零基础开胃菜 - C语言中文网 (biancheng.net)
3. 变量
5. 逻辑
6. 数组
6.1 简介
在《C语言数据输出大汇总以及轻量进阶》一节中我们举了一个例子，是输出一个 4×4 的整数矩阵，代码如下：
1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
3. int main()
4. {
5. int a1=20, a2=345, a3=700, a4=22;
6. int b1=56720, b2=9999, b3=20098, b4=2;
7. int c1=233, c2=205, c3=1, c4=6666;
8. int d1=34, d2=0, d3=23, d4=23006783;
10. printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", a1, a2, a3, a4);
11. printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", b1, b2, b3, b4);
12. printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", c1, c2, c3, c4);
13. printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", d1, d2, d3, d4);
15. system("pause");
16. return 0;
17. }
运行结果：
20 345 700 22
56720 9999 20098 2
233 205 1 6666
34 0 23 23006783
矩阵共有 16 个整数，我们为每个整数定义了一个变量，也就是 16 个变量。那么，为了减少变量的数量，让开发更有效率，能不能为多个数据定义一个变量呢？比如，把每一行的整数放在一个变量里面，或者把 16 个整数全部都放在一个变量里面。答案当然是肯定的，办法就是使用数组（Array）。
总结：数组就是多个同一变量类型构成的有序变量，常见的字符串变量全称应该叫做字符串数组变量。其实质是由多个单字符变量组成的一个排列，在内存空间上看：就是把单个字符变量（元素）地址从左到右依次排列在内存空间上，并且给这个字符串数组（集合）分配了一个内存地址，这样你既能够访问大的整体也能够访问这个整体中的元素了。之所以要访问，那是因为访问是读取和修改值的前提。
6.2 概念和定义
我们知道，要想把数据放入内存，必须先要分配内存空间。放入4个整数，就得分配4个int类型的内存空间：
int a[4];
这样，就在内存中分配了4个int类型的内存空间，共 4×4=16 个字节，并为它们起了一个名字，叫a。
我们把这样的一组数据的集合称为数组（Array），它所包含的每一个数据叫做数组元素（Element），所包含的数据的个数称为数组长度（Length），例如int a[4];就定义了一个长度为4的整型数组，名字是a。
数组中的每个元素都有一个序号，这个序号从0开始，而不是从我们熟悉的1开始，称为下标（Index）。使用数组元素时，指明下标即可，形式为：
arrayName[index]
arrayName 为数组名称，index 为下标。例如，a[0] 表示第0个元素，a[3] 表示第3个元素。
接下来我们就把第一行的4个整数放入数组：
a[0]=20;
a[1]=345;
a[2]=700;
a[3]=22;
这里的0、1、2、3就是数组下标，a[0]、a[1]、a[2]、a[3] 就是数组元素。
在学习过程中，我们经常会使用循环结构将数据放入数组中（也就是为数组元素逐个赋值），然后再使用循环结构输出（也就是依次读取数组元素的值），下面我们就来演示一下如何将 110 这十个数字放入数组中：
1. #include <stdio.h>
2. int main(){
3. int nums[10];
4. int i;
6. //将1~10放入数组中
7. for(i=0; i<10; i++){
8. nums[i] = (i+1);
9. }
11. //依次输出数组元素
12. for(i=0; i<10; i++){
13. printf("%d ", nums[i]);
14. }
16. return 0;
17. }
运行结果：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
变量 i 既是数组下标，也是循环条件；将数组下标作为循环条件，达到最后一个元素时就结束循环。数组 nums 的最大下标是 9，也就是不能超过 10，所以我们规定循环的条件是 i<10，一旦 i 达到 10 就得结束循环。
更改上面的代码，让用户输入 10 个数字并放入数组中：
1. #include <stdio.h>
2. int main(){
3. int nums[10];
4. int i;
6. //从控制台读取用户输入
7. for(i=0; i<10; i++){
8. scanf("%d", &nums[i]); //注意取地址符 &，不要遗忘哦
9. }
11. //依次输出数组元素
12. for(i=0; i<10; i++){
