# C 快速参考

*语法、指针、内存管理、标准库要点*

> Source: C Standard Library (cppreference.com) · MIT

## 基础

### Hello World

```
#include <stdio.h>
int main(void) {
    printf("Hello, World!\n");
    return 0;
}
```

### 编译与运行

```
gcc -o app main.c          # compile
gcc -Wall -Wextra -std=c17 main.c  # strict
./app                       # run
```

### 注释

```
// single-line comment (C99+)
/* multi-line
   comment */
```

## 数据类型

### 基本类型

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `char` | 1 字节，字符或小整数 |
| `short` | 至少 16 位 |
| `int` | 至少 16 位（通常 32 位） |
| `long` | 至少 32 位 |
| `long long` | 至少 64 位（C99+） |
| `float` | 32 位 IEEE-754 |
| `double` | 64 位 IEEE-754 |
| `_Bool / bool` | `0` 或 `1`（用 `<stdbool.h>` 获得 `bool`） |

### 固定宽度类型（stdint.h）

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `int8_t, uint8_t` | 精确 8 位有符号 / 无符号 |
| `int16_t, uint16_t` | 精确 16 位 |
| `int32_t, uint32_t` | 精确 32 位 |
| `int64_t, uint64_t` | 精确 64 位 |
| `size_t` | 无符号，`sizeof` 的结果类型 |

### 类型转换

```
int i = (int)3.14;          // explicit cast
double d = (double)5 / 2;   // 2.5, not 2
char c = (char)65;          // 'A'
```

## 控制流

### If / Else

```
if (x > 0) { printf("positive\n"); }
else if (x == 0) { printf("zero\n"); }
else { printf("negative\n"); }
```

### Switch

```
switch (choice) {
    case 1:  printf("one\n"); break;
    case 2:  printf("two\n"); break;
    default: printf("other\n");
}
```

### 循环

```
for (int i = 0; i < 10; i++) { }
while (condition) { }
do { } while (condition);
```

### 跳转语句

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `break` | 退出最内层循环或 switch |
| `continue` | 跳到下一次迭代 |
| `return` | 退出函数并可选返回值 |
| `goto label` | 跳转到标签（尽量少用） |

## 函数

### 声明与定义

```
int add(int a, int b);         // prototype
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
```

### 函数指针

```
int (*op)(int, int) = add;
int result = op(3, 4);       // calls add(3, 4)
typedef int (*MathFn)(int, int);
MathFn fn = add;
```

### 静态函数

```
// visible only within this translation unit
static int helper(int x) {
    return x * 2;
}
```

## 指针

### 指针基础

```
int x = 42;
int *p = &x;        // p points to x
printf("%d\n", *p); // dereference: 42
*p = 100;           // x is now 100
```

### 指针算术

```
int arr[] = {10, 20, 30};
int *p = arr;
printf("%d\n", *(p + 1));  // 20
printf("%d\n", p[2]);      // 30 (same as *(p+2))
```

### 常用指针模式

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `int *p = NULL` | 空指针（始终初始化） |
| `void *` | 通用指针（使用时需转型） |
| `const int *p` | 指向常量的指针（不能修改值） |
| `int *const p` | 常量指针（不能重新赋值指针） |
| `int **pp` | 指向指针的指针（双重间接） |

## 数组与字符串

### 数组

```
int nums[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int matrix[2][3] = {{1,2,3}, {4,5,6}};
int len = sizeof(nums) / sizeof(nums[0]);
```

### 字符串函数（string.h）

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `strlen(s)` | 长度（不含终止符） |
| `strcpy(dst, src)` | 复制字符串（不安全，推荐 `strncpy`） |
| `strncpy(dst, src, n)` | 最多复制 n 个字符 |
| `strcat(dst, src)` | 连接字符串 |
| `strcmp(a, b)` | 比较：相等返回 0，否则 <0 或 >0 |
| `strchr(s, c)` | 查找字符第一次出现 |
| `strstr(haystack, needle)` | 查找子串 |

### 字符串字面量

```
char greeting[] = "hello";     // mutable array
const char *msg = "world";     // pointer to literal
char buf[64];
snprintf(buf, sizeof(buf), "%s %s", greeting, msg);
```

## 结构体

### 定义与使用

```
struct Point { double x; double y; };
struct Point p = {1.0, 2.0};
printf("(%g, %g)\n", p.x, p.y);
```

### typedef

```
typedef struct {
    char name[50];
    int age;
} Person;
Person p = {"Alice", 30};
```

### 结构体指针

```
void set_age(Person *p, int age) {
    p->age = age;    // arrow operator
}
```

### 枚举与联合

```
enum Color { RED, GREEN, BLUE };
union Data { int i; float f; char c; };
// union members share the same memory
```

## 内存管理

### 动态分配（stdlib.h）

```
int *arr = malloc(10 * sizeof(int));
if (arr == NULL) { /* handle error */ }
arr = realloc(arr, 20 * sizeof(int));
free(arr);
arr = NULL;   // avoid dangling pointer
```

### 分配函数

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `malloc(size)` | 分配未初始化内存 |
| `calloc(count, size)` | 分配并零初始化 |
| `realloc(ptr, size)` | 调整已分配内存大小 |
| `free(ptr)` | 释放已分配内存 |

### 常见陷阱

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `内存泄漏` | 忘记 `free()` 已分配的内存 |
| `重复释放` | 对同一指针调用两次 `free()` |
| `悬空指针` | `free()` 后继续使用——释放后设为 NULL |
| `缓冲区溢出` | 写入超出已分配边界 |

## 文件 I/O

### 读取文件

```
FILE *f = fopen("data.txt", "r");
if (!f) { perror("open"); return 1; }
char line[256];
while (fgets(line, sizeof(line), f)) printf("%s", line);
fclose(f);
```

### 写入文件

```
FILE *f = fopen("out.txt", "w");
fprintf(f, "value: %d\n", 42);
fputs("hello\n", f);
fclose(f);
```

### 文件模式

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `"r"` | 只读（文件必须存在） |
| `"w"` | 写入（截断或创建） |
| `"a"` | 追加（不存在则创建） |
| `"rb", "wb"` | 二进制读 / 写 |
| `"r+"` | 读写（文件必须存在） |

## 预处理器

### 指令

```
#include <stdio.h>       // system header
#include "myheader.h"    // local header
#define PI 3.14159
#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
```

### 条件编译

```
#ifdef DEBUG
    printf("debug: x = %d\n", x);
#endif
#ifndef HEADER_H   /* include guard */
#define HEADER_H   /* ... */ #endif
```

### 常用宏

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `__FILE__` | 当前源文件名 |
| `__LINE__` | 当前行号 |
| `__func__` | 当前函数名（C99+） |
| `__DATE__` | 编译日期字符串 |
| `NULL` | 空指针常量 |
| `sizeof(x)` | 类型或变量的字节大小 |