（四）C语言零基础入门 --- C语言之入门课程

老规矩，在每节课上课之前，我们先来回顾一下上节课的内容，上节课我们讲了函数，数组，局部变量和全局变量，以及C语言中的存储类。

一、函数

函数如何定义？函数如何声明？声明的作用是什么？函数如何调用？函数的传值调用的执行机制又是什么？这些东西，希望大家能够全部理解。

二、数组

一维数组如何定义？二维数组如何定义？一维数组在内存的存储方式是怎样的？一维数组和二维数组如何初始化？怎么去调用一维数组和二维数组的元素？数组和函数结合，有什么用法？数组和指针结合又有什么用法？

三、存储类

C语言中存储类关键字有哪几个？auto，register，static，extern这几个存储类关键字又有什么作用？C语言的局部变量和全局变量的区别又是什么？函数的形式参数生命周期是什么范围？

以上就是我们上节课讲述的内容。今天我们接着讲剩下一部分，指针，函数指针和回调函数，字符串。

一、指针

很多初学者，总是觉得指针很难，难以理解，看到指针就觉得头痛。其实，如果真正理解了指针，你就会觉得，指针是个非常好用的工具，能帮助我们简化很多代码。今天，我们就来详细的讲一讲，指针是什么？

1.指针的概念

我们在之前已经讲过，计算机的内存存储，是由一个个存储器单元构成的，每个存储器单元能够存储8位数据，为了区分每个不同的存储器单元，所以我们给每个存储器都进行一个编号，大家还记得吗？这个编号就叫做地址，我们可以通过地址直接对某个或者某几个存储器单元进行读写过程。还有，我们在讲运算符一节时，我们跳过了两个运算符没有进行详细讲解，大家都还记得吗？哪两个运算符？大家回去看看就知道了，一个运算符是*，这个运算符用于在指定地址里取值出来，还有一个运算符是&，这个运算符用于取变量地址。

我们首先来介绍取地址运算符&和取地址值的运算符*,我们来看个例子：

#include <stdio.h>int main(void)
{int a = 1;printf("&a = %p\r\n",&a);printf("*(&a) = %d\r\n",a);return 0;
}

在这个例子中，我们定义了一个变量，名字叫做a，这个变量的类型是int类型。我们之前说过，定义变量的实质，就是在内存中寻找一块存放地址。我们用变量名，就能够轻易操控这块地址的内容。我们这里的变量a，它有一个在内存中存放的地址，我们怎么获取它到底存放在哪儿的呢？很明显，我们这里使用了一个&符号，这个符号就叫做取地址符号，用于取某个变量的存放地址。在下列输出中，很明显能看到，变量a存放的地址是0x000000000061FE1C，因为本人是64位操作系统，所以系统的地址是64位的，也就是八个字节。通过&运算符，我们就获得了某个变量存储的位置，也就是地址。我们再来看，在下面一句话中，我们使用了另一个运算符*，我们首先通过&运算符得到了a变量的地址，然后使用*运算符，得到了地址里的内容。由此可以看出，*运算符，叫做取值运算符，用于获取某个地址里的内容。这里我们的内容就是我们定义变量时的值。

好了，&运算符和*运算符我们现在已经讲完了。不是说讲指针吗？怎么还不讲呢？其实，我们已经讲完了，指针实际上就是内存地址，我们利用不同的地址，就能访问不同的内存空间。这就是指针的应用，通过物理地址的访问，对我们的变量进行读写。

2.指针变量

在之前，我们已经介绍了C语言中的一些内置变量，整形变量，浮点型变量，数组类型。今天我们又要拓展另外一种变量，叫做指针变量。众所周知，我们之前定义的变量，里面存储的都是实际的变量值；但是，指针变量在C语言中是一种特殊的存在，它保存的不是变量的值，而是变量的地址。也就是说，用指针变量，能够保存变量地址，我们就能用指针变量进行更灵活的操作。首先我们来讲一下指针变量的定义和使用，来看一个例子：

#include <stdio.h>int main(void) {int a = 100;int *p;p = &a;printf("&p = %p\r\n", &p);printf("p = %p\r\n", p);printf("*p = %d\r\n", *p);return 0;
}

在这个例子中，我们定义变量时，出现了一种新的定义方式: int *p，这种定义方式，就是用于定义指针变量。我们在指定变量类型后，添加一个*号，代表我们定义的这个变量为指针变量，指向的数据类型是你定义的类型。指针变量也有对应的数据类型，定义了类型之后，这个指针变量，只能指向相同类型的变量地址。不能让其指向其他类型的变量，否则编译器会报错。为什么不行，用一张图就能搞懂，如下图所示：

