一文讲解C语言关键字

C 语言中的标识符可以使用下划线、字母和数字组成，但也有一些词汇不能当作标识符，即关键字。经过多年的发展，C 语言到现在已经有了 40 多个关键字，如下图所示。

C 语言在 C90 版本，总共有 32 个标识符作为关键字，C99 增加了 5 个关键字，C11 又增加了 7 个关键字，这些关键字皆不能用于其他用途。根据关键字的作用可以将关键字进行分类，如用于表示数据类型的、用于流程控制的等等。

数据类型

C 语言有一些关键字用来表示数据类型，告知编译器声明的变量是存储整型还是字母等数据。

C语言中的数据类型都是通过上面的关键字来表示，如 int 表示缺省的整型类型，省略了 signed 修饰符，可表示的最小取值范围为 -32767~32767，当使用 unsigned 修饰 int 时，就只能表示非负值了。

short 和 long 也是用于修饰 int 的关键字，修饰后所占用的存储空间会不同，如 short int 占用 2 字节，long int 占用 4 字节。

float、double 用来声明浮点数，并且使用 long 修饰 double 后，可以存储比 double 更高的精度。

C99标准新增了三个关于数据类型的关键字， _Bool 类型表示布尔值，即 true 表示 1，, false 表示 0。_Complex 和 _Imaginary 分别表示复数和虚数。

除此之外，还有 struct 用于声明结构体，union 声明联合，enum 来声明枚举，void 在没有可用的值时使用，typedef 可以对上述数据类型声明类型别名，sizeof 用来计算类型或类型变量所占字节数大小。

存储类型

C语言通过存储类型来指定变量存储的内存类型、生命周期、和作用域。总共提供了 5 种关键字来表示，其中有一个是在C11标准中新增的。

auto 指定为变量，在块作用域内使用，但通常省略；当想要将变量存储到寄存器中时，可以使用 register 关键字来修饰；当想要变量在整个程序执行过程中一直存在，就使用 static；extern 关键字用来指定外部变量，即在其他文件中定义，要在本文件中引用。C11又新增了 _Thread_local 关键字来修饰具有线程周期的线程局部变量，可将线程之间数据分开，避免对象在共享中被竞争。

限定类型

C语言中有四个关键字表示限定类型，C90标准加入的 const 与 volatile，C99标准加入的 restrict 和 C11 标准加入的 _Atomic。

const 在修饰指针时，共有三种情况，第一种情况写法是 const int * 或 int const *。

int a = 10;
const int *p = &a;
*p = 20;  // error: assignment of read-only location '*p'

*p = 20 会报错，这是因为 p 指向的值不能被改变，但可以通过 p 的引用来改变变量的值。

int a = 10;
const int *p = &a;
a = 20;

除了改变引用外，还可以改变指针本身的值。

int a = 10;
const int *p = &a;
int b = 20;
p = &b;

第二种写法是 float * const，该写法的指针必须指向同一个地址，但所指向的值可以改变。

int a = 10;
int * const p = &a;
*p = 20;

第三种写法是 const int * const，表明指针不能指向别处，所指向的值也不能更改。

int a = 10;
const int * const p;
int b = 20;
p = &b;  // error: assignment of read-only variable 'p'

但还是可以通过改变 a 的值来改变。

int a = 10;
const int * const p;
a = 20;

流程控制

流程控制是决定程序运行的关键，其主要有顺序控制、分支控制和循环控制，通过 C 语言提供的关键字来控制，如下图所示。

实现循环结构可以使用 for、while和 do 三个关键字来实现，分支结构则使用 if、else和 switch、case 和 default 来实现，并且在循环或分支中得到想要的结果后，想要从流程中跳转，就可以用上 break、continue、return 和 goto 了，当然，goto 最好少使用，它会让程序变得复杂，难以维护。

其它关键字

除以上介绍的关键字外，还有一些其他作用的关键字如下图所示。

函数调用过程包括建立调用、传递参数、跳转到函数代码并返回。使用宏定义使代码内联，可避免函数调用的开销，而 C99 标准提供的 inline 关键字可用来定义内联函数。

inline static int sum(int a, int b) {    // 内联函数
    return a + b;
}
int main() {
    ...
    sum(10, 20);    // 函数调用
    ...
    return 0;
}

编译器可能会用 sum 中的代码替换函数调用，并可能会执行一些优化。

_Noreturn 修饰的函数不会将控制权交还给主调函数，以免滥用，并通知编译器可优化一些代码。

_Noreturn void failed() {
    printf("failedn");
}

int main() {

    printf("--start--n");
    failed();
    printf("--end--n");
    return 0;
}
/*
--start--
failed
*/

C语言本身是不支持泛型编程的，但C11标准新增 _Generic 关键字实现一个泛型表达式来实现泛型编程。

_Generic(exp. type1:exp1, type2: exp2,···, default:expn)

_Generic 关键字括号中的第 1 项是表达式，后面每个项都由 type: exp 组成。type用于匹配类型，exp 为匹配后的值。

#define TYPE(v) _Generic((v), 
    int:"int", 
    char: "char", 
    float: "float", 
    double: "double", 
    default: "other"
)
int main() {
    int a = 5;
    printf("%sn", TYPE(a));    // int
    printf("%sn", TYPE(&a));    // other
    return 0;
}

C11标准加入的 _Static_assert 关键字与断言 assert() 类似，但 assert() 是在运行时检查，而 _Static_assert 是在编译时检查，检查不通过，程序就无法通过编译。

int main() {
    _Static_assert(sizeof(int) == 2, "16 bit is not supported");
    return 0;
}
/*
error: static assertion failed: "16 bit is not supported"
*/