C语言基础技巧杂谈
C语言基础技巧杂谈
gloryliu
如果你交给某人一个程序，你将折磨他一整天；如果你教某人如何编写程序，你将折磨他一辈子。 -- David Leinweber
当你略有兴趣的点开本篇文章时，首先发现自己可能是一个饱受折磨的倒霉蛋，这确实有点让人愉快不起来。不过暂时可以庆幸一点，本文讨论的内容将足够基础和简单，可以负责任地说，与折磨二字完全扯不上任何关系。
当然这主要取决于笔者的程序水平和记忆力，正处于持续稳步下降的窘迫状态。闲言少叙。
一、 结构体初始化
以如下Position结构为例。
typedef struct {假如你习惯于memset来初始化整个结构的话，或许也可以试试以下方式：
Position pos = { 0 }; // 整个结构初始化为0不过当你想要用非0值来初始化时，下面这样可能不行：
Position pos = { 1 }; // 这样只能将只有x=1，y，z仍然是0你需要按顺序逐一列出每个字段的数值，来将整个结构初始化
Position pos = { 1, 1, 1 } // 逐一列出，按顺序赋值假如我们有一个更加复杂的结构，而只需要对少数字段设定初值，逐一列出可能会有点啰嗦。此时你可以尝试如下的“标记化结构初始化”方式：
Position pos = { .y = 2 }; // 选择特定字段赋值，C99标准看起来是不是简单明了了许多，为C99标准（冒号方式为C89），GCC下可用，其他编译器笔者未经测试。此种方式中列举顺序可与定义不同，同时未列举字段会按0值进行初始化。
不过有点不巧，C++中并不支持这种的方式，只能在纯C下使用。但在C++环境下，相信读者可以找到更加优雅的方式。
二、 数组的初始化
假定需要创建一个数组，且只需要对几个下标元素进行初始化，除了先定义数组，再写几行代码逐一赋值的原始方式，还有下面这种方式：
Position array[10] =其中[1]，[3]指定了对应的数组下标，自然是从0开始。
你还可以同时把前面的结构体初始化方式用上：
Position array[10] =如果喜欢你也可以这样，只是看起来稍微有点怪怪的：
Position array[10] =如果你觉得不太满意的话，还可以再填点乱，甚至可以把下标的和常规方式进行混用：
Position array[10] =但我个人建议不到万不得已，还是最好不要这样写为妙。
三、 静态断言
你应该使用过assert断言，它可以帮助你对一些条件做严格检查，条件不能满足时，它便会以最直接的方式暴露出来（当然就是崩溃啦）。而且，他是运行时的检查。
实践告诉我们，还需要一个编译时的检查工具，以便在编译时就对一些静态条件进行校验，它就是静态断言static_assert。大名鼎鼎的boost库和loki库，多年前便已支持。而新版C++标准（C++0x）中，已经从语言层面引入了静态断言。
但如果你碰巧还没有用上C++11，也不太想导入boost一大套的实现，只需要随手Copy几行代码，也可以拥有这个简单版的实现。
1、利用数组长度不能为负数
#define static_assert(cond) typedef char s_assert[(cond) ? 0 : -1]2、 利用位域长度不能为负
#define static_assert(cond) sizeof(struct { int:-!(cond); })3、利用switch的case项不可重复
#define static_assert(cond)当然以上这三个版本都不完美，最明显的问题就是在断言失败时，无法产生有意义且充分的诊断信息。不过在大部分场合，它已经能够使用了。足够简单是这几种方式的主要优势，也刚好处在本文着重讨论的基础技巧的范畴。
四. 获得数组长度
static int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };如何求出这个数组的实际长度，一定有比对着屏幕数一数，然后手写一个大大的5，来的更好的方法。通常的做法应该是这样的：
int size = sizeof(array) / sizeof(array[0]); // 正常写法同时或许还可以这样：
int size = *(&array + 1) - array; // 进阶写法这三种写法的核心点在于，首先要搞清楚&array是个什么东西。如果和笔者一样，大学的C语言课本毕业时不巧变成了两块钱的话，使用gdb的whatis命令，应该也是可以的。或者你是刚入职不久的小鲜肉，或者曾经是资深学霸，也不用考虑这个困扰。
