2024-2025-1 20241307《计算机基础与程序设计》第十三周学习总结

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作业正文	（2024-2025-1 学号20241307《计算机基础与程序设计》第十三周学习总结）

教材学习内容总结

C语言程序设计第十二章的详细总结：

1. 结构体的定义和使用
   • 结构体（struct）是由一系列具有相同类型或不同类型的数据构成的数据集合，用于将多个相关的数据整合在一起，便于整体操作和管理。
   • 结构体的定义使用 struct 关键字，后跟结构体名称和大括号内的成员列表。例如，定义一个表示学生信息的结构体：
   struct Student {
   char name[20];
   int age;
   float score;
   };

这个结构体包含姓名、年龄和分数三个成员。
2. 结构体变量的初始化
• 结构体变量可以在创建时使用 {} 进行初始化，也可以在创建后使用 . 操作符指定成员变量的值。例如：
struct Student student = {"John Doe", 20, 89.5};

或者在创建后初始化：
struct Student student;
strcpy(student.name, "John Doe");
student.age = 20;
student.score = 89.5;

。
3. 结构体成员的引用
• 使用点运算符 . 访问结构体成员；在结构体嵌套时以级联方式访问数据。例如：
printf("%s\n", student.name);

。
4. 结构体数组
• 结构体数组的定义和使用，即如何存储和操作一组结构体类型的数据。例如：
struct Student students[10];

这定义了一个包含10个 Student 结构体类型元素的数组。
5. 指向结构体的指针
• 指向结构体的指针的定义，以及通过指针访问和操作结构体成员的方法。例如：
struct Student *ptr;
ptr = &student; // ptr现在指向student
printf("%s\n", ptr->name); // 使用 -> 操作符访问成员

。
6. 结构体的嵌套定义
• 一个结构体的成员可以是另一个结构体，这种特性使得可以构建更复杂的数据类型。例如：
struct Date {
int year;
int month;
int day;
};

struct Person {
char name[20];
int age;
struct Date birthdate;
};

。
7. 动态数据结构和动态链表
• 动态链表的构建和操作，是数据结构基础的重要组成部分。这通常涉及到链表的定义、插入、删除等操作。
8. 结构体与文件操作
• 结构体也可以用于文件操作，比如将结构体的数据保存到文件中，或者从文件中读取结构体的数据。这通常涉及到文件I/O函数，如 fopen、fprintf、fscanf 等。
9. 结构体的内存对齐
• 内存对齐的规则和原因，以及如何修改默认对齐数。结构体的大小不是结构体元素单纯相加就行的，因为现代计算机使用的都是32Bit字长的CPU，对这类型的CPU取4个字节的数要比取一个字节要高效，也更方便。这就是内存对齐的由来。

教材学习中的问题和解决过程（先问 AI）

• 问题1：理解结构体内存布局和内存对齐
  问题描述：初学者可能难以理解结构体在内存中的布局，尤其是内存对齐和填充的概念。
• 问题1解决方案：
  • 学习内存对齐规则：不同的编译器和平台可能有不同的内存对齐规则，但通常编译器会按照特定的边界（如4字节或8字节）对齐结构体的成员。
  • 使用sizeof操作符：通过sizeof(struct_name)来查看结构体实际占用的内存大小，这有助于理解内存对齐的影响。
  • 使用编译器特定的属性：某些编译器允许你使用属性（如__attribute__((packed))）来控制或禁用内存对齐。
• 问题2结构体与指针的复杂操作
  问题描述：在处理指向结构体的指针，尤其是二级指针时，可能会对如何正确地分配和释放内存感到困惑。
• 问题2解决方案：
  • 理解指针和地址：确保你理解了指针和地址的概念，以及如何使用&取地址和*解引用。
  • 练习动态内存分配：通过编写代码练习malloc和free的使用，特别是对于结构体指针的分配和释放。
  • 编写清晰的代码：在分配和释放内存时，编写清晰的代码注释，以避免混淆和内存泄漏。
• 问题3：：结构体作为函数参数的传递
  问题描述：可能会对如何将结构体作为参数传递给函数，以及这与指针传递的区别感到困惑。
• 问题3解决方案：
  • 理解值传递和引用传递：在C语言中，结构体作为参数传递给函数时，实际上是通过值传递的，这意味着函数接收的是结构体的副本。而传递指向结构体的指针则是引用传递，函数可以直接修改原始结构体。
  • 使用指针传递：如果需要在函数内部修改结构体的内容，应该传递指向结构体的指针。
  • 编写示例代码：通过编写和测试不同的函数调用方式，来加深对值传递和引用传递的理解。

