亚嵌教育 46期C语言复习串讲课堂笔记 (2012-2-20)

知识点汇总 (以下知识点内容基本按照《一站式编程》章节顺序)

程序概念
    指令 （代码段）
        函数调用 printf()
        运算(加法) a + b
        条件判断 if
        跳转 goto
        循环 while
        函数返回 return
        表达式(赋值) a = 100
    数据 （数据段）
        变量的定义（全局变量)
            指针
            结构体/联合
            数组(一维/二维)

开发环境(Linux 上的 C)
    机器语言/汇编语言/高级语言
    编译器 gcc -s (->.s)
    汇编器 as (->.o)
    链接器 ld (->.elf)
    加载器 loader (disk->mem exec())
    调度器 scheduler (执行)

程序的调试
    编译时错误 compile error
        语法错误 syntax (BNF 范式)
        expression -> while (statement)
                {
                    expresstion;
                }
        statement -> variable == statement;
        链接错误
            undefined referrence !
            redefination ...
        
    运行时错误 run-time error
        段错误（非法访问内存）MMU权限设置
        char * p;	// char * p = &c;
        *p = 'a';	// 权限问题 
        
第一个程序 helloworld
int main(void)
{
    return 0;
}
    返回值
    main 名称
        入口
        _start 真正入口
    传入参数 
        void 关键词
    函数体 { }
    return 关键词
        父进程 shell

#include <stdio.h>
/* main function */	
int main(int argc, char * argv[])
{
    // print msg
    printf("hello, world\n");
    return 0;
}
    # 预处理符
    include 关键词 (文件展开)
    stdio.h 文件 (库的头文件)
    库 (标准C库 /lib/libc.a & libc.so)
    链接标准C库 隐含链接规则 -lc (gcc main.c)
    printf (基本的输入输出库) 族
        参数可变长度，第一个参数 const char*
        返回值 int 
        第一个参数里面 % 格式化 (%d, %c, %x, %s, %f, %o, %p, %u, %l, %+/-0Nx) 
        \n (转义字符 \t \r \b \xhh \\ \' \")
    注释 
        // 单行，可以后跟 //
        /* */ 多行，不能嵌套  
    
数据
    进制 (10-decimal 2-binary 16-hex）
    逻辑运算 (与AND, 或OR, 非NOT)
    算术运算 (加法ADD => 异或XOR)
    MSB/LSB (Most/Least Significant Bit)
    Signed/unsigned (1+1, 1+(-1), (-1)+(-1))
        原码 反码 补码 3个概念
    浮点数
        科学记数法 float pi = 3.1415
        3个部分 符号位 + 幂 + 有效位
        union
        {
            double pi;
            char buf[8];
        }

常量
    字符 char c = 'a';
    数字 int v = 100;	float pi = 3.14;
    枚举 	enum
        {
            Monday = 1,
            Tuesday, Wednesday, ...
        }		
    字符串常量 printf("hello");
        char * p = "hello";
        错误理解 char p[] = "hello";	本质是数组的初始化值，归为数据段（全局变量)

变量 variable
    char, short, int, long
    float, double	
    命名规则：字母和_开头，后面跟字母，数字，下划线
    2个不行：数字开头的不行，关键字的也不行	
    variable ->  [a-z]/_ [a-z]/[0-9]/_+
    int 3 = 4;	
    
关键字 keyword
    auto enum inline register restrict void
    注意 NULL 不是关键字，而是宏定义
    int main(void)
    {
        int NULL＝ 100;
        return NULL;
    }
    结论： #define NULL	((void *)0)
    
赋值语句
    int a = 100;
    看这条语句在函数内，还是函数外
    函数内： 则转为赋值语句，即指令
    函数外： 则转为初始化值，归为数据段
    以下写法为加深理解
    int a : 100;
    char p[] : "abcd";
    int main(void)
    {
        return 0;
    }
    