但无论如何，&array的类型是一个数组指针，一个指向了长度为5的整形数组的指针，而&array + 1，应该是按照类型的长度移动，也就是跨过了一个数组（5个整形），指向下一个数组。这样来看*(&array +1) - array，也就是下一个数组地址减去这个数组。同时我们也知道，数组地址实际上也是首元素的地址。至此，上面进阶写法也就合情合理，童叟无欺了。
至于二逼写法，如果你知道在C语言中array[1] 与 1[array] 两种写法完全等价的话，也就没什么好奇怪的了。甚至你高兴的话，还可以写出这样的奇葩：
printf("%cn", 1["hello world"]); // 将打印出字符e有一点必须声明，如果有人第一次从我这里看到这种写法，并且愉快地在项目中实践起来。有朝一日被Leader看到并器重地揪出来痛扁，可千万别说这烂玩意儿是从我这里学到的。
当然如果你正好要去参加“代码混乱大赛”，这货或许可以派上点儿用场。
编程的时候，总是想着那个维护你代码的人，是一个有暴力倾向的精神病患者，并且他还知道你住在哪儿。 -- Martin Golding
四、位运算的应用
按位运算更加侧重数学上的技法，并不依赖语言的某些特性，理论上任何支持位运算的语言皆可想通。限于篇幅和本文定位于基础技巧的初衷，笔者这里只例举一些简单的技巧。
写位运算需要一定的数学基础，对于此类工作，其关键点在于两个方面：
一是你要有足够的数学修养和先天的缜密思维，二是你所拷贝代码的作者，是一个有足够数学修养，且先天思维缜密的人。
1、实现两个整数交换
如果哪天你很幸运地遇上一位面试官，他和蔼可亲并诚恳地要求你不使用中间变量，还要交换两个整数，也不要大惊小怪，下面的代码也许刚好可以派上用场。
void Swap(int& a, int& b)最初听闻这种使用技巧的年代，已经没法准确追溯了。其基本思路大致如此，如果a对b做两次异或，则其值仍然回到a自己。我们可以引入a1，b1，a2 来重演计算过程，变量每赋值一次，做一次数字标注，以清晰区分其原始数值。
a1= a ^ b;
b1 = b ^ a1 = b ^ a ^ b= a;
a2' = a1 ^ b1 = a ^ b ^a = b;
最终b1 = a，a2 = b; 即完成了a与b的交换。
实际上使用减法操作同样可以实现。对于这种表面上限制临时变量的，并带着一点点恶意的面试题，笔者只能说，偶尔分析一下还是挺有趣的。
2、 求绝对值
int abs(int n)或许标准库中已经躺着一个正确、高效且好用的abs了，而且我们大家都爱用它。但看到作者非要把代码写成这样，还是忍不住要来分析一下，搞清楚他到底在瞎折腾个啥。
先不管如何运转脑壳才能写出以上的代码，仅仅考虑做一个正确与否的验证，总归还是一件简单的事情。
对于n = 0时，不管怎么折腾，最终都是0，此时结果应该是对的；
对于n > 0时，n >> 31 应该只剩首位符号位，还是0，n与0异或将保持不变，再减去0仍然保持不变，此时看起来也是对的；
对于n < 0 时，首位符号位是1，右移会补符号位，n >> 31 应该是-1，即所有位为1。n与-1异或，n的首位为1，异或时消掉；对其他位是一个取反的过程，然后再减-1实际上是加1。取反加1就是求补码，补码的补码就是原码。虽然有点复杂，但此时公式也是对的。
尽管不能确定如此折腾是否会让计算更加高效（希望它有些场景下是的），但鉴于它至少还是对的，并且强迫笔者回忆起遗忘多年的补码知识，也算是有些价值吧。
3、整数提升（2的幂）
#define ALIGN(size, align) ((size + align - 1) & (~(align - 1)))该宏定义的作用是将一个size提升到按照align对齐的大小，align应该是2的幂。如果size本身已经是按对齐大小，则返回size本身。
比如当你把结构存到一个buffer里时，你可以按8字节对齐来申请，那么可以用这个宏来计算。在C语言编译器计算结构体的实际占用空间时应该也会用到。
linux内核中也有类似的定义，在/usr/include/linux/kernel.h中也可以找到。
只要找个本子随便画画~(align -1)是个什么玩意儿，其正确性应该是显而易见的。
相信单就位运算这一块内容，其各种生涩的数学原理和稀奇古怪的程序技巧，足够出一本书来让许多人头痛了。网上应该也可以找到相关的专题。本文所举例子都还简单初级，不足以体现出它的真正魅力，但希望可以起到抛砖引玉的效果吧。
四、最后
本文所述的基础技巧，并非总是恰当和好用的，根据实际需要来使用它们，或者毫不怀疑地用你所知道的更好方式。