13. printf("%d ", nums[i]);
14. }
16. return 0;
17. }
运行结果：
22 18 928 5 4 82 30 10 666 888↙
22 18 928 5 4 82 30 10 666 888
第 8 行代码中，scanf() 读取数据时需要一个地址（地址用来指明数据的存储位置），而 nums 表示一个具体的数组元素，所以我们要在前边加 & 来获取地址。
最后我们来总结一下数组的定义方式：
dataType arrayName[length];
dataType 为数据类型，arrayName 为数组名称，length 为数组长度。例如：
1. float m[12]; //定义一个长度为 12 的浮点型数组
2. char ch[9]; //定义一个长度为 9 的字符型数组
需要注意的是：
1) 数组中每个元素的数据类型必须相同，对于int a[4];，每个元素都必须为 int。
2) 数组长度 length 最好是整数或者常量表达式，例如 10、204 等，这样在所有编译器下都能运行通过；如果 length 中包含了变量，例如 n、4m 等，在某些编译器下就会报错，我们将在《C语言变长数组：使用变量指明数组的长度》一节专门讨论这点。
3) 访问数组元素时，下标的取值范围为 0 ≤ index < length，过大或过小都会越界，导致数组溢出，发生不可预测的情况，我们将在《C语言数组的越界和溢出》一节重点讨论，请大家务必要引起注意。
6.3 特性
6.3.1 内存连续
数组是一个整体，它的内存是连续的；也就是说，数组元素之间是相互挨着的，彼此之间没有一点点缝隙。下图演示了int a[4];在内存中的存储情形：
「数组内存是连续的」这一点很重要，所以我使用了一个大标题来强调。连续的内存为指针操作（通过指针来访问数组元素）和内存处理（整块内存的复制、写入等）提供了便利，这使得数组可以作为缓存（临时存储数据的一块内存）使用。大家暂时可能不理解这句话是什么意思，等后边学了指针和内存自然就明白了。
6.4 操作
6.4.1 定义
定义一个数组首先得明确一件事，你想要一个什么类型的数组，因为数组是连续元素构成的集合，考虑组建这个大的集合首先我们要考虑小的元素是什么样子的。其次我们再来考虑要多少个元素、这些元素按照什么样的方式排布（一维、二维...）
例：int a[4]中的int表示每一个小元素（数组元素）的类型，这些小元素决定了这个大集合（数组）的类型，[4]表示这个大集合（数组）有四个元素（数组元素）。
6.4.2 赋值
上面的代码是先定义数组再给数组赋值，我们也可以在定义数组的同时赋值，例如：
int a[4] = {20, 345, 700, 22};
数组元素的值由{ }包围，各个值之间以,分隔。
对于数组的初始化需要注意以下几点：
1) 可以只给部分元素赋值。当{ }中值的个数少于元素个数时，只给前面部分元素赋值。例如：
int a[10]={12, 19, 22 , 993, 344};
表示只给 a[0]a[4] 5个元素赋值，而后面 5 个元素自动初始化为 0。
当赋值的元素少于数组总体元素的时候，剩余的元素自动初始化为 0：
- 对于short、int、long，就是整数 0；
- 对于char，就是字符 '\0'；
- 对于float、double，就是小数 0.0。
我们可以通过下面的形式将数组的所有元素初始化为 0：
int nums[10] = {0};
char str[10] = {0};
float scores[10] = {0.0};
由于剩余的元素会自动初始化为 0，所以只需要给第 0 个元素赋值为 0 即可。
2) 只能给元素逐个赋值，不能给数组整体赋值。例如给 10 个元素全部赋值为 1，只能写作：
int a[10] = {1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1};
而不能写作：
int a[10] = 1;
3) 如给全部元素赋值，那么在定义数组时可以不给出数组长度。例如：
int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
等价于
int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
最后，我们借助数组来输出一个 4×4 的矩阵：
1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4. int a[4] = {20, 345, 700, 22};
5. int b[4] = {56720, 9999, 20098, 2};
6. int c[4] = {233, 205, 1, 6666};
7. int d[4] = {34, 0, 23, 23006783};
9. printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", a[0], a[1], a[2], a[3]);
10. printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", b[0], b[1], b[2], b[3]);
11. printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", c[0], c[1], c[2], c[3]);
12. printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", d[0], d[1], d[2], d[3]);
14. return 0;
15. }
6.4.3 修改
6.4.4 转化
注意：原生库函数中是没有类似于强制把整形数组转换成字符串的函数的，原因见链接
7. 函数
7.1 简介
7.1.1 引例
从表面上看，函数在使用时必须带上括号，有必要的话还要传递参数，函数的执行结果也可以赋值给其它变量。例如，strcmp() 是一个用来比较字符串大小的函数，它的用法如下：
1. #include <stdio.h>
2. #include <string.h>
3. int main(){
4. char str1[] = "http://c.biancheng.net";
5. char str2[] = "http://www.baidu.com";
6. //比较两个字符串大小
7. int result = strcmp(str1, str2);
8. printf("str1 - str2 = %d\n", result);
10. return 0;
11. }
str1 和 str2 是传递给 strcmp() 的参数，strcmp() 的处理结果赋值给了变量 result。
我们不妨设想一下，如果没有 strcmp() 函数，要想比较两个字符串的大小该怎么写呢？请看下面的代码：
1. #include <stdio.h>
2. #include <string.h>
3. int main(){
4. char str1[] = "http://c.biancheng.net";
5. char str2[] = "http://www.baidu.com";
6. int result, i;
7. //比较两个字符串大小
8. for(i=0; (result = str1[i] - str2[i]) == 0; i++){
9. if(str1[i] == '\0' || str2[i] == '\0'){
10. break;
11. }
12. }
14. printf("str1 - str2 = %d\n", result);
15. return 0;
16. }
比较字符串大小是常用的功能，一个程序可能会用到很多次，如果每次都写这样一段重复的代码，不但费时费力、容易出错，而且交给别人时也很麻烦，所以C语言提供了一个功能，允许我们将常用的代码以固定的格式封装（包装）成一个独立的模块，只要知道这个模块的名字就可以重复使用它，这个模块就叫做函数（Function）。
函数的本质是一段可以重复使用的代码，这段代码被提前编写好了，放到了指定的文件中，使用时直接调取即可。下面我们就来演示一下如何封装 strcmp() 这个函数。
1. #include <stdio.h>
3. //将比较字符串大小的代码封装成函数，并命名为strcmp_alias
4. int strcmp_alias(char *s1, char *s2){
5. int i, result;
6. for(i=0; (result = s1[i] - s2[i]) == 0; i++){
7. if(s1[i] == '\0' || s2[i] == '\0'){
8. break;
9. }
10. }
12. return result;
13. }
15. int main(){
16. char str1[] = "http://c.biancheng.net";
17. char str2[] = "http://www.baidu.com";
18. char str3[] = "http://data.biancheng.net";
19. //重复使用strcmp_alias()函数
20. int result_1_2 = strcmp_alias(str1, str2);
21. int result_1_3 = strcmp_alias(str1, str3);
22. printf("str1 - str2 = %d\n", result_1_2);
23. printf("str1 - str3 = %d\n", result_1_3);
25. return 0;
26. }
为了避免与原有的 strcmp 产生命名冲突，我将新函数命名为 strcmp_alias。
这是我们自己编写的函数，放在了当前源文件中（函数封装和函数使用在同一个源文件中），所以不需要引入头文件；而C语言自带的 strcmp() 放在了其它的源文件中（函数封装和函数使用不在同一个源文件中），并在 string.h 头文件中告诉我们如何使用，所以我们必须引入 string.h 头文件。
我们自己编写的 strcmp_alias() 和原有的 strcmp() 在功能和格式上都是一样的，只是存放的位置不同，所以一个需要引入头文件，一个不需要引入。
本章我们重点讲解的内容就是如何将一段代码封装成函数，以及封装以后如何使用。
7.1.2 参数
函数的一个明显特征就是使用时带括号( )，有必要的话，括号中还要包含数据或变量，称为参数（Parameter）。参数是函数需要处理的数据，例如：
