目　录

引子

　　让大脑重视C语言。现在你正试着学习某些东西，为了不让学习卡壳，你的大脑也在帮你的忙，大脑在想：“最好把空间留给重要的事，比如什么动物是危险的？裸体滑雪是不是一个坏主意？”那么怎么才能欺骗你的大脑，让它认为学好C关系到你下半生的幸福呢？

　本书为谁而写　xxxii

　我们知道你在想什么　xxxiii

　元认知　xxxv

　驯服你的大脑　xxxvii

　用户须知　xxxviii

　技术审校团队　xl

　致谢　xli

 

1 进入C语言的世界

　　C语言入门

　　想知道计算机在想什么？

　　你需要为一款新游戏编写高性能的代码吗？你需要为Arduino编程吗？你需要在iPhone应用中使用高级的第三方库吗？如果是的话，C语言就可以帮上忙了。相比其他大多数语言，C语言的工作层次更低，因此理解C语言可以让你更清楚程序在运行时到底发生了什么，C语言还可以帮助你更好地理解其他语言。来吧，拿起编译器，很快你就能入门了。

　C语言用来创建空间小、速度快的程序　2

　完整的C程序长啥样？　5

　如何运行程序？　9

　两类命令　14

　到目前为止的代码　15

　用C语言算牌？　17

　布尔运算　18

　现在的代码　25

　随时转向的命运列车　26

　有时一次还不够…… 29

　所有循环的结构都相同……　30

　用break语句退出循环……　31

　C语言工具箱　40

 

2　存储器和指针

　　指向何方？

　　如果真的想玩转C语言，就需要理解C语言如何操纵存储器。

　　C语言在如何使用存储器方面赋予了你更多的掌控权。在本章中，你将揭开存储器神秘的面纱，看到读写变量时到底发生了什么；学习数组的工作原理，以及怎样避免烦人的存储器错误；最重要的是，你将看到掌握指针和存储器寻址对成为一名地道的C程序员来讲有多么重要。

　C代码包含指针　42

　深入挖掘存储器　43

　和指针起航　44

　试着传递指向变量的指针　47

　使用存储器指针　48

　怎么把字符串传给函数？　53

　数组变量好比指针……　54

　运行代码时，计算机在想什么　55

　数组变量与指针又不完全相同　59

　为什么数组从0开始　61

　为什么指针有类型　62

　用指针输入数据　65

　使用scanf()时要小心　66

　除了scanf()还可以用fgets()　67

　字符串字面值不能更新　72

　如果想修改字符串，就复制它　74

　把存储器保存在大脑里　80

　C语言工具箱　81

 

2.5　字符串

　　字符串原理

　　字符串不只是用来读取的。

　　在C语言中字符串其实就是char数组，这你已经知道了，问题是字符串能用来干嘛？该string.h出场了。string.h是C标准库的一员，它负责处理字符串。如果想要连接、比较或复制字符串，string.h中的函数就可以派上用场了。在本章中，你将学会如何创建字符串数组，并近距离观察如何使用strstr()函数搜索字符串。

　不顾一切找Frank　84

　创建数组的数组　85

　找到包含搜索文本的字符串　86

　使用strstr()函数　89

　该审查代码了　94

　“数组的数组”和“指针的数组”　98

　C语言工具箱　101

 

3　创建小工具

　　做一件事并把它做好

　　操作系统都有小工具。

　　C语言小工具执行特定的小任务，例如读写文件、过滤数据。如果想要完成更复杂的任务，可以把多个工具链接在一起。那么如何构建小工具呢？本章

中，你会看到创建小工具的基本要素并学会控制命令行选项、操纵信息流、重定向，并很快建立自己的工具。

　小工具可以解决大问题　104

　程序如何工作　108

　但没有使用文件……　109

　可以用重定向　110

　隆重推出标准错误　120

　默认情况下，标准错误会发送到显示器　121

　fprintf()打印到数据流　122

　用fprintf()修改代码吧　123

　灵活的小工具　128

　切莫修改geo2json工具　129

　一个任务对应一个工具　130

　用管道连接输入与输出　131

　bermuda工具　132

　输出多个文件　137

　创建自己的数据流　138

　main()可以做得更多　141

　由库代劳　149

　C语言工具箱　156

 

4　使用多个源文件

　　分而治之

　　大程序不等于大源文件。

　　你能想象一个企业级的程序如果只有一个源文件，维护起来有多么困难与耗时吗?在本章中，你将学习怎样把源代码分解为易于管理的小模块，然后把它们合成一个大程序，同时还将了解数据类型的更多细节，并结识一个新朋友：make。

