含 N 个 int 的数组,与 int *p[N](指针数组)完全不同。

二维数组的指针

int mat[3][4] = {
    {1, 2, 3, 4},
    {5, 6, 7, 8},
    {9, 10, 11, 12}
};

/* mat 的类型:int (*)[4] */
/* mat[i] 的类型:int * */

int (*p)[4] = mat;          /* p 指向包含 4 个 int 的数组 */

printf("%d\n", (*p)[0]);    /* 1:第一行第一列 */
printf("%d\n", p[1][2]);    /* 7:第二行第三列 */

p++;                        /* p 指向下一行(移动 4 * sizeof(int) 字节) */
printf("%d\n", (*p)[0]);    /* 5 */

数组指针 vs 指针数组

int (*p)[4];                /* 数组指针:p 是指针,指向 int[4] 数组 */
int *q[4];                  /* 指针数组:q 是数组,包含 4 个 int* */

/* 大小 */
printf("%zu\n", sizeof(p));     /* 指针大小 */
printf("%zu\n", sizeof(q));     /* 4 * sizeof(int*) */

作为函数参数

void print(int mat[][4], int rows)      /* 等价于 int (*mat)[4] */
{
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        for (int j = 0; j < 4; j++)
            printf("%d ", mat[i][j]);
        printf("\n");
    }
}

动态二维数组

/* 指针数组方式 */
int **create_matrix(int rows, int cols)
{
    int **mat = malloc(rows * sizeof(int *));
    for (int i = 0; i < rows; i++)
        mat[i] = malloc(cols * sizeof(int));
    return mat;
}

/* 连续内存方式 */
int *create_matrix_flat(int rows, int cols)
{
    return malloc(rows * cols * sizeof(int));
}

/* 访问:mat[i * cols + j] */

常见错误

类型混淆:

int mat[3][4];
int **p = mat;              /* 错误:类型不匹配 */

/* 正确 */
int (*p)[4] = mat;

维度省略:

void func(int mat[][]);     /* 错误:除第一维外必须指定 */
void func(int mat[][4]);    /* 正确 */

最佳实践

  • 理解 int (*p)[N] 和 int *p[N] 的区别
  • 二维数组参数中,除第一维外都显式指定
  • 动态二维数组考虑连续内存方式(缓存友好)
  • 复杂矩阵运算使用专业库
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