strlen(str1)用来计算字符串的长度，str1就是参数。puts("C语言中文网")用来输出字符串，"C语言中文网"就是参数。
7.1.3 返回值
既然函数可以处理数据，那就有必要将处理结果告诉我们，所以很多函数都有返回值（Return Value）。所谓返回值，就是函数的执行结果。例如：
char str1[] = "C Language";
int len = strlen(str1);
strlen() 的处理结果是字符串 str1 的长度，是一个整数，我们通过 len 变量来接收。
函数返回值有固定的数据类型（int、char、float等），用来接收返回值的变量类型要一致。
7.1.4 种类
7.1.4.1 库函数
C语言在发布时已经为我们封装好了很多函数，它们被分门别类地放到了不同的头文件中（暂时先这样认为），使用函数时引入对应的头文件即可。这些函数都是专家编写的，执行效率极高，并且考虑到了各种边界情况，各位读者请放心使用。
C语言自带的函数称为库函数（Library Function）。库（Library）是编程中的一个基本概念，可以简单地认为它是一系列函数的集合，在磁盘上往往是一个文件夹。C语言自带的库称为标准库（Standard Library），其他公司或个人开发的库称为第三方库（Third-Party Library）。
7.1.4.2 自定义函数
除了库函数，我们还可以编写自己的函数，拓展程序的功能。自己编写的函数称为自定义函数。自定义函数和库函数在编写和使用方式上完全相同，只是由不同的机构来编写。
与数学中的函数关联
美国人将函数称为“Function”。Function 除了有“函数”的意思，还有“功能”的意思，中国人将 Function 译为“函数”而不是“功能”，是因为C语言中的函数和数学中的函数在使用形式上有些类似，例如：
- C语言中有 length = strlen(str)
- 数学中有 y = f(x)
你看它们是何其相似，都是通过一定的操作或规则，由一份数据得到另一份数据。
不过从本质上看，将 Function 理解为“功能”或许更恰当，C语言中的函数往往是独立地实现了某项功能。一个程序由多个函数组成，可以理解为「一个程序由多个小的功能叠加而成」。
本教程重在实践，不咬文嚼字，不死扣概念，大家理解即可，不必在此深究。
7.2 函数定义
函数是一段可以重复使用的代码，用来独立地完成某个功能，它可以接收用户传递的数据，也可以不接收。接收用户数据的函数在定义时要指明参数，不接收用户数据的不需要指明，根据这一点可以将函数分为有参函数和无参函数。
将代码段封装成函数的过程叫做函数定义。
7.2.1 无参函数的定义
如果函数不接收用户传递的数据，那么定义时可以不带参数。如下所示：
dataType functionName(){
//body
}
- dataType 是返回值类型，它可以是C语言中的任意数据类型，例如 int、float、char 等。
- functionName 是函数名，它是标识符的一种，命名规则和标识符相同。函数名后面的括号
( )不能少。
- body 是函数体，它是函数需要执行的代码，是函数的主体部分。即使只有一个语句，函数体也要由
{ }包围。
- 如果有返回值，在函数体中使用 return 语句返回。return 出来的数据的类型要和 dataType 一样。
例如，定义一个函数，计算从 1 加到 100 的结果：
1. int sum(){
2. int i, sum=0;
3. [for](https://c.biancheng.net/view/1811.html)(i=1; i<=100; i++){
4. sum+=i;
5. }
6. return sum;
7. }
累加结果保存在变量sum中，最后通过return语句返回。sum 是 int 型，返回值也是 int 类型，它们一一对应。
return是C语言中的一个关键字，只能用在函数中，用来返回处理结果。
将上面的代码补充完整：
1. #include <stdio.h>
3. int sum(){
4. int i, sum=0;
5. for(i=1; i<=100; i++){
6. sum+=i;
7. }
8. return sum;
9. }
11. int main(){
12. int a = sum();
13. printf("The sum is %d\n", a);
14. return 0;
15. }
运行结果：
The sum is 5050
函数不能嵌套定义，main 也是一个函数定义，所以要将 sum 放在 main 外面。函数必须先定义后使用，所以 sum 要放在 main 前面。
注意：main 是函数定义，不是函数调用。当可执行文件加载到内存后，系统从 main 函数开始执行，也就是说，系统会调用我们定义的 main 函数。
7.2.2 无返回值函数定义
有的函数不需要返回值，或者返回值类型不确定（很少见），那么可以用 void 表示，例如：
1. void hello(){
2. printf ("Hello,world \n");
3. //没有返回值就不需要 return 语句
4. }
void是C语言中的一个关键字，表示“空类型”或“无类型”，绝大部分情况下也就意味着没有 return 语句。
7.2.3 有参函数的定义
