C语言：20250724笔记（函数-指针）
内容提要
函数
变量的作用域
变量的生命周期
指针
函数
变量的作用域
引入问题
我们在函数设计的过程中，经常要考虑对于参数的设计，换句话说，我们需要考虑函数需要几个参数，需要什么类型的参数，但我们并没有考虑函数是否需要提供参数，如果说函数可以访问到已定义的数据，则就不需要提供函数形参。那么我们到底要不要提供函数形参，取决于什么？答案就是变量的作用域（如果函数在变量的作用域范围内，则函数可以直接访问数据，无需提供形参）
变量作用域
概念：变量的作用范围，也就是说变量在什么范围有效。
变量的分类
根据变量的作用域不同，变量可以分为：
全局变量
说明：定义在函数之外，也称之为外部变量或者全程变量。
作用域：从全局变量定义到本源文件结束。
初始值：整型和浮点型，默认值是0；字符型，默认值是\0；指针型，默认值NULL
举例：
int num1; // 全局变量，num1能被fun1、fun2、main共同访问void fun1(){}int num2; // 全局变量，num2能被fun2、main共同访问void fun2(){}void main(){}int num3; // 全局变量，不能被任何函数访问局部变量
说明 作用域 初始值 形式参数（形参） 函数作用域 随机值，需要手动赋初值 函数内定义的变量 函数作用域 随机值，需要手动赋初值 复合语句中定义的变量 块作用域 随机值，需要手动赋初值 for循环表达式1定义的变量 块作用域 随机值，需要手动赋初值 举例：
// a,b就是形式参数（局部变量）int add(int a, int b){return a + b;}int add2(int a, int b){// z就是函数内定义的变量（局部变量）int z = a + b;return z;}int list(int arr[], int len){// i就是for循环表达式1的变量（局部变量）for(int i = 0; i < len; i++){// num就是复合语句中定义的变量（局部变量）int num = arr[i];}}使用全局变量的优缺点：
优点：
利用全局变量可以实现一个函数对外输出的多个结果数据。
利用全局变量可以减少函数形参的个数，从而降低内存消耗，以及因为形参传递带来的时间消耗。
缺点：
全局变量在程序的整个运行期间，始终占据内存空间，会引起资源消耗。
过多的全局变量会引起程序的混乱，操作程序结果错误。
降低程序的通用性，特别是当我们进行函数移植时，不仅仅要移植函数，还要考虑全局变量。
违反了“高内聚，低耦合”的程序设计原则。
总结：
我们发现弊大于利，建议尽量减少对全局变量的使用，函数之间要产生联系，仅通过实参+形参的方式产生联系。
作用域举例
注意：
如果全局变量和局部变量同名，程序执行的时候，就近原则（区分作用域）
int a = 10; // 全局变量 全局作用域// int a = 22; // 错误的，全局作用域已经存在a变量int main(){int a = 20; // 局部变量 函数作用域，作用域不同，可以出现同名变量printf("%d\n", a); // 20 就近原则for (int a = 0; a < 5; a++) // 局部变量 块作用域{printf("%d", a); // 0 1 2 3 4 就近原则}for (int a = 0; a < 5; a++) // 局部变量 块作用域{printf("%d", a); // 0 1 2 3 4 就近原则}printf("%d\n",a); // 20 就近原则}注意：C语言中，同一个C文件中，是可以出现多个同名变量的，但是多个同名的变量的作用域不能相同。
变量的生命周期
定义
概念：变量在程序运行中的存在时间（内存申请到内存释放的时间）
根据变量存在的时间不同，变量可分为静态存储方式和动态存储方式
变量的存储类型
语法：
变量的完整定义格式： [存储类型] 数据类型 变量列表;
存储类型：
auto
auto存储类型只能修饰局部变量，被auto修饰的局部变量是存储在动态存储区（栈区和堆区）的。auto也是局部变量默认的存储类型。
int main(){int a;int b;// 以下写法等价于上面写法auto int a;auto int b;int a,b;// 以下写法等价于上面写法auto int a,b;}static
修饰局部变量：局部变量会被存储在静态存储区。局部变量的生命周期被延长。但是作用域不发生改变，不推荐
修饰全局变量：全局变量的生命周期不变，但是作用域衰减，一般限制全局变量只能在本源文件内访问，其他文件不可访问。
修饰函数：被static修饰的函数，只能被当前文件访问,其他引用该文件的文件是无法访问的,有点类似于java中private
extern
外部存储类型：只能修饰全局变量，此全局变量可以被其他文件访问，相当于扩展了全局变量的作用域。
extern修饰外部变量，往往是外部变量进行声明，声明该变量是在外部文件中定义的。起到一个标识作用。函数同理。
demo01.c
#include "demo01.h"int fun_a = 10;int fun1(){..}demo02.c
#include "demo01.h"// 声明访问的外部文件的变量extern int fun_a;// 声明访问的外部文件的函数extern int fun1();int fun2();register
寄存器存储类型：只能修饰局部变量，用register修饰的局部变量会直接存储到CPU的寄存器中，往往将循环变量设置为寄存器存储类型（提高读的效率）
for (register int i = 0; i < 10; i++){...}
面试题
static关键字的作用
static修饰局部变量，延长其生命周期，但不影响局部变量的作用域。
static修饰全局变量，不影响全局变量的生命周期，会限制全局变量的作用域仅限本文件内使用(私有化)；
static修饰函数：此函数就称为内部函数，仅限本文件内调用（私有化）。
static int funa(){..}