数字的表示
    0XFULL 是不是一个数字？ 答案是 
    
表达式
    l-value / r-value 左值/右值
    
复杂形式
    +=, -=, *=, /=, %=
    i++, i--
    ++i, --i

逻辑运算符
    &&, ||, ~
移位运算符
    >>, <<,
关系运算符
    >, <, ==, >=, <=, !=
位运算符
    ＆, |, ~, ^

优先级的问题
    a = 0; b = 1;
    if (a & b == 0)
        c = 0;	
    else
        c = 1;	
    最后打印 c 的值是多少？ 结果是1
结合顺序是 == 先结合，然后才是 &
    加括号才能解决  if ((a & b) == 0)
        
条件运算符
    a > 1? b : c
    value = c > '9'? c-'a'+10 : c-'0'
    
逗号运算符
    b = (t = 3, t + 2) 表达式的值是5 -> b

sizeof 和 typedef
    int a = 100, b[8];
    sizeof a	
    sizeof (a)
    sizeof b/sizeof b[0] --> 8	
    
    int main(void)
    {
        int a = 123456;
    }
    常量 123456 存在哪里？  不同编译器有不同的做法
    方法1：存放到 .rodata 段
    方法2：不单独作为一个段的数据，而是嵌到指令中间
        这种数据，称为 文字池 literal pool
    
    typedef unsigned long size_t;
    #define size_t unsigned long
    
ASCII 码
    CR， LF， DEL
    0－127
    可见部分 0－0x20 空格之后...... 直到 0x7E(126) ~
    '\11' 代表 八进制 ==9
    '\x11' 代表 16进制 ==17
    int a = 011, b = 0x11;
    printf("a = %d\n", a);  打印的是 9
    printf("b = %d\n", b);  打印的是 17
    
分支结构
    逻辑表达式

if语句
    if/else 语句
        语句块的中间可以出现局部变量
        if/if/else 最后的 else 是就近结合
    
    if 有个特殊性, if else 组合中 else 前面不能有分号
    if ()
        statement;
    
    if ()		// 对
        statement;
    else
        statement;
        
    if ()		// 对
    {
    
    };
    
    if ()		// 错！
    {
    
    };
    else
    {	
    
    }
    
    利用 do while() 语句需要用分号表示结束 的特点	
    if ()		// 对
        do
        {
        
        } while (0);
    else
    {	
    
    }

题目：请写一个宏定义 OPEN，替换 a = 1; b = 1; 这2条语句
错误举例： 
#define OPEN		{ a = 1; b = 1; }
#define CLOSE		{ a = 0; b = 0; }
问题在于 OPEN 后面的分号，语法不能通过
    if (btn_is_down())
        OPEN;
    else
        CLOSE;
        
正确举例：
#define OPEN	do { a = 1; b = 1; } while (0)

switch 语句
    case 后面能跟 整型常量
    每个 case 后面应该有一个 break; （也可以没有）
    default 是不是必须有？ 不是

break 语句
    退出内层循环
    
循环语句
    while
    do/while
    for
        for (s1; s2; s3) 用分号间隔
        s1 里面可以有 逗号
        for (int i = 0; i < 100; i++)
            注意：这种语法是 C99 的标准
        for (;;)
        {
            
        }
    continue 语句：无法跳出循环，但忽略后面的语句
    label + goto	
    goto 语句：标号 label 后面需要有冒号 label:
    (汇编语法中 .global .globl 都可以 )
    
数组：
    数组定义时，下标可以不可以是变量？
    int b = 100;
    int a[b]; 
    结论：局部变量时 可以，编译能够通过
        全局变量时 不可以，编译不通过
        
    数组名：是常量，只有右值，不能放等号左边
        同时，数组名也不能作 ++ 运算
        但可以作加/减运算，不能做乘除（需要强制类型转换）
        
数组初始化
    用 {} 和 , 来表示初始化值
    如果少，则剩余部分用 0 (全局和局部都会清0)
    如果用 int a[] =  来初始化，则长度由后面的元素个数定
        
常量数组
    const int day[] = {31, 28, 31...};

