目錄

1. 結構體的字節對齊
2. 預處理指令詳解
3. 文件操作基礎
4. Makefile自動化構建
5. 總結

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1. 結構體的字節對齊

字節對齊原理

• 內存對齊：CPU訪問內存時，對齊的地址能提高效率。操作系統要求變量按類型大小對齊。
• 對齊規則：
  1. 每個成員的起始地址必須是min(成員類型大小, #pragma pack(n))的整數倍。
  2. 結構體總大小必須是最大成員對齊值的整數倍。
  3. 嵌套結構體需遵循相同規則。

示例分析

示例1

struct Test {int a;    // 4字節char b;   // 1字節
};
// 默認對齊（假設為4字節）：
// 總大小 = 4（int） + 3字節填充 + 1（char） = 8字節

示例2（嵌套結構體）

struct A {double a;  // 8字節short b;   // 2字節
};struct Test {char a[20]; // 20字節int c;      // 4字節struct A d; // 12字節（8+4填充）char b;     // 1字節
};
// 總大小：20 + 4 + 12 + 1 + 3填充 = 40字節

調整對齊方式

• #pragma pack(n)：手動設置對齊粒度。

  #pragma pack(1) // 緊湊存儲
  struct Test {char a; // 1字節int b;  // 4字節（無填充）
  };
  #pragma pack() // 恢復默認
  

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2. 預處理指令詳解

預處理階段

• 作用：宏定義、頭文件包含、條件編譯等。
• 流程：預處理 → 編譯 → 匯編 → 鏈接。

頭文件包含

• 區別：
  • #include <stdio.h>：系統頭文件。
  • #include "test.h"：當前目錄或自定義路徑。

頭文件重復包含防護

#ifndef _TEST_H_
#define _TEST_H_
// 頭文件內容
#endif

宏定義與條件編譯

無參宏

#define PI 3.14
#undef PI // 取消定義

有參宏

#define MUL(x,y) ((x)*(y)) // 避免運算優先級問題
#define ADD(x,y) (x + y)

條件編譯

#ifdef DEBUGprintf("Debug mode\n");
#elseprintf("Release mode\n");
#endif

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3. 文件操作基礎

文件操作模式

模式	描述	示例模式
r	只讀文本文件	fopen("file.txt", "r")
w	只寫文本文件（覆蓋）	fopen("file.txt", "w")
a	追加文本文件	fopen("file.txt", "a")
rb	只讀二進制文件	fopen("file.dat", "rb")
wb	只寫二進制文件（覆蓋）	fopen("file.dat", "wb")

字符與字符串讀寫

fgetc/fputc

FILE *fp = fopen("file.txt", "w");
fputc('A', fp); // 寫入字符'A'
fclose(fp);

feof判斷文件結束

char ch;
FILE *fp = fopen("file.txt", "r");
while ((ch = fgetc(fp)) != EOF) { // EOF表示文件結束printf("%c", ch);
}
fclose(fp);

fgets/fputs按行讀寫

// 寫入
fputs("Hello World\n", fp);
// 讀取
char buf[256];
fgets(buf, sizeof(buf), fp); // 讀取一行，自動添加'\0'

格式化讀寫（fprintf/fscanf）

// 寫入
fprintf(fp, "a=%d,b=%.2f\n", 100, 3.14);
// 讀取
int a;
float b;
fscanf(fp, "a=%d,b=%f", &a, &b);

二進制文件操作（fread/fwrite）

typedef struct {char name[20];int id;
} STU;STU students[3] = { /* 初始化數據 */ };
// 寫入
FILE *fp = fopen("data.dat", "wb");
fwrite(students, sizeof(STU), 3, fp);
fclose(fp);// 讀取
STU read_data[3];
fp = fopen("data.dat", "rb");
fread(read_data, sizeof(STU), 3, fp);
fclose(fp);

文件隨機讀寫

• 定位文件指針：

  fseek(fp, 50, SEEK_SET); // 從文件頭移動50字節
  fseek(fp, -50, SEEK_END); // 從文件尾回退50字節
  

• 獲取當前位置：

  long pos = ftell(fp); // 當前位置偏移量
  rewind(fp); // 快速回到文件開頭
  

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4. Makefile自動化構建

Makefile基礎規則

# 目標依賴規則
main: main.o add.o sub.ogcc main.o add.o sub.o -o mainmain.o: main.cgcc -c main.c

變量與自動變量

• 普通變量：

  CC = gcc
  CFLAGS = -Wall -g
  

• 自動變量：
  • $@：目標文件名
  • $^：所有依賴文件
  • $<：第一個依賴文件

模式規則與函數

# 通用編譯規則
%.o: %.c$(CC) -c $< -o $@ $(CFLAGS)# 查找所有.c文件
SRCS = $(wildcard *.c)
OBJS = $(patsubst %.c, %.o, $(SRCS))

多文件項目示例

DIR_SRC = ./src
DIR_OBJ = ./obj
SRCS = $(wildcard $(DIR_SRC)/*.c)
OBJS = $(patsubst $(DIR_SRC)/%.c, $(DIR_OBJ)/%.o, $(SRCS))main: $(OBJS)$(CC) $^ -o main$(DIR_OBJ)/%.o: $(DIR_SRC)/%.c$(CC) -c $< -o $@ -I./include.PHONY: clean
clean:rm -rf $(DIR_OBJ)/*.o main

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5. 總結

• 結構體對齊：通過#pragma pack優化內存布局，避免內存浪費。
• 預處理：宏定義提升代碼復用性，條件編譯增強跨平臺兼容性。
• 文件操作：區分文本與二進制模式，靈活使用fseek和ftell實現隨機讀寫。
• Makefile：自動化構建簡化編譯流程，支持多文件項目管理。

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希望這篇博客能幫助你系統掌握C語言核心知識點！如果有疑問或需要進一步解釋，歡迎在評論區交流！

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