内部函数和外部函数
内部函数：使用static修饰的函数，称作内部函数，内部函数只能在当前文件中调用。
外部函数：使用extern修饰的函数，称作外部函数，extern是默认的，可以不写（区分编译环境），也就是说本质上我们所写的函数基本上都是外部函数，建议外部函数在被其他文件调用的时候，在其他文件中声明的时候，加上extern关键字，主要是提高代码的可读性。
指针
预备知识
内存地址
字节：字节是内存的容量单位，英文名Byte，1Byte = 8Bit = 1Char
地址：系统为了便于区分每一个字节而对他们逐一进行编号（编号唯一），称之为内存地址，简称地址。
基地址（首地址）
单字节数据：对于单字节数据，其地址就是其字节编号。举例：char a = 'A'；
多字节数据：对于多字节数据，其地址是所有字节中编号最小的那个，称为基地址，或者首地址。
指针 == 地址
指针的目的是为了进行寻址操作，找到对应的内存。
内存
虚拟内存：实际上是硬盘上的一块区域
物理内存：计算机中安装的硬件内存(比如：内存条) RAM：随机存储器，用于临时存储数据，读写速度快
虚拟内存 内存总大小：4G 内存单元：每个内存单元大小 节(byte) 内存单元总数：4*1024*1024*1024 内存块：地址空间连续的多个内存单元 地址：每个内存单元都有一个对应的地址，我们称之为内存地址，而地址我们通常使用十六进制表示。 寻址：通过地址找到对应的内存
取地址符
每一个变量都是一块内存，都可以通过取地址符
&获取其地址（基地址）
例如：
int a = 100;printf("整数变量a的地址：%p\n",&a); // 0x7ffd3f7d7894 64位系统下，地址是12位16进制整数char c = 'x';printf("字符变量c的地址：%p\n",&c); // 0x7ffd3f7d7853注意：
虽然不同的变量的尺寸是不同的，但是它们的地址的尺寸是一致的。
不同的地址虽然形式上看起来是一样的，但由于它们代表的内存尺寸和类型都不同，因此他们在逻辑上是需要严格区分。
为什么要引用指针
为函数修改实参提供支持。
为动态内存管理提供支持。
为动态数据结构（链表、队列、二叉搜索树）提供支持。
为内存访问提供了另一种途径。
变量指针与指针变量
指针的概念
内存单元与地址机制
内存单元划分
系统将内存划分为连续的基本存储单元，每个单元的容量为1字节（8 Bits）
每个内存单元 拥有唯一编号，称为内存单元（64位系统下，12位16进制表示：如：
0x7ffe382a8114）
变量的存储特性
变量根据数据类型占据不同数量的内存单元：
char类型占1字节（1个单元）int类型占4字节（4个单元）double类型占8字节（8个单元）
变量的基地址（首地址）是其首个内存单元的地址（首地址一般是这一组编号中最小的那个）
变量指针与指针变量
| 对比维度 | 变量指针 | 指针变量 |
|---|---|---|
| 本质 | 地址值（指针值），变量指针，其实就是变量的 首地址。本质是地址 | 存储地址的变量。本质是变量。 |
| 操作符 | &（取地址符） | *（指针声明符，解引用符，如：int *p） |
| 代码示例 | &a（获取变量a的地址） | int* p = &a; |
| 核心特性 | 不可修改（地址由系统分配） | 可修改指向（p = &b） |
指向
指针变量中存放谁的地址，就说明该指针变量指向谁。举例：
int a = 10; // 变量a，存放常量10int* p = &a; // 指针变量p，存放变量a的地址，此时我们可以说 指针变量p指向对象aint b = 20;p = &b; // 指针变量p指向对象b double c = 12;double *p1 = &c; 指针的尺寸
| 系统类型 | 指针尺寸 | 地址位数 | 十六进制显示长度 |
|---|---|---|---|
| 32位系统 | 4字节（long） | 32Bit | 8位（如：0x0804A000） |
| 64位系统 | 8字节（long） | 48Bit | 12位（如： 0x7FFDEADBEEF） |
小贴士：
Linux系统中打印地址时，最多显示12个十六进制数，为什么？
Linux64位操作系统中，一个内存地址占8个字节，一个字节8bit位，所以一个地址8*8=64bit位, 每4个bit可以表示1个十六进制数; 64个bit位用十六进制表示最多有16个数值位；
系统为了寻址方便，默认当前计算机系统没必要寻址64bit位，只寻址了48个bit位，所以用12个十六进制数表示一个地址。
二进制： 0100 1010 十六进制： 0x4A 4*16+10 = 74
注意： 在Linux64位操作系统中，指针类型的变量占8个字节的内存空间 在Linux32位操作系统中，指针类型的变量占4个字节的内存空间
指针的本质
变量指针：数据的“门牌号”（&a）
指针变量：存储门牌号的“笔记本”（int *p; 指针变量存储的地址所指向的对象的类型是int类型，不能说指针变量是int类型）
指向操作：通过门牌号访问数据（*p）
int a = 10;printf("%d\n", a); // 直接访问对象a的值int *p = &a;printf("%p\n", p); // 直接访问指针变量p的值，返回的是a的地址 p；访问指针变量，拿到的是地址值printf("%d\n", *p);// 间接访问对象a的值，*p，解引用，访问p指向对象的数据 *p：访问指针变量指向的对象，拿到的是对象的值内存数据的存取方式
在C语言中对内存数据（变量、数组元素等）的存取有两种方式：
直接访问
通过基本类型（整型、浮点型、字符型）的变量，访问这个变量代表的内存空间的数据。
通过数组元素的引用（下标），访问这个引用代表的内存空间的数据
// 基本类型的变量int a = 10 ; // 存printf("%d\n", a); // 取// 数组元素int arr[] = {11,22,33}; // 存arr[0] = 66; // 存printf("%d\n", arr[0]); // 取