字符串
    本质是一个字符数组，结尾用 '\0'	
    char str[10] = "hello,world"; 	(bad)
    char str[] = "hello,world"; 	(good)
    char *str = "hello,world";
    
综合：
    char * argv[];
    (char*) argv[]; 	(good)
    char **argv;		(ok)
    结论： 当char * argv[] 数组作为参数传递时，
    argv 不是一个数组名，也不是常量，而就是变量
    [] 里面的数组大小，对于参数传递没有效果，无用
    
结构/联合/枚举	struct / union / enumeration
    Tag: 	struct my_tag
        {
            int a;
            int b;
        } zhang;
    zhang: 变量，注意最后要有分号 (可省略）
    . 运算符 zhang.a  zhang.b

题目举例:  写一个宏： 问如何获得成员 b 的偏移量
    int offset_of_b = ???
        
#define  GET_OFFSET(type, member)        \
       (int)&(((type *)0)->member) - (int)&(*(type *)0)
    
    int offset = GET_OFFSET(struct mytag, b);

问题：结构体在函数传参的时候，是传地址，还是传值？
    struct mytag zhang;
    fun(zhang);
        in fun() 对 zhang.b 做了修改
    zhang.b 是修改之后的，还是原始？
    结论： 是传的值，修改之后，不影响原始的值
    struct mytag li;	
    li = zhang; 	结论：是把zhang整体拷贝赋值给li
    
结论： 结构体在传值和赋值这些操作时，就等同于一个整型

题目：用联合union来判断机器是大端存储还是小端存储。

简单函数
    在汇编语言里面，没有一个非常合适的特性来支持
    在机器上最终C语言的函数，转为汇编的方法不尽相同

严格写出一个函数的 返回值，参数列表，参数类型
    如果不返回值或者没有参数，都用 void 来表示
    main 函数的两种写法
    
int func(void) {
    return 0;	
}

int
func(void)
{
    return 0;
}

    函数原型的声明，不需要说明参数的名字，但需要类型
    但是在实现的地方，必须要名字，无论你用不用它
int func(int, int);

int func(int a, int b)	// a, b 不可省略
{
    return 0;
}

    return 返回： 如果上述函数用 return; 返回，
    是警告 warning 还是错误 error？	
    结论： 是警告，返回一个随机值
    如果是提前 return 后面的代码不执行，无警告
    
问题： 局部变量和全局变量的区别和联系。

增量式开发 incremental development
分层设计 stratify 分解和复用

递归函数 Recursive
    0，Fabonacci 数列
    1，写出10的阶乘
    2，逆序打印 (关键：先递归后打印)
    print_str(char * s)
    {
        if (*s == '\0')
            return;
        
        printf_str(s+1);
        putchar(*s);	
    }	
    3，快速排序
    4，树的遍历（深度，广度有限）
    
位操作
    问题：给定一个数 a ，统计二进制表示中1的个数
        int counter = sum(a);
    int sum(int a)
    {		
        int counter = 0;
        for (; a &= (a-1); counter++)
            ;
        return counter;
    }
    
典型操作
    与&，或|，异或^，取反~
    移位 <<, >>
    设1： REG |= 1<<n;
    设0：REG &= ~(1<<n);

异或操作实现两个数的 swap，省略一个中间变量
    
指针
    函数内部的变量地址，不能作为指针类型的返回值
    推论：一个就是 scanf("%d", &a);
        还有一个就是 gets(buf);

指针与数组
    指针和整数的加法 p+1	(int)p+1 不一样
    指针的相减很常用，特别是在字符串处理中
    
字符串
    char ch = "abc"[1];		// 'b'->ch
    char digit2hex(int digit)
    {
        return "0123456789abcdef"[digit];
    }
    
    
    char s[10] = "01234567899" 可以吗？
    
字符串库函数
    char * strcpy(char * s1, const char * s2);
    char * strcat(char * dst, const char * src);
    int strcmp(const char * s1, const char * s2);
    size_t strlen(const char * s);
    char * strchr(const char * s, int c);
    char * strstr(const char * haystack, const char * needle);
    char * strtok(char * s, const char * delim);
    char * strtok_r(char * s, const char * delim, char **saveptr);	
    可重入函数reentrant，不可重入函数
    
