Android JNI 程式設計 - C語言基礎知識 (一)

語言: CN / TW / HK
時間 2023-02-21 05:15:10

Android工程師 為啥要學習c/c++呢？

主要還是自身遇到瓶頸了吧， 學習下c的知識，擴充下自己編寫so的能力，不然很多框架確實也是看不懂，特別是涉及到跨端的元件，不懂點底層是真的難搞

乾脆重新學一遍c的知識，順便把開源庫中喜歡用到的pthread，mmap，檔案流 等linux 操作也過一遍

基礎環境搭建

我是mac， 大部分情況下 下個clion 就可以直接寫c語言了， 但是考慮到Android 底層是linux，並不是mac的osx， 所以理想情況下 還是希望 我們編寫的c程式能直接跑在 linux上，

所以基礎環境的搭建 就是基於docker 來搭建一個linux ，然後讓我們的clion 直接遠端到這個docker上即可

```# CLion remote docker environment (How to build docker container, run and stop it)

Build and run:

docker build -t clion/centos7-cpp-env:0.1 -f Dockerfile.centos7-cpp-env .

docker run -d --cap-add sys_ptrace -p127.0.0.1:2222:22 clion/centos7-cpp-env:0.1

ssh-keygen -f "$HOME/.ssh/known_hosts" -R "[localhost]:2222"

stop:

docker stop clion_remote_env

ssh credentials (test user):

user@password

FROM centos:7

RUN sed -e 's|^mirrorlist=|#mirrorlist=|g' \ -e 's|^#baseurl=http://mirror.centos.org|baseurl=https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn|g' \ -i.bak \ /etc/yum.repos.d/CentOS-*.repo

RUN yum -y update \ && yum -y install openssh-server \ make \ autoconf \ automake \ locales-all \ dos2unix \ ninja-build \ build-essential \ gcc \ gcc-c++ \ gdb \ clang \ cmake \ rsync \ tar \ python \ && yum clean all

RUN ssh-keygen -A

RUN ( \ echo 'LogLevel DEBUG2'; \ echo 'PermitRootLogin yes'; \ echo 'PasswordAuthentication yes'; \ echo 'Subsystem sftp /usr/libexec/openssh/sftp-server'; \ ) > /etc/ssh/sshd_config_test_clion

RUN useradd -m user \ && yes password | passwd user

CMD ["/usr/sbin/sshd", "-D", "-e", "-f", "/etc/ssh/sshd_config_test_clion"] ```

去clion 那邊設定一下 toolchians

image.png

然後再編譯一下

image.png

再看下 我們引用的stdio 標頭檔案，這裡能看出來 引用的是 linux上的標頭檔案了， 有興趣的可以看下 這個標頭檔案linux的實現和 mac上的 標頭檔案實現有何不同 image.png

這裡有一點要注意，clion預設的cmake版本比較高，你要連centos7 ，預設的cmake版本低，會編譯失敗

這裡 我們只要設定一下 版本號為centos的cmake 版本號就行了

image.png

另外就是如果一個project 下 你有多個main函式入口 需要額外設定一下cmake

``` cmake_minimum_required(VERSION 2.8.12.2) project(cstudy C)

set(CMAKE_C_STANDARD 11)

一個project 下面如果有多個main函式入口 需要設定多個add_executable()

add_executable(cstudy date_types.c) add_executable(cstudy2 func_test.c) ```

說實話 寫多了java kotlin js 啥的，你會發現 cmake 這東西是真的蠢。。。。

函式的變長引數

```

include

include

void HandleVarargs(int arg_count,...) { // 用於獲取變長引數 va_list args; // 開始遍歷 va_start(args, arg_count); int j; for ( j = 0; j < arg_count; ++j) { // 取出對應引數 int arg = va_arg(args, int); printf("%d: %d \n", j, arg); } // 結束遍歷 va_end(args); }

int main() { HandleVarargs(4,1,2,5,6); return 0; } ``` 在c中 寫個變長引數的函式 真的累。。。 還要寫這種模版程式碼

最坑的是，你在呼叫這個引數的時候，第一個引數 還必須得是你引數的個數。。。

巨集

標頭檔案

image.png

這個include 其實就是一個巨集，和你直接用define 其實就是一樣的

image.png

本質上就是在你編譯的時候 把其他 函式/變數 直接匯入過來，好讓編譯器知道 你這裡應該怎麼呼叫一個函式

就這麼簡單

自己寫標頭檔案

這個也挺麻煩的，其實就是當你想對外提供一個功能，做一個模組的時候 就會用到這個東西，相比java 的無腦，c裡面實在是太麻煩了

可以新建include和src 2個路徑，一個放實現，一個放標頭檔案

image.png

然後我們新建一個頭檔案：

``` // // Created by 吳越 on 2023/2/18. //

ifndef CSTUDY_INCLUDE_FAC_H_

define CSTUDY_INCLUDE_FAC_H_

int sum(int x,int y);

endif //CSTUDY_INCLUDE_FAC_H_

```

再新建一個對應的實現 .c 檔案

``` // // Created by 吳越 on 2023/2/18. //

include "../include/fac.h"

int sum(int x,int y){ return x+y; } ```

此時不要忘記cmake檔案要改一下

add_executable(cstudy3 hong_test.c src/fac.c)