间接访问
通过指针变量，间接的访问内存中的数据。
*：读作指针声明符或者 解引用符。如果*前面有数据类型，读取声明指针；如果*前面没有数据类型，读作解引用。案例：
/*************************************************************************> File Name: demo03.c> Author: 阮> Description: > Created Time: 2025年07月24日 星期四 14时24分54秒************************************************************************/#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[]){// 定义一个普通变量int a = 3;// 定义一个指针变量，并赋值（指针变量本身还是一个变量，只不过只能存放地址值）int *p = &a; // 这里的地址值一定要有其在内存中对应的空间// 访问变量a，直接访问printf("直接访问-%d\n", a); // 3// 访问变量a，通过指针变量p访问，间接访问printf("间接访问-%d\n", *p); // 3 *p 解引用 通过指针变量访问其指向的对象// 访问p，*p, &pprintf("p-指针变量的值：%p\n*p-指针变量的值指向的对象：%d\n&p-获取指针变量的地址：%p\n", p, *p, &p);// a的地址，a的值，p的地址return 0;}
指针变量的定义
语法：
// 写法1数据类型 *变量列表;// 写法2数据类型* 变量;
举例：
/*************************************************************************> File Name: demo04.c> Author: 阮> Description: > Created Time: 2025年07月24日 星期四 14时49分30秒************************************************************************/#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[]){// 普通变量int a; // 指针变量int *p1; // p1是指针变量int *p2,*p3; // p2,p3都是指针变量int* p5,p6; // p5是指针变量，p6是普通变量int* p4; // p4是指针变量int* p5,p6; // p5是指针变量，p6是普通变量int *p7,p8; // p7是指针变量，p8是普通变量return 0;}
注意：指针变量的值只能是8（32位系统）| 12（64位系统）位的十六进制整数。
注意：
① 虽然定义指针变量*a，是在变量名前加上*，但是实际变量名依然为a，而不是*a
② 使用指针变量间接访问内存数据时，指针变量必须要明确指向。（指向：指针变量存放谁的地址，就指向谁）
③ 如果想要借助指针变量间接访问指针变量保存的内存地址上的数据，可以使用指针变量前加*来间接返回访问。
/*************************************************************************> File Name: demo01.c> Author: 阮> Description: > Created Time: 2025年05月19日 星期三 09时39分08秒************************************************************************/#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[]){int i = 5, *p;p = &i; // 将i的地址赋值给指针变量pprintf("%lx,%p,%p\n",p,p,&p); // %p-p：访问的是p的值，也就是i的地址；%p-&p：访问的是p自身的地址printf("%d\n",*p);// 5*p = 10; // 间接的给p对应的地址上的数据空间赋值，也就是给变量i赋值 printf("%d,%d\n",*p,i);// 10,10return 0;}④ 指针变量只能指向同类型变量，借助指针变量访问内存，一次访问的内存大小是取决于指针变量的类型。
int a = 10; // 普通变量double b = 10; // 普通变量int *pa = &a; // 指针的类型 要和指向的对象的 类型一致double *pb = &b; // 这里的double不是指针的类型，是指针指向的对象的类型⑤ 指针变量在定义时可以初始化，这一点和普通变量一致。（指针变量本质上还是变量，只不过存放的是地址）
int a = 5; int *p = &a; // 定义变量的同时初始化printf("%d\n", *p); // 5int b;int *p1 = &b;printf("%d\n", *p1);// 随机值指针变量的使用
使用
指针变量的赋值
// 方式1int a, *p;p = &a; // 先定义，后赋值// 方式2int a1, *p1, *q1 = &a1; // 定义并初始化p1 = q1; // 变量的赋值，将q1的值赋值给p1，此时q1和p1都指向了a1操作指针变量的值
int a, *p , *q = &a;p = q; // 指针变量的赋值，将q的值赋值给了p，此时p，q都指向了aprintf("%p\n", p); // 访问p的值（也就是a的地址）操作指针变量指向的值