函数调用的一种写法	
    (void) printf("hello, world\n");
    
x86汇编基础
GCC - AT&T 汇编格式
    .section .globl .data .text
    _start:
    # 注释
    mov, movl, int $0x80
    _exit(0), system call

第二个程序
    增加了x86指令：cmpl, je, incl, jle, jmp
    x86寄存器：%eax, %ebx, %edi
    汇总：%ecx, %edx, %esi, %ebp, %esp, %eip
    
通用： %eax, %ebx, %ecx, %edx (ah, al)
栈：%ebp(底), %esp(顶)
数据：%esi(源), %edi(目的) 

ELF 格式
    可执行文件.elf，可链接文件.o，动态库.so
    结构组成：ELF Header, Program/Section Header Table, Segments/Sections
    ELF Header: "ELF", Entry Point, Number of Sections
            Size of Section Header
    xxx Header Table: Section Start addr, Size, Section Name index
    Sections: .text .data .bss
        .symtab .strtab
        .shstrtab .rel.text
    
关于程序的加载	
    .o -> sections 节
    .elf -> N sections -> Segment 段 -> 内存页面（虚拟）0x1000(4K)
    虚拟页面的属性：MMU 的权限保护机制 (可读，可写，可执行)
    
函数调用
    函数栈帧 （栈上面有什么？）
        1. 函数调用时传入的参数
        2. 函数内部使用的局部变量
        3. 被调函数完成之后的返回地址
        4. 上一级主调函数的栈底指针(以便恢复上一级栈帧)
            ［当前的栈底就是上一级的栈顶］
            
Calling Convention - ABI (Application Binary Interface) 
结合X86说明：	call 指令完成了什么［调用发生处］
        函数进入时编译器作了什么？ ［调用进入处］
        leave 指令完成了什么? ［调用结束处］
        ret 指令完成了什么? ［调用返回处］
    
main函数调用
    哪些工具和库参与了 main 的链接完成？ (gcc -v)
    工具
        cc1: 编译器 .c -> .s
        as: 汇编器 .s -> .o
        collect2: 链接器 .o -> .elf			
    库
        [libc] libc.a/libc.so + [libgcc]
        crt1.o crti.o crtn.o crtbegin.o crtend.o
        /usr/lib/crt1.o 里面包含了 _start 的符号，才是真正的入口
        /lib/ld-linux.so.2 动态链接器
    
变量的存储布局
    全局变量 global
        有初始化值的
            -> 变量会分配到数据段.data
        未初始化的（包括初始化值为0的）
            -> 变量会分配到.bss段
    局部变量 local
        有初始化值的和未初始化的（包括初始化值为0的）
            -> 变量会分配到栈上
    静态变量 static 
        函数内部和函数外部的，有初始化值的
            -> 变量会分配到数据段.data
        函数内部和函数外部的，未初始化的（包括初始化值为0的）
            -> 变量会分配到.bss段
    只读变量 const 
        函数内部的
            -> 变量会分配到栈上
        函数外部的
            -> 变量会分配到只读数据段.rodata
    寄存器变量 register
        一般都分配到寄存器上
        
结构体和联合体
    Alignment 对齐
    Padding 填充
    是因为要对齐，所以才有了填充； （为什么要对齐呢？）
    由此引出了一个 GCC 的扩展语法：紧致 packed
    struct { ...
    } __attribute__((packed)) s;
    
位域 bit-field
    struct bit-field-demo {
        int one : 1;
        int tow : 3;
        ..
    };
    
    // 冒号的用法还可以用于某些成员变量的初始化
    
volatile 限定符
    用 volatile 修饰变量，有以下作用：
        “防止优化，强制访存”