最後呼叫一下

```

include

include "include/fac.h"

int main() { printf("sum: %d \n", sum(3, 5)); return 0; } ``` 就這麼簡單！

<> 和 ““ 的區別

前面的程式碼可以看到 我們都是用的"" 來引用的標頭檔案， 那麼有麼有辦法 像引用系統標頭檔案一樣就用括號呢？ 其實也是的可以的， 但是要去cmake 裡面增加一行程式碼

include_directories("include")

image.png

這個技巧要掌握一下，否則很多開原始碼 你會搞暈的， 換句話說 拿到開源的程式碼 還是先看一下 cmake檔案吧。

巨集函式

```

include

define MAX(a, b) a>b?a:b

int main() { printf("max : %d \n", MAX(1, 3)); printf("max : %d \n", MAX(1, MAX(4,3)));

return 0; } ``` 看下執行結果：

image.png

是不是和預想中的不太一樣？

巨集函式和普通函式還是有區別的，他就是直接在編譯的時候替換掉的

image.png

稍微改一下：

```

define MAX(a, b) (a) >(b) ? (a) :(b)

```

image.png

應該就ok了

巨集本質上就是 程式碼替換，和函式是不一樣的

個人認為，巨集函式比函式好的地方就在於 他沒有型別限制

巨集函式如何換行

```

include

define MAX(a, b) (a) >(b) ? (a) :(b)

#define is_hex_char(c) \ ((c)>='0'&& (c)<='9') || \ ((c)>='a' && (c)<='f') int main() { printf("max : %d \n", MAX(1, 3)); printf("max : %d \n", MAX(1, MAX(4, 3))); printf("is hex : %d \n", is_hex_char('a')); return 0; } ```

條件編譯

看下之前寫的程式碼：

image.png

這些黃色的程式碼代表啥意思？作用是什麼？

其實你想一下，這個標頭檔案裡面 聲明瞭一個函式

如果 你的程式很大的情況下， 如果有多處地方都include了這個標頭檔案，等於你是不是有多個 同名的函式？

那編譯不是會報錯嘛，這裡的黃色程式碼 就代表是這個意思

條件編譯 在某些時候 挺有用的，比如你想本地編譯的時候 列印除錯資訊 ，正式版本不列印

```

include

void dump(){

ifdef DEBUG

printf("debug info");

endif

}

int main(){ dump(); return 0; } ``` 然後在cmake中寫一下：

add_executable(cstudy5 macro_test2.c) target_compile_definitions(cstudy5 PUBLIC DEBUG)

跑一下：

image.png

很有意思，你明明沒有定義debug 這個巨集，但是執行的結果 卻列印了除錯資訊， 這個其實也是cmake 在發揮作用

通常我們可以利用條件編譯來判斷 我們到底是在c還是cpp，在mac，還是在windows 還是在linux的環境中

=printf 自動換行

提供了2個版本的實現，明顯巨集的實現更簡潔一些

```

include

include

define PRINTFLINE(format, ...) printf(format"\n",##VA_ARGS)

void Printf(const char *format, ...) { va_list args; va_start(args, format); vprintf(format, args); printf("\n"); va_end(args); }

int main() { Printf("hello"); PRINTFLINE("world"); return 0; } ```

有的人覺得 c語言 列印個變數也太麻煩了，還要寫百分號，有沒有更簡單的

```

define PRINT_INT(value) PRINTFLINE(#value": %d",value)

```

image.png

還有更進一步的：

我們希望列印的時候 可以自動把我們的行號，所屬的檔案 ，檔名都打印出來，這樣列印除錯資訊的就很清晰了 大型工程的時候特別有用

```

define PRINTFLINE(format, ...) printf("("FILE":%d) %s : "format"\n",LINE, FUNCTION, ##VA_ARGS)

```

字串

字串基本知識

c 語言中的字串 必須以 null 也就是\0 為結尾

```

include

include

int main(){ char string[5]="wuyue"; char string2[6]="wuyue"; PRINTFLINE("string: %s",string); PRINTFLINE("string2: %s",string2);