int a = 6, *q = &a, b = 25;*q = 10; // 赋值操作，修改q指向的a的值，此时 a = 10printf("%d,%d\n", *q, a); // 10,10q = &b; // 赋值操作，给指针变量q重新赋值，此时q指向bprintf("%d,%d\n", *q, a); // 25,10
指针运算符的使用
&：取地址运算符。&a是获取变量a的地址值。这个是变量指针。*：指针运算符、间接访问运算符，*p是指针变量p指向的对象的值。这个是指针变量。
案例
案例1
需求：通过指针变量访问整型变量
分析：
代码：
#include <stdio.h>int main(){int a = 3, b = 4, *p1 = &a, *p2 = &b;printf("a=%d,b=%d\n", *p1, *p2); // a=3,b=4return 0;}
案例2
需求：声明a,b两个变量，使用间接存取的方式实现数据的交换。
分析：
实现：指针指向改变，指向对象的值不变。
代码：
/*************************************************************************> File Name: demo05.c> Author: 阮> Description: > Created Time: 2025年07月24日 星期四 15时52分09秒************************************************************************/#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[]){int a = 3, b = 4, *p_a = &a, *p_b = &b;printf("交换前：a=%d-%d,b=%d-%d\n", a, *p_a, b, *p_b);// a=3-3,b=4-4// 指针的值交换，临时变量也是指针int *p_t = p_a;p_a = p_b; // p_a指向bp_b = p_t; // p_b指向aprintf("交换后：a=%d-%d,b=%d-%d\n", a, *p_a, b, *p_b);// a=3-4,b=4-3return 0;}总结：此时改变的只是指针的指向，原始变量a，b中数据并没有发生改变。
指针指向不变，指向对象的数据改变
代码：
/*************************************************************************> File Name: demo06.c> Author: 阮> Description: > Created Time: 2025年07月24日 星期四 16时00分28秒************************************************************************/#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[]){int a = 3, b = 4, *p_a = &a, *p_b = &b;printf("交换前：a=%d-%d,b=%d-%d\n", a, *p_a, b, *p_b);// a=3-3,b=4-4// 交换：指向不变，指向对象的值改变int temp = *p_a;*p_a = *p_b; // 将p_b指向对象b的数据赋值给p_a指向的对象a*p_b = temp; printf("交换后：a=%d-%d,b=%d-%d\n", a, *p_a, b, *p_b);// a=4-3,b=3-4return 0;}总结：此时改变的是原始变量，原始变量a，b中数据发生了改变。
案例3
需求：输入a,b两个整数，按先大后小的顺序输出a和b。
分析：
实现：指针指向改变，指向对象的值不变
代码：
/*************************************************************************> File Name: demo07.c> Author: 阮> Description: > Created Time: 2025年07月24日 星期四 16时14分17秒************************************************************************/#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[]){int a, b, *p_a = &a, *p_b = &b, *p_t;printf("请输入两个整数：\n");scanf("%d%d", &a, &b);if (a < b){p_t = p_a;p_a = p_b;p_b = p_t;}printf("按从大到小的顺序输出a,b的值：%d > %d\n", *p_a, *p_b);return 0;}实现：指针指向不变，指向对象的值改变
案例：
/*************************************************************************> File Name: demo07.c> Author: 阮> Description: > Created Time: 2025年07月24日 星期四 16时14分17秒************************************************************************/#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[]){int a, b, *p_a = &a, *p_b = &b, temp;printf("请输入两个整数：\n");scanf("%d%d", &a, &b);if (a < b){temp = *p_a;*p_a = *p_b;*p_b = temp;}printf("按从大到小的顺序输出a,b的值：%d > %d\n", *p_a, *p_b);return 0;}