链接详解
    链接脚本 (ld --verbose) 默认链接脚本，需要得到
        第1个就是 .text 代码段的起始地址： 0x8048xxx
        第2个就是 .data 数据段的起始地址： 0x8049xxx
        第3个就是 读写	RO 页面：.text + .rodata + .plt
                RW 页面：.data + .bss + .got
        第4个就是 合并	.text : { *(.text) }	
                .data : { *(.data) }
        第5个就是 程序的入口是从 _start 开始 ENTRY(_start)

静态库
    文件名	.a
    生成	gcc -c		-> .o
        ar rs (ranlib)	-> .a	
            r：添加或创建
            s：创建索引	
    使用	gcc -lname -Lpath -Idir (-static)
        ［库的搜索路径］ gcc -print-search-dir
        gcc -static 静态链接
        好处：如果是.a来参与链接，则只取出需要的部分来链接
共享库	
    文件名	.so
    生成	gcc -c -fPIC	-> .o
        gcc -shared 	-> .so
    使用	gcc -lname -Lpath -Idir
    问题	找不到共享库，怎么办？
    error while loading shared libraries: libstack.so: cannot open shared object file: No such file or directory
    解决：	1. 修改环境变量 export LD_LIBRARY_PATH=
        2. 修改缓存文件(/etc/ld.so.cache) vi /etc/ld.so.conf + sudo ldconfig -v
        3. 拷贝文件法 cp libxxx.so /usr/lib (/lib)
        4. 写死文件法 gcc -o main -Wl,-rpath,/home/akaedu/...
        
动态链接的过程
    .plt 段：Procedure Linkage Table 指令
    .got 段：Global Offset Table 数据
    /lib/ld-linux.so.2 动态加载器 + 链接器

共享库的命名
    real name:	libc-2.5.so (libc-2.8.90.so) 真正库文件
    soname:		libc.so.6 符号链接
    linker name:	libc.so 本质上是一段链接脚本
    
几个重要的工具命令
    readelf -a max.o/max 读ELF文件
    hexdump -C max.o/max 查16进制
    objdump -dS max.o/max 反汇编（加入源码）
    nm max.o/max 查看符号表
    ld --verbose 查看默认链接脚本
    ar rs + ranlib 生成静态库
    ldd main 查看可执行文件的依赖关系 （依靠哪些共享库）
    ldconfig -v 生成 ld.so.cache 文件（from ld.so.conf)
    ln -s old new 建立符号链接
    
Makefile
    基本内容：目标Target，条件Prerequisite，命令Command
    举例： 	target: prerequisite 
            command1
            command2
            ...
    1. 目标必须顶格，条件可以省略
    2. 命令必须用 TAB 开头			
    
    更新规则：目标没有生成，条件需要更新
    嵌套/递归的过程
    
    标准情况是：命令即要执行，命令本身还要显示出来
        如果多条命令，中间某一个出错了，则后面的不再执行下去
    ＠ 作用：只执行这条命令，能看到命令执行的结果，但不再显示命令本身
        @echo "here is a help"
    - 作用：即使命令执行出错，也不停下来，而是继续执行后面的命令
    
    .PHONY 作用 －－ 同名的文件，则用 .PHONY: clean
    
    约定俗成的内部名字：all, clean, install, distclean

make 的参数
    make -p: 打印隐含规则
    make -n: 只打印，不执行
    make -C dir: 调用指定目录(dir)下的Makefile
    make CFLAGS=-g: 给Makefile 传递宏变量的值
    
makefile 的符号
    $@: 代表左边的目标
    $<: 代表右边条件列表中的第一个
    $^: 代表右边条件列表中所有
    $?: 代表右边条件列表中的比目标新的
    
makefile 的变量
    =	不立即展开，到最后才替换
    :=	立即展开，立即替换，避免死循环
    ?=	如果没定义过，则相当于=;如果定义过了，则什么也不做
    +=	追加到当前变量值的后面，自动添加空格
    
makefile 的函数
    $(wildcard *.c)三连符 'a' 'h' 的处理
    $(subst ee, EE, feet on the street) -> fEEt on the strEEt
    $(patsubst %.c, %.o, 1.c 2.c 3.c) -> 1.o 2.o 3.o
    $(strip " a b c  ") -> "a b c"
    $(findstring a, a b c) -> a	(否则返回空)
    $(filter %.c %.s, $(SRC)) -> 过滤掉不符合.c/.s的文件
    $(filter-out) -> 去除掉符合模式的文件
    $(sort foo bar lose) -> 排序 bar foo lose
    $(dir)	$(notdir)	$(suffix)	$(basename)
    $(addsuffix)	$(addprefix)	$(join)

