内容提要
- 函数
- 变量的作用域
- 变量的生命周期
- 指针
- 预备知识
- 变量指针与指针变量
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
-
解释：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：
cint 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 快作用域 随机值，需要手动赋初值 举例：
c//a,c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就是函数定义的变量（局部变量） int z = a + b; return 0; } 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：
1.利用全局变量可以实现一个函数对外输1.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。
2.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:
1.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。
2.过多的全局变量会引起程序的混乱，操作程序结果错误。
3.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。
4.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）
c
int a = 10; //全局变量 全局作用域
int main()
{
int a = 10; //局部变量 函数作用域
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
}
printf("%d\n", a); // 20 就近原则
}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：
c
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
autoauto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)。auto也是局部变量默认的存储类型。
cint 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; //一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中的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
c#include "demo01.h" int fun_a = 10; int fun1(){..}demo02.c
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）
cfor(register int i = 0; i < 10; i++) { ... }
面试题
static关键字的作用
1.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。
2.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集用（私有化）;
3.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，exter是默认的，可以不写(区分编译环境)，也就是说本质上我们缩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
预备指示
内存地址
-
字节：字节是内存的容量单位，英文名Byte, 1Byte = 8 Bits
-
地址：系统为了便于区分灭一个字节而对他们逐一进行的编号（编号唯一），称为内存地址，简称地址。
基地址（首地址）
-
单字节数据：对于单字节数据而言，其地址就是其字节编号。举例：char a = 'A'
-
多字节数据：对于多字节数据而言，其地址就是所有字节中编号最小的那个，称为基地址（首地址）
取址符
-
每个变量都是一块内存，都可以通过取地址符
&获取其地址。 -
例如
cint a = 100; printf("整型变量a的地址：%p\n", &a); //0x7ffe382a8114 64位系统 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); //0x7ffdf5482af3 -
注意：
- 虽然不同的变量的尺寸是不同的，但是他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。
为什么要修改指针
- 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。
变量指针的指针变量
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 （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的数量的内存单元：
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）
- 变量根据数据类型占据不同的数量的内存单元：
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（指指针），变量指针，其实就是变量的首地址 | 存储地址的变量 |
| 操作符 | &（取地址符） |
*（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了谁。
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（0x0804A000） |
| 64位系统 | 8字节（long） | 48Bit | 12位（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;）（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）
c
int a = 10;
printf("%d\n", a); //直接访问a的值
int *p = &a;
printf("%p\n", p); //直接访问p的值，p的值是a的地址
printf("%d\n", *p); //访问p指向的a的值，其实就是间接访问a的值内存数据的存取方式
在C语言中对内存数据（变量、数据元素等）的存取有两种方式：
直接存取
-
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
c//基本类型变量 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
间接存取
-
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，读作**声明指针；**如果*前没有数据类型，读作解引用。
案例
c
int main()
{
//定义一个普通变量
int a = 3;
//定义一个指针变量，并附值（指针变量本质上还是一个变量，只不过存储的数据是其他变量的地址）
int* p = &a; //这里的地址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);
//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); //*p 解引用 用过指针变量访问其指向的对象
//访问变量p，p存储的是变量a的值，所以p的值是一个地址
printf("地址访问-%p，%p，%p\n", p, &p, &a); // a的地址 p的地址 a的地址
return 0;
}指针变量的定义
语法：
c
数据类型 *变量列表;举例：
c
int a; // 普通变量，拥有真实的数据存储空间
//正确写法
int *p1；
int *p2；
int *p3，*p4；
//错误写法
int* p_5,p_6;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。
c
#include <stdio.h>
int main()
{
int i=5，*p;
p=&i; //将i的地址赋值给指针变量p
printf("%x,%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);// 10,10
return 0;
}④指针变量只能指向同类型的变量，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。
c
int a = 10;
int **p = &a; //这里的int是指针比变量p指向的对象啊的数据类型，不是p的类型⑤指针变量在定义时间可以初始化，这一点和普通变量一致（指针变量本质上还是变量）。
c
int a = 5;
int *p = &a; //定义指针变量的同时初始化
printf("%d\n", *p); //5
int b;
int *p1 = &b; //指针初始化的时候，不需要关注指向的对象有没有赋值
printf("%d\n", *p1); //随机值 指针变量的使用
使用
-
指针变量的赋值
c//方式1 int a, *p; p = &a; //先定义，后赋值 //方式2 int a1, *p1, *q1 = &a1; //定义未初始化 p1 = q1; //变量的赋值，将q1的值赋给p1，此时p1和q1都指向了a1 -
操作指针变量的值
cint a, *p, *q = &a; p = q; //变量的赋值，将q的值赋给p，此时p和q都指向了a printf("%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
cint a = 6, *q = &a, b = 25; *q = 10; //赋值操作，修改q指向的a的值 printf("%d,%d\n", *q, a); //10 , 10 q = &b; //赋值操作，给指针变量p重新赋值，此时p指向b printf("%d,%d\n", *q, a); //25 , 10
指针运算符的使用
&:取地址符。&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
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需求：通过指针变量访问整型变量
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分析：
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代码：
c#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=4 return 0； }
案例2
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需求：声明啊a,b两个变量，使用间接存取的方式实现数据的交换。
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分析：
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指针指向改变，指向对象的值不变
cint main() { int a = 3, b = 4, *p_a = &a, *p_b = &b, *p_t; printf("交换前：%d,%d,%d,%d\n",*p_a,*p_b,a,b); //交换前：3,4,3,4 //交换指针指向 p_t = p_a; p_a = p_b; //p_a指向b --- 4 p_b = p_t; // p_b指向a --- 3 printf("交换后：%d,%d,%d,%d\n",*p_a, *p_b, a, b); //交换后：4,3,3,4 return 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
cint main() { int a = 3, b = 4, *p_a = &a, *p_b = &b, temp; printf("交换前：%d,%d,%d,%d\n",*p_a,*p_b,a,b); //交换前：3,4,3,4 //交换指针指向 temp = *p_a; *p_a = *p_b; //*p_a = 3 -----> *p_a = 4 *p_b = temp; // *p_b = 4 -----> *p_b = 3 printf("交换后：%d,%d,%d,%d\n",*p_a, *p_b, a, b); //交换后：4,3,3,4 return 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
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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
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代码：指针指向改变，指向对象的值不变
cint main() { inta=3,b=5,*pa=&a,*pb= &b, *p t; if(a < b) { p_t= p_a; // p_t指向a P_a= p_b; // p_a指向b p_b= p_t; // p_b指向a } printf("按从下到大的顺序输出a,b的值:%d > %d\n"，*p_a，*p_b); return 0; }