图中清晰的展示了为什么，使用指针变量指向不同类型是不允许的，指针变量应该指向对应类型的变量地址。

3.NULL指针

NULL指针又被称为空指针，说明指针现在不指向任何地方。为什么要有NULL指针呢？我们说了，我们在定义变量时候，必须要对变量进行初始化，除非你有十足的把握，保证定义变量的数据为你想要的数据。如果不对变量的值进行初始化，则变量的值是不可预测的，如果我们定义了一个指针，则指针的指向也是不可预测的，我们将其称为野指针。野指针，就是指向不定的指针变量，使用野指针有很大可能会造成程序的崩溃。所以，现在有个特殊的指针，就叫做NULL指针，即空指针，表示这个指针变量不指向任何地方，实际上，这个空指针的地址为0，也就是说，我们把地址为0的指针也称为空指针。NULL指针的出现，就是为了在你初始化的时候，如果不确定指针的指向，我们就把NULL指针赋予给它，防止后面的程序设计疏忽使用野指针，导致程序崩溃。下面是赋予NULL指针的一个例子：

int *p = NULL;

在这里，我们定义了一个p指针，指向int类型变量，初始化，我们让这个指针指向NULL，代表现在这个指针不指向任何地方，是个空指针。

4.指针变量的算术运算

我们定义的整形变量、浮点型变量，都可以进行加减乘除的运算，那指针变量可以进行算术运算吗？当然可以，但是指针变量的运算只有加减运算，没有其他的运算。我们来看看指针运算的例子：

#include <stdio.h>int main(void)
{int i = 0;int *p;int a[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};p = a;for(i=0;i<10;i++){printf("*p = %d\r\n",*p);p++;}return 0;
}

执行结果如下图所示

通过以上一个例子，充分展示了指针的加减运算，在上面的例子中，我们定义了一个指针p，其指向的类型为int类型，那么p一次所指向的是4字节内存空间。这里，初始化，我们让p指向int类型的数组a，那为什么可以直接使用p = a；语句呢？我们在这里解释一下，C语言中我们所定义的数组，其实也是一个指针，数组名其实就是一个指针，也就是一个地址，只不过数组名属于指针常量，一旦定义了数组后，这个数组指针的指向就是确定的，不能再发生改变。因此我们在这里可以直接将a(也就是数组名)赋值给对应类型的指针变量。也就是说，现在p指向a的第一个元素，在for循环中，每次打印出p指针指向地址的值，然后进行一次p++操作，也就是说，让我们的指针p指向下一个四字节地址，这样，每次指向一次p++操作后，p就指向a数组的下一个元素。我们使用p--操作就是指向数组上一个元素。这个就是指针的算术运算，只能进行加减运算，当然，不限于p++,我们还可以这样执行p += 9;也就是说，p指针现在的指向向后移动九个单位(这里的单位要根据数据类型决定)

5.指针数组

什么是数组？数组就是保存多个同一类型变量的数据类型，那指针数组又是什么呢？顾名思义，数组保存的数据类型是指针类型，我们把这种数组叫做指针数组。指针数组定义方式如下：

int* a[10];

这样我们就定义了一个数组，这个数组比较特殊，它保存的数据类型是指针类型的数据，这个指针类型指向的是int类型的变量。这个数组一共能够保存10个指针变量。

同样，指针数组也可以进行初始化，初始化的时候注意，要把对应的地址赋予给它才行。

6.函数的地址调用

我们之前说了，函数的参数执行机制，是在进入函数前，将参数进行拷贝一份，然后将代入的值给拷贝的参数。这种方式，叫做传值调用。我们这里的地址调用，其实就是将指针作为函数的参数。我们同样拿上次的两数交换的函数做例子：

#include <stdio.h>void swarp(int*,int*);int main(void)
{int a = 10,b = 20;printf("交换前: a = %d,b = %d\r\n",a,b);swarp(&a,&b);    printf("交换后: a = %d,b = %d\r\n",a,b);return 0;
}void swarp(int* a,int* b)
{int temp;temp = *a;*a = *b;*b = temp;}

上述代码执行结果如下图所示：

这次执行结果，怎么和我们上次讲的执行结果不一样呢？让我们来看看swarp函数是如何定义的，swarp函数，传入的参数是什么？是指针，也就是地址，我们将各个变量的地址传递进去。那函数中的运算，针对的都是指定地址里的数据进行运算。所以，在执行完之后，外部代入的变量，它们的地址是不变的，而在函数内，对应地址里的值已经发生了改变，这才达到了两个数交换的目的。这就是传值调用和地址调用的区别，请大家，务必搞清楚这一点。