预处理
    基本步骤：	1. 三连符 'a' 'h' 的处理
            2. 解决 \ 多行连接成一行问题
            3. 去注释问题
            4. 识别 token 的过程
            5. 相应的预处理，例如 include 文件的展开
            6. 解决 '\n' '\t' 转义字符
            7. 解决 连接字符串 的问题 "hello" "world"
            8. 去空格问题 int      a;
        
    宏定义 manifest constant
        #define N	100
        #define PI	3.1415
    #define LOOP	for(;;)
    #define BOOL	int
    #define DEBUG	不带任何值
    
    带参数的宏（类似函数）
#define MAX(x, y)	((x) > (y)? (x) : (y))
#define TOUPPER(c)	('a'<=(c) && (c)<='z'? (c)-'a'+'A':(c))
写一个宏 hexchar2int(c)	把"0123..9abcdef" 中的字符转为0-15的数字	
    #define getchar()	getc(stdin)
    
#运算符
    表示转换为字符串	
    #define PRINT_INT(x)	printf(#x "=%d\n", x)
    PRINT_INT(i/j)	->	printf("i/j=%d\n", i/j); 	
    
##运算符	
    表示连接字符串
    #define MK_ID(n)	i##n
    MK_ID(1), MK_ID(2)	i1, i2
    
int div_int(int x, int y)
{
    return x/y;
}

float div_float(float x, float y)
{
    return x/y;
}

#define MAKE_DIV_FUNC(type)	\
        type div_##type(type x, type y)	\
        {				\
            return x/y;		\
        }	

    预处理器只会替换完整的记号，而不会替换记号的片段
    #define SIZE 	256		
    int BUFFER_SIZE = 0;	(其中的SIZE不会替换)
    
#undef 宏
    取消已经定义的宏，和 #define DEBUG 对应

预定义宏 (都是编译的时候进行的替换，而不是执行的时候）
    __LINE__	整型
    __FILE__	字符串
    __DATE__	字符串
    __TIME__	字符串
    __STDC__	整型
        
条件预处理（条件编译）		
    #if
        ...
    #endif

    #if defined(DEBUG)	或者 	#if !defined(DEBUG)
        ...
    #endif

    #ifdef DEBUG
        ...
    #endif 

    #if DEBUG
        ...
    #else	或者 	#elif	
        ...
    #endif
    
assert 宏的实现
    #define assert(test)	((void)0)
    void _Assert(char *);
    #define _STR(x)		_VAL(x)
    #define _VAL(x)		#x
    #define assert(test)	\
        ((test)? (void)0 : _Assert(...))
    _Assert(__FILE__ ":" _STR(__LINE__) " " #test)
    
void _Assert(char * mesg)	
{
    fputs(mesg, stderr);
    fputs("--assertion failed\n", stderr);
    abort();
}
    
__func__	这是一个变量名，不是预处理的宏，它的类型是一个字符串
    
指向指针的指针
    int* *p;
指针数组	
    int* a[10];	定义了一个数组，有10个元素，每个元素是 int *
    
int main(int argc, char * argv[])
    函数原型中的 argv[] 表示的是指针，而不表示数组，等价于 **argv
    这里面的 argv 能作 argv++ 吗？ 答案是能。

指向数组的指针
    int (*a)[10];	定义了一个指针，指向一个数组，数组有10个元素
        这样理解：  typdef int 	t[10];
                t *a;

    int* a[10];	可以拆开理解：typedef int*    t;
                    t a[10];
    