如果函数需要接收用户传递的数据，那么定义时就要带上参数。如下所示：
dataType functionName( dataType1 param1, dataType2 param2 ... ){
//body
}
dataType1 param1, dataType2 param2 ...是参数列表。函数可以只有一个参数，也可以有多个，多个参数之间由,分隔。参数本质上也是变量，定义时要指明类型和名称。与无参函数的定义相比，有参函数的定义仅仅是多了一个参数列表。
数据通过参数传递到函数内部进行处理，处理完成以后再通过返回值告知函数外部。
更改上面的例子，计算从 m 加到 n 的结果：
1. int sum(int m, int n){
2. int i, sum=0;
3. for(i=m; i<=n; i++){
4. sum+=i;
5. }
6. return sum;
7. }
参数列表中给出的参数可以在函数体中使用，使用方式和普通变量一样。
调用 sum() 函数时，需要给它传递两份数据，一份传递给 m，一份传递给 n。你可以直接传递整数，例如：
int result = sum(1, 100); //1传递给m，100传递给n
也可以传递变量：
int begin = 4;
int end = 86;
int result = sum(begin, end); //begin传递给m，end传递给n
也可以整数和变量一起传递：
int num = 33;
int result = sum(num, 80); //num传递给m，80传递给n
函数定义时给出的参数称为形式参数，简称形参；函数调用时给出的参数（也就是传递的数据）称为实际参数，简称实参。函数调用时，将实参的值传递给形参，相当于一次赋值操作。
原则上讲，实参的类型和数目要与形参保持一致。如果能够进行自动类型转换，或者进行了强制类型转换，那么实参类型也可以不同于形参类型，例如将 int 类型的实参传递给 float 类型的形参就会发生自动类型转换。
将上面的代码补充完整：
1. #include <stdio.h>
3. int sum(int m, int n){
4. int i, sum=0;
5. for(i=m; i<=n; i++){
6. sum+=i;
7. }
8. return sum;
9. }
11. int main(){
12. int begin = 5, end = 86;
13. int result = sum(begin, end);
14. printf("The sum from %d to %d is %d\n", begin, end, result);
15. return 0;
16. }
运行结果：
The sum from 5 to 86 is 3731
定义 sum() 时，参数 m、n 的值都是未知的；调用 sum() 时，将 begin、end 的值分别传递给 m、n，这和给变量赋值的过程是一样的，它等价于：
m = begin;
n = end;
7.2.4 嵌套定义非法
强调一点，C语言不允许函数嵌套定义；也就是说，不能在一个函数中定义另外一个函数，必须在所有函数之外定义另外一个函数。main() 也是一个函数定义，也不能在 main() 函数内部定义新函数。
下面的例子是错误的：
1. #include <stdio.h>
3. void func1(){
4. printf("http://c.biancheng.net");
6. void func2(){
7. printf("C语言小白变怪兽");
8. }
9. }
11. int main(){
12. func1();
13. return 0;
14. }
有些初学者认为，在 func1() 内部定义 func2()，那么调用 func1() 时也就调用了 func2()，这是错误的。
正确的写法应该是这样的：
1. #include <stdio.h>
3. void func2(){
4. printf("C语言小白变怪兽");
5. }
7. void func1(){
8. printf("http://c.biancheng.net");
9. func2();
10. }
12. int main(){
13. func1();
14. return 0;
15. }
func1()、func2()、main() 三个函数是平行的，谁也不能位于谁的内部，要想达到「调用 func1() 时也调用 func2()」的目的，必须将 func2() 定义在 func1() 外面，并在 func1() 内部调用 func2()。
7.3 形参和实参
如果把函数比喻成一台机器，那么参数就是原材料，返回值就是最终产品；从一定程度上讲，函数的作用就是根据不同的参数产生不同的返回值。
这一节我们先来讲解C语言函数的参数，下一节再讲解C语言函数的返回值。
C语言函数的参数会出现在两个地方，分别是函数定义处和函数调用处，这两个地方的参数是有区别的。
7.3.1 形参
在函数定义中出现的参数可以看做是一个占位符，它没有数据，只能等到函数被调用时接收传递进来的数据，所以称为形式参数，简称形参。
7.3.2 实参
函数被调用时给出的参数包含了实实在在的数据，会被函数内部的代码使用，所以称为实际参数，简称实参。