return 0; } ``` 來看下執行結果：

image.png

第一行的結果肯定是不對的，其實問題就是 沒有多開闢一個元素位置 用來放\0 這一點和其他語言又不一樣

指標

指標的只讀

image.png

這裡 可以看到 編譯報錯了， cp的地址是不能改的，但是值可以修改

反過來看一下：

image.png

這裡就是 地址可以改，但是值不能修改

image.png

還有一種寫法 可以看出來，這裡甚至連值都不能改了，

主要還是看 *的位置 總結起來就是：

const 如果修飾的是指標，則地址不能修改 const 如果修飾的是值，則值不能修改

其實就是看const的左邊有沒有*

左右值問題

先看下 下面這段程式碼：

```

include

include

int main() {

int array[4] = {0}; int pa= array; pa=2; (pa++)=3; (pa+2)=4; PRINT_INT_ARRAY(array,4); return 0; } ```

執行結果：

image.png

要搞清楚一個概念，等號 右邊 永遠是取出來的值，而等號左邊 永遠是一塊地址空間

第一次是把2 這個值 賦給 位置為0的元素

第二次是 pa這個指標的位置 的值 也就是位置為0的元素 改為3，然後 這個pa的指標 挪後了一位

第三次 就是pa這個指標 再挪兩位

指標引數作為返回值

這個務必要搞清楚了，很多開源專案都是大量運用這個技巧

比如說 我們前面求和的這個函式

image.png

如果你在main函式中呼叫他 會發生什麼呢？

首先在sum這個函式把結果計算出來之後， 是先把這個結果 從記憶體中拷貝到cpu的暫存器中

第二步： 再從cpu的暫存器中將這個值拷貝到記憶體中

這裡是不是就涉及到兩次拷貝了？ 如果你這個函式很複雜，是個結構體，這個開銷還是有的，

所以很多時候 我們會這麼寫：

void sum2(int x, int y, int *result) { *result = x + y; }

函式的最後1個或者n個引數 作為接收函式的返回值，可以實現函式多返回值，並且省略記憶體拷貝的開銷

動態分配記憶體

別的語言 動態宣告1個數組是可以的， 但是在c語言 就比較麻煩了， 需要像下面的程式一樣 才可以辦到

```

include

include

include

int main() { int size = 10; int *array = malloc(sizeof(int) * size); int i; for (i = 0; i < size; ++i) { array[i]=i; } PRINT_INT_ARRAY(array,size) free(array); return 0;

} ```

這裡要注意2點，第一 malloc和free 要成對出現

第二 malloc分配的記憶體塊 最好要第一時間初始化， 因為malloc是在堆區上分配的一塊記憶體，你不知道這塊記憶體上是什麼值，所以你申請完以後 第一時間要做初始化

注意了，這裡有一個大坑， 比如我們想把這個 初始化的過程作為一個函式 來方便呼叫, 很多人會這麼寫：

``` void InitIntArray(int *a, int size, int defaultValue) { a = malloc(sizeof(int) * size); int i; for (i = 0; i < size; ++i) { a[i] = defaultValue; } }

int main() { int size = 10; int *a; InitIntArray(a,size,0); PRINT_INT_ARRAY(a, size) free(a); return 0; } ```

看上去好像這段程式碼沒什麼問題 但是你執行起來就會報錯了, 來看下正確的程式碼 應該怎麼寫： ``` void InitIntArray2(int aparams, int size, int defaultValue) { aparams = malloc(sizeof(int) * size); int i; for (i = 0; i < size; ++i) { (aparams)[i] = defaultValue; } }

int main() { int size = 10; int *a; InitIntArray2(&a,size,0); PRINT_INT_ARRAY(a, size) free(a); return 0; } ```

可以體會一下 這2個寫法的區別， 我們首先看一下 第一個寫法 為什麼不對，

在c語言中，函式都是值傳遞，什麼是值傳遞？

也就是對於第一種寫法來說，

雖然你在方法內部 成功malloc了一塊記憶體，但是指向這塊記憶體的是 你函式的引數，並不是main函式中的 指a

一定要切記，函式都是值傳遞的。

那第二種寫法為什麼正確？

首先你傳入的是一個指標的地址

也就是說 aParams = &a

那麼 *aParams 就等於 a

另外也可以關注下 calloc這個函式， 這是自動初始化值的，還有一個realloc 重新分配一段記憶體， 通常可以用於動態擴大陣列的大小

// 自動初始化 int *b = calloc(size, sizeof(int)); // 在之前的基礎上，重新開闢一段空間，等於是擴大了 b = realloc(b, size * 2); if (b != NULL) { PRINTFLINE("分配成功"); PRINT_INT_ARRAY(b, size); } else{ PRINTFLINE("分配失敗"); } return 0;

函式指標

在c語言中 是可以定義一個函式指標的，很意外吧 , 比如說 上面那個小節的例子，還可以這麼寫

void (*func)(int **aparams, int size, int defaultValue) = &InitIntArray2; size = 30; func(&a, size, 30); PRINT_INT_ARRAY(a, size);

這裡真的很容易迷惑 可以看下 下面的幾種寫法

``` // f1是一個函式，這個函式的返回值 是一個int * 指標 int *f1(int,double );

// f2是一個函式指標，指向一個 引數為int，double 返回值是int的 函式 int (*f2) (int,double );

// f3和f2 一樣，只不過返回值 是一個 int * 的函式 int (f3) (int,double );

// 函式的指標可以定義陣列，但是函式不能定義陣列 int (*f5[]) (int,double); ```

當然還可以指定別名

// 定義這個函式指標的別名 typedef int (*Func)(int, int); int Add(int x, int y) { return x + y; } 然後去呼叫他

Func func_1 = &Add; PRINTFLINE("result : %d" ,func_1(3, 4));

這裡有點繞，但是沒關係 我們可以在覺得看不懂程式碼的時候 複製一下型別 到下面的網站 讓他給你答案即可

到這裡看一下 到底是啥型別

「」
「」