同时，上述例子，也讲述了一种指针的用法，就是将指针作为函数的参数代入，接下来我们讲另一种指针的用法。

7.指针作为函数的返回值

指针也是一种数据类型，当然可以作为函数的返回值，我们来看看，一个函数如何返回一个指针变量出来。

int* function(void)
{int* p = NULL;return p;
}

这是一个简单的例子，如果想要返回指针，我们直接在返回的数据类型后加一个*就好，这里的*号为标识符号，表示返回的数据类型是指针类型的数据。这个函数返回了一个NULL指针。

8.函数指针与回调函数

指针在C语言的应用中及其广泛，原因之一也是因为C语言中有函数指针。那什么叫做函数指针呢？函数指针指的是，一个指针指向一个函数，我们调用这个指针的时候，会自动执行这个函数的内容。我们来看个函数指针的例子：

#include <stdio.h>int (*point_add)(int *, int *);
int add(int *, int *);int main(void) {int result, a, b;point_add = add;a = 10;b = 20;result = point_add(&a, &b );printf("result = %d\r\n", result);return 0;
}int add(int *a, int *b) {return *a + *b;
}

在这个例子中，我们编写了一个add加法函数,其两个参数均为int类型的指针，返回值为int类型的数据。但是，我们来看主函数，我们并没有用到add加法函数，而是用到了point_add函数，我们暂时先把它说成函数，我们先来看看结果。

结果等于a和b的和，同样执行的是加法运算，为什么呢？这是因为，我们在这里，定义了一个函数指针，point_add，这个指针指向了add函数，我们在调用这个指针的时候，就自动执行add函数中的内容。那这个指针指向的是什么呢？我们来看指向的函数的参数，两个都为int*类型，返回值为int类型。这个不正好与我们编写的add函数的参数和返回值都是一样的吗？的确是这样的，想要定义一个函数指针，首先需要确定，我们们需要这个指针指向哪个函数，把指向的函数的参数类型以及返回值类型都确定，然后按照如下格式声明

return_type (* name)(par_type,.....);

return_type为我们需要指向函数的返回值；

name为我们需要定义函数指针的名字；

par_type为函数的参数列表，一定要和指向的函数参数类型一一对应；

另外别忘了，在函数名字前加一个*符号,然后将*和名字一起用小括号括起来。

这样，我们就定义了一个函数指针，用于指向某个函数。

那么函数指针有什么用呢？我们来看一个简单的例子：

#include <stdio.h>float (*pointToType)(float, float );float add(float a, float b);
float decrease(float a, float b);
float multiply(float a, float b);
float divide(float a, float b);int main(void) {float input_a, input_b;char input_type;float result;printf("请按格式输入: 数字a,数字b,执行符号\r\n");scanf("%f,%f,%c", &input_a, &input_b, &input_type);if (input_type == '+') {pointToType = add;} else if (input_type == '-') {pointToType = decrease;} else if (input_type == '*') {pointToType = multiply;} else if (input_type == '/') {pointToType = divide;}result = pointToType(input_a, input_b);printf("result = %f\r\n", result);return 0;
}float add(float a, float b) {return a + b;
}float decrease(float a, float b) {return a - b;
}float multiply(float a, float b) {return a * b;
}float divide(float a, float b) {if (b == (0.0f)) {return 0;}return a / b;
}

这个例子，充分说明了，函数指针的用处，在这个例子中，虽然我们只调用了一个函数指针，但是函数指针的指向是可以改变的，我们可以在程序中，随意改变函数指针的指向，从而达到一个函数名就能执行不同的逻辑的目的。这在C语言中是可以相当灵活的，因为我们不再拘泥于，逻辑代码写完后，所有的函数执行代码都定死了，我们可以通过函数指针，灵活的切换函数的执行代码。以下是我们的执行结果。

另外，函数指针和普通指针一样，可以当作函数的参数使用。我们举一个例子

void function(int (*f)(int,int))
{}

这个函数中，我们只有一个参数,那就是一个函数指针，参数名叫做f，指针指向的是一个由两个int类型参数和int类型返回值的函数。我们把这种用法，叫做回调函数调用，就是说，我们在另一个函数中，调用了函数指针参数指向的函数，回调函数的使用，在嵌入式开发应用及其广阔。请务必掌握函数指针的用法。

二、字符串

字符串的用法相对来说比较简单，大家可以看C 字符串 | 菜鸟教程 (runoob.com)自行理解。字符串，实际上就是一个字符型数组。

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