　简明数据类型指南　162

　勿以小杯盛大物　163

　使用类型转换把float值存进整型变量　164

　不好啦，兼职演员来了……　168

　代码到底怎么了　169

　编译器不喜欢惊喜　171

　声明与定义分离　173

　创建第一个头文件　174

　如果有共同特性……　182

　把代码分成多个文件　183

　编译的幕后花絮　184

　共享代码需要自己的头文件　186

　又不是造火箭……还真是！　189

　不要重新编译所有文件　190

　首先，把源代码编译为目标文件　191

　记不住修改了哪些文件　196

　用make工具自动化构建　198

　make是如何工作的　199

　用makefile向make描述代码　200

　火箭升空！　205

　C语言工具箱　206

 

5 结构、联合与位字段

　　创建自己的结构

　　生活可比数字复杂多了。

　　到目前为止，你只接触过C语言的基本数据类型，但如果想表示数字、文本以外的其他东西呢，或为现实世界中的事物建立模型，怎么办？结构将帮你创建自己的结构，模拟现实世界中错综复杂的事物。在本章中，你将学习如何把基本数据类型组成结构以及用联合处理生活的不确定性。如果你想简单地模拟“是”或“非”，可以用位字段。

　有时要传很多数据　218

　窃窃私语　219

　用结构创建结构化数据类型　220

　只要把“鱼”给函数就行了　221

　使用“.”运算符读取结构字段　222

　结构中的结构　227

　如何更新结构　236

　代码克隆了乌龟　238

　你需要结构指针　239

　(*t).age和*t.age　240

　同一类事物，不同数据类型　246

　联合可以有效使用存储器空间　247

　如何使用联合　248

　枚举变量保存符号　255

　有时你想控制某一位　261

　位字段的位数可调　262

　C语言工具箱　266

 

6　数据结构与动态存储

　　牵线搭桥

　　一个结构根本不够。

　　为了模拟复杂的数据需求，通常需要把结构链接在一起。在本章中，你将学习如何用结构指针把自定义数据类型连接成复杂的大型数据结构，将通过创建链表来探索其中的基本原理；同时还将通过在堆上动态地分配空间来学习如何让数据结构处理可变数量的数据，并在完成工作后释放空间；如果你嫌清理工作太麻烦，可以学习一下怎么用valgrind。

　保存可变数量的数据　268

　链表就是一连串的数据　269

　在链表中插入数据　270

　创建递归结构　271

　用C语言创建岛屿……　272

　在链表中插入值　273

　用堆进行动态存储　278

　有用有还　279

　用malloc()申请存储器……　280

　用strdup()修复代码　286

　用完后释放存储器　290

　SPIES系统综述　300

　软件取证：使用valgrind　302

　反复使用valgrind，收集更多证据　303

　推敲证据　304

　最终审判　307

　C语言工具箱　309

 

7　高级函数

　　发挥函数的极限

　　基本函数很好用，但有时需要更多功能。

　　到目前为止，你只关注了一些基本的东西，为了达成目标，需要更多的功能与灵活性。本章你将学习如何把函数作为参数传递，从而提高代码的智商，

并学会用比较器函数排序，最后还将学会使用可变参数函数让代码伸缩自如。

　寻找真命天子……　312

　把代码传给函数　316

　把函数名告诉find()　317

　函数名是指向函数的指针……　318

　……没有函数类型　319

　如何创建函数指针　320

　用C标准库排序　325

　用函数指针设置顺序　326

　分手信自动生成器　334

　创建函数指针数组　338

　让函数能伸能缩　343

　C语言工具箱　350

 

8　静态库与动态库

　　热插拔代码

　　你已经见识过标准库的威力。

　　是时候在代码中发挥这种威力了。在本章中，你将学会创建自己的库，以及在多个程序中复用相同代码；还将掌握编程大师的秘诀——通过动态库在运行时共享代码；最后你将写出易于扩展并可以有效管理的代码。

　值得信赖的代码　352

　尖括号代表标准头文件　354

　如何共享代码？　355

　共享.h头文件　356

　用完整路径名共享.o目标文件　357

　存档中包含多个.o文件　358

　用ar命令创建存档　359

　最后编译其他程序　360

　Head First健身房全球化战略　365

　计算卡路里　366

　事情可没那么简单……　369

　程序由碎片组成……　370

　在运行时动态链接　372

　.a能在运行时链接吗？　373

　首先，创建目标文件　374

　一种平台一个叫法　375

　C语言工具箱　387

 