    二维数组作为参数传递时，必须给出一维的下标，否则编译器无法计算地址
    
函数指针
    void f(void);		函数声明
    void (*pf)(void);	函数指针（区别在于一个括号）
    int (*padd)(int a, int b);
    
函数类型定义	
    typedef int F(void);
    F f1, f2;  =>	int f1(void); int f2(void);
        
函数指针类型定义
    typedef int (*F)(void);
    F pf1, pf2;	=> int (*pf1)(void); int (*pf2)(void);

文件操作
    FILE *	<stdio.h>
    stdin stdout stderr
    FILE * fopen(const char * path, const char * mode);
    int fclose(FILE * fp);
    #define EOF	(-1)
    
    void perror(const char * s);
    char * strerror(int err_num);
    
    int fseek(FILE * fp, long offset, int whence);
    long ftell(FILE * stream);
    void rewind(FILE * stream);
    
    int printf(const char * format, ...);
    int fprintf(FILE * fp, const char * format, ...);
    int sprintf(char * buf, const char * format, ...);
    int snprintf(char * buf, size_t size, const char * fmt, ...)
    
    int scanf(const char * format, ...);
    int fscanf(FILE * fp, const char * format, ...);
    int sscanf(char * buf, const char * format, ...);
    
    int fgetc(FILE * fp);
    int getchar(void);
    int fputc(int c, FILE * fp);
    int putchar(int c);
    
    char * fgets(char * s, int size, FILE * fp);
    char * gets(char * s);
    
    int fputs(const char * s, FILE * fp);
    int puts(char * s);
    
    size_t fread(void * ptf, size_t size, size_t nmemb, FILE * fp);
    size_t fwrite(const void * ptf, size_t size, size_t nmemb, FILE * fp);
    
Niklaus Wirth	
     数据结构 + 算法 = 程序

栈的概念
    LIFO 后进先出（先进后出），不能随机访问
    对于编程者，对于栈的访问接口只有 push, pop, is_empty, (peek)

栈的应用	
编程题：用2个栈来解决表达式求值问题： 5+2*4, 5+2+4, 5+2*4*3-1
    
编程题：用栈来实现逆序打印
    提示：先递归，后打印
    
深度优先搜索
编程题：用栈来解决迷宫问题
    算法要领：把可能的路径都压栈保存，然后出栈1次测试一种可能路径
    用0表示可以走，没走过
    用1表示墙壁，不能走
    用2表示走过了，防止重复走
    所谓测试一种路径，就是把走过的0标记为2，然后再接着压栈（下一个可能的路径），重复算法
    总结：这是一种深度优先搜索（DFS：Depth First Search）
    
    如果一种测试失败，或者一条路径找到，栈里仍有节点（可能性），则可以用回溯法接着寻找下一个正确的路径
    
回溯法：
    典型应用：解决八皇后问题
    回溯法的关键是：当退回到某个可能的节点时，当时的状态应得以恢复

广度优先搜索
    引入新的数据结构－－队列：
    特点是：2种基本操作--Enqueue (入队) ＆ Dequeue (出队)
    FIFO （先进先出）
    步步为营的策略，每个方向都探索一步，将前线推进一步，始终保持队列中的元素总是由前线的点组成
    所以广度优先的搜索，导致的结果是可以找到最短路径。
    
环形队列
    因为队列这种数据结构，有一个不足之处：入队出队后的空间不能重复利用，所以组成一个圆，用head表示出队位置，用tail表示入队位置
    判断队列满的条件转变成为了 tail 是否能够追赶上 head
    判断队列空的条件转变成为了 head 是否能够追赶上 tail
    
链表
考核的知识点包含：结构体，指针，内存操作，函数，传参，搜索，排序算法	
单链表的几种操作
    定义节点 struct node, typedef, link next;
    创建节点 make_node, malloc, NULL, <stdlib.h>
    插入节点 insert_node, head
    查找节点 p=search(key), 比较节点传 compare 函数指针 (man qsort)
    删除节点 delete_node(p), head
    遍历链表 traverse, visit 函数指针
    销毁节点 free_node(p), free(p)
    销毁链表 destroy, 