基于AI的学习

代码调试中的问题和解决过程

• 问题1：结构体成员指针未初始化
  问题描述：在定义结构体时，如果成员是指针类型而没有初始化，会导致未定义行为，因为指针可能指向任意内存区域。
  struct student {
  char *name;
  int score;
  } stu, *pstu;
  int main() {
  strcpy(stu.name, "Jimy"); // 错误：stu.name 未初始化
  stu.score = 99;
  return 0;
  }

• 问题1解决方案：
  在使用指针成员之前，为其分配内存空间。
  struct student {
  char *name;
  int score;
  } stu, *pstu;
  int main() {
  stu.name = malloc(64 * sizeof(char)); // 分配内存
  strcpy(stu.name, "Jimy");
  stu.score = 99;
  free(stu.name); // 使用完毕后释放内存
  return 0;
  }

• 问题2：没有为结构体指针分配足够的内存
  问题描述：为结构体指针分配内存时，如果分配的大小不正确，也会导致错误。
  int main() {
  pstu = (struct student)malloc(sizeof(struct student)); // 错误：应该分配 struct student 的大小
  strcpy(pstu->name, "Jimy");
  pstu->score = 99;
  free(pstu);
  return 0;

• 问题2解决方案：
  确保分配的内存大小与结构体的大小相匹配。
  int main() {
  pstu = (struct student*)malloc(sizeof(struct student)); // 正确分配内存
  pstu->name = malloc(64 * sizeof(char)); // 分配内存给指针成员
  strcpy(pstu->name, "Jimy");
  pstu->score = 99;
  free(pstu->name); // 释放指针成员的内存
  free(pstu); // 释放结构体的内存
  return 0;
  }

• 问题3： 结构体变量赋值问题（浅拷贝）
  问题描述：在将一个结构体变量赋值给另一个结构体变量时，如果结构体包含指针成员，会发生浅拷贝问题，即两个结构体变量共享同一块内存。
  struct Person2 {
  char* name;
  int age;
  };
  void test2() {
  struct Person2 p1;
  p1.age = 18;
  p1.name = (char)malloc(sizeof(char)64);
  strcpy(p1.name, "Tom");
  struct Person2 p2;
  p2.age = 20;
  p2.name = (char)malloc(sizeof(char)128);
  strcpy(p2.name, "Jerry");
  p1 = p2; // 错误：浅拷贝，p1 和 p2 共享同一块内存
  // 释放内存时会导致问题
  }

• 问题3解决方案：
  手动进行深拷贝操作，确保每个指针成员都指向独立的内存区域。
  void test2() {
  struct Person2 p1;
  p1.age = 18;
  p1.name = (char)malloc(sizeof(char)64);
  strcpy(p1.name, "Tom");
  struct Person2 p2;
  p2.age = 20;
  p2.name = (char)malloc(sizeof(char)128);
  strcpy(p2.name, "Jerry");
  // 深拷贝
  p1.age = p2.age;
  p1.name = (char)malloc(sizeof(char)128); // 分配新的内存
  strcpy(p1.name, p2.name); // 复制内容
  // 释放内存时需要分别释放
  free(p2.name);
  }

其他（感悟、思考等，可选）

学习 C 语言程序设计第十二章后，我深感其对编程思维的深度拓展。这一章节中诸如文件操作等内容，让我意识到程序不再局限于内存数据的处理，而是能够与外部存储交互，极大地拓宽了程序的功能边界。它教会我如何严谨地组织数据的输入输出流，使程序更具实用性和扩展性。同时，对错误处理机制的深入理解，让我明白程序的健壮性至关重要。我认识到编程不仅是实现功能，更是构建一个稳定、高效、能应对各种情况的系统，每一行代码都肩负着保障整体稳定运行的重任。

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	5000行	30篇	400小时
第一周	200/200	2/2	20/20
第二周	300/500	4/4	18/38
第三周	500/1000	5/7	22/60
第四周	500/1300	6/9	30/90
第五周	1000/1400	7/9	60/90
第六周	1200/1500	8/9	70/90
第七周	1400/1600	9/10	80/100
第八周	1600/1700	10/11	100/100
第九周	1900/1900	11/11	110/110
第十周	2100/2100	12/12	130/130
第十一周	2600/2600	13/13	150/150
第十二周	2900/2900	14/14	170/170
第十三周	3500/3500	15/15	190/190