9　进程与系统调用

　　打破疆界

　　打破常规。

　　你已经学会了通过在命令行连接小工具的方式建立复杂的程序。但如果你想在代码中使用其他程序怎么办？本章中你将学会如何用系统服务来创建和控

制进程，让程序发电子邮件、上网和使用任何已经安装过的程序。本章的最后，你将得到超越C语言的力量。

　操作系统热线电话　398

　黑客入侵了……　402

　岂止是安全问题　403

　exec()给你更多控制权　404

　exec()函数有很多　405

　数组函数：execv()、execvp()、execve()　406

　传递环境变量　407

　大多数系统调用以相同方式出错　408

　用RSS读新闻　416

　exec()是程序中最后一行代码　420

　用fork()+exec()运行子进程　421

　C语言工具箱　427

 

10　进程间通信

　　沟通的艺术

　　创建进程只是个开始。

　　如果你想控制运行中的进程，向进程发送数据或读取它的输出，该怎么办？通过进程间通信，进程可以合力完成某件工作。我们将向你展示如何让程序与系统中其他程序通信，从而提升它的战斗力。

　输入输出重定向　430

　进程内部一瞥　431

　重定向即替换数据流　432

　fileno()返回描述符号　433

　有时需要等待……　438

　家书抵万金　442

　用管道连接进程　443

　案例研究：在浏览器中打开新闻　444

　子进程　445

　父进程　445

　在浏览器中打开网页　446

　进程之死　451

　捕捉信号然后运行自己的代码　452

　用sigaction()来注册sigaction　453

　使用信号处理器　454

　用kill发送信号　457

　打电话叫程序起床　458

　C语言工具箱　466

 

11　网络与套接字

　　金窝，银窝，不如127.0.0.1的草窝

　　不同计算机上的程序需要对话。

　　你已经学习了怎么用I/O与文件通信，还学习了如何让同一台计算机上的两个进程通信，现在你将走向世界舞台，让C程序通过互联网和世界各地的其他程序通信。本章的最后你将创建具有服务器和客户端功能的程序。

　互联网knock-knock服务器　468

　knock-knock服务器概述　469

　BLAB：服务器连接网络四部曲　470

　套接字不是传统意义上的数据流　472

　服务器有时不能正常启动　476

　妈妈说要检查错误　477

　从客户端读取数据　478

　一次只能服务一个人　485

　为每个客户端fork()一个子进程　486

　自己动手写网络客户端　490

　主动权在客户端手中　491

　创建IP地址套接字　492

　getaddrinfo()获取域名的地址　493

　C语言工具箱　500

 

12　线程

　　平行世界

　　程序经常需要同时做几件事。

　　POSIX线程可以派生几段并行执行的代码，从而提高代码的响应速度。但是要小心！线程虽然很强大，但它们之间可能发生冲突。本章你将学习如何用红绿灯来防止代码发生车祸。最终你将学会创建POSIX线程，并使用同步机制来保护共享数据的安全。

　任务是串行的……还是……　502

　……进程不是唯一答案　503

　普通进程一次只做一件事　504

　多雇几名员工：使用线程　505

　如何创建线程？　506

　用pthread_create创建线程　507

　线程不安全　512

　增设红绿灯　513

　用互斥锁来管理交通　514

C　语言工具箱　521

 

i　饭后甜点

　　十大遗漏知识点

　　革命尚未成功，同志还需努力。

　　我们认为你还需要知道一些事，如果不讲，总觉得哪里不对劲，但我们又不希望这本书重得只有大力士才提得动，所以我们只做简单介绍。在你放下这本书前，尽情地享用这些“美味佳肴”吧。

　#1. 运算符　540

　#2. 预处理指令　542

　#3. static关键字　543

　#4. 数据类型的大小　544

　#5. 自动化测试　545

　#6. 再谈gcc　546

　#7. 再谈make　548

　#8. 开发工具　550

　#9. 创建GUI　551

　#10. 参考资料　552

 

ii　话题汇总

　　总复习

　　将C语言的特性尽收眼底。

　　我们把本书中出现过的所有关于C语言的话题和原理都汇总在了这里。把它们过一遍，看你还记得多少。每条话题都标明了来源章节号。如果你想不起来，很容易就能找到原文，甚至还可以把它们剪下来贴在墙上。