编程题：用链表来实现栈操作 push & pop

双向链表 Doubly Lined List
    特点：引入一个前趋指针
    Sentinel 节点：界定表头和表尾

编程题：用链表来实现队列操作 enqueue & dequeue

推荐参考：可以去查看一下Linux内核中的链表实现，抽象程度更高
    /include/linux/list.h 	900行左右的实现
    其中包括了 inline 内联函数实现的链表操作，以及 常用的宏操作
    
二叉树 Binary Tree
    节点的定义：link l, r;
    满二叉树：所有子节点都有左右子树，节点总数是 1，3，7 (2^N-1)
    完全二叉树：最后一层可以不满，叶子靠左
    平衡二叉树：层数的差别小于等于1
    排序二叉树：

二叉树的遍历
    后序，前序，中序
    其中 中序 遍历的结果通常和排序二叉树有关
    前序和中序遍历的结果合在一起，就可以唯一确定二叉树的形态(ok)
    后序和中序遍历的结果合在一起，就可以唯一确定二叉树的形态(ok)
    前序和后序遍历的结果合在一起，能否唯一确定二叉树的形态？(NO)	
    
二叉树的几种常用操作
    定义树节点 struct node, typedef, link l, r;
    创建树节点 make_node, malloc, NULL, <stdlib.h>
    初始化树：init, 给定中序和前序(后序)的遍历结果，递归实现
    前序遍历：pre_order, 递归实现, visit 函数指针
    中序遍历：in_order, 递归实现, visit 函数指针
    后序遍历：post_order, 递归实现, visit 函数指针
    统计节点：count(), 计算所有节点总数, 递归实现
    计算深度：depth(), 计算二叉树的深度（最深的子树）, 递归实现
    销毁树节点： free_node(p), free(p)
    销毁整棵树： destroy, 必须用后序遍历实现，Why?
    
排序二叉树 BST: Binary Search Tree
    概念：所有左子树都比根节点小，所有右子树都比根节点大，并且递归
    特点：排序二叉树中序遍历的结果，就是从小到大排列的。
    
排序二叉树的几种常用操作
    插入节点 insert, key, 递归实现, 第一个插入的就是根节点
        比根小，则放左边；比根大或者相等，则放右边
        root = insert(root, key);
        
    查找节点 search(root, key), 递归实现
        if (search(root, key))
            delete(root, key);
        
    删除节点 delete_node(root, key), 递归实现
        比根小，则在左子树里面删除；
        比根大，则在右子树里面删除；
        如果就是根，就需要选举出一个新的根
选举办法：1. 如果没有子节点了，那就直接删除，返回NULL
    2. 如果有左子树，则选用在左子树的最右边的节点(左边最大的)
    3. 如果有右子树，则选用在右子树的最左边的节点(右边最小的)
            
排序和查找
    算法 Algorithm 
排序算法
    1. 冒泡排序：bubble_sort
    算法思想：相邻交换，最大数下沉，然后调整范围，接着找次大数。
    
    2. 归并排序 merge_sort
    算法思想：递归，分而治之，对半划分，然后左右递归，再进行合并排序
    缺点：过多占用存储空间
    
    3. 快速排序 quick_sort
    算法思想：递归，分而治之，现选第一个数，为这个数找到它应该的位置，同时保证左边都比它小，右边都比它大，然后左右递归
    优点：没有过多占用存储空间
    
查找算法
    1. 线性查找
    算法思想：顺序查找
    
    2. 折半查找
    算法思想：Binary Search （二分法）
    算法复杂度：O(lgN)
    
补充内容：
    计算机体系结构基础
        MMU
        虚拟地址和物理地址 VA & PA
        页帧（Page Frame）
        MMU会查找页表来确定一个VA应该映射到什么PA
    编码风格
        缩进和空白, 注释, 标识符命名, 函数, indent工具
    gdb
        相关命令用法