形参和实参的功能是传递数据，发生函数调用时，实参的值会传递给形参。
7.3.3 区分
1) 形参变量只有在函数被调用时才会分配内存，调用结束后，立刻释放内存，所以形参变量只有在函数内部有效，不能在函数外部使用。
2) 实参可以是常量、变量、表达式、函数等，无论实参是何种类型的数据，在进行函数调用时，它们都必须有确定的值，以便把这些值传送给形参，所以应该提前用赋值、输入等办法使实参获得确定值。
3) 实参和形参在数量上、类型上、顺序上必须严格一致，否则会发生“类型不匹配”的错误。当然，如果能够进行自动类型转换，或者进行了强制类型转换，那么实参类型也可以不同于形参类型。
4) 函数调用中发生的数据传递是单向的，只能把实参的值传递给形参，而不能把形参的值反向地传递给实参；换句话说，一旦完成数据的传递，实参和形参就再也没有瓜葛了，所以，在函数调用过程中，形参的值发生改变并不会影响实参(除非传递的是实参数的内存地址，改变了实参变量的地址指向)。
请看下面的例子：
1. #include <stdio.h>
3. //计算从m加到n的值
4. int sum(int m, int n) {
5. int i;
6. for(i = m+1; i <= n; ++i)
7. {
8. m += i;
9. }
10. return m;
11. }
12. int main() {
13. int a, b, total;
14. printf("Input two numbers: ");
15. scanf("%d %d", &a, &b);
16. total = sum(a, b);
17. printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
18. printf("total=%d\n", total);
19. return 0;
20. }
运行结果：
Input two numbers: 1 100↙
a=1, b=100
total=5050
在这段代码中，函数定义处的 m、n 是形参，函数调用处的 a、b 是实参。通过 scanf() 可以读取用户输入的数据，并赋值给 a、b，在调用 sum() 函数时，这份数据会传递给形参 m、n。
从运行情况看，输入 a 值为 1，即实参 a 的值为 1，把这个值传递给函数 sum() 后，形参 m 的初始值也为 1，在函数执行过程中，形参 m 的值变为 5050。函数运行结束后，输出实参 a 的值仍为 1，可见实参的值不会随形参的变化而变化。
以上调用 sum() 时是将变量作为函数实参，除此以外，你也可以将常量、表达式、函数返回值作为实参，如下所示：
1. total = sum(10, 98); //将常量作为实参
2. total = sum(a+10, b-3); //将表达式作为实参
3. total = sum( pow(2,2), abs(-100) ); //将函数返回值作为实参
5) 形参和实参虽然可以同名，但它们之间是相互独立的，互不影响，因为实参在函数外部有效，而形参在函数内部有效。
更改上面的代码，让实参和形参同名：
1. #include <stdio.h>
3. //计算从m加到n的值
4. int sum(int m, int n) {
5. int i;
6. for (i = m + 1; i <= n; ++i) {
7. m += i;
8. }
9. return m;
10. }
12. int main() {
13. int m, n, total;
14. printf("Input two numbers: ");
15. scanf("%d %d", &m, &n);
16. total = sum(m, n);
17. printf("m=%d, n=%d\n", m, n);
18. printf("total=%d\n", total);
20. return 0;
21. }
运行结果：
Input two numbers: 1 100
m=1, n=100
total=5050
调用 sum() 函数后，函数内部的形参 m 的值已经发生了变化，而函数外部的实参 m 的值依然保持不变，可见它们是相互独立的两个变量，除了传递参数的一瞬间，其它时候是没有瓜葛的。
8. 结构体
9. 指针
9.1 简介
计算机中所有的数据都必须放在内存中，不同类型的数据占用的字节数不一样，例如 int 占用 4 个字节，char 占用 1 个字节。为了正确地访问这些数据，必须为每个字节都编上号码，就像门牌号、身份证号一样，每个字节的编号是唯一的，根据编号可以准确地找到某个字节。
下图是 4G 内存中每个字节的编号（以十六进制表示）：
我们将内存中字节的编号称为地址（Address）或指针（Pointer）。地址从 0 开始依次增加，对于 32 位环境，程序能够使用的内存为 4GB，最小的地址为 0，最大的地址为 0XFFFFFFFF。
下面的代码演示了如何输出一个地址：
1. #include <stdio.h>
3. int main(){
4. int a = 100;
5. char str[20] = "c.biancheng.net";
6. printf("%#X, %#X\n", &a, str);
7. return 0;
8. }
运行结果：
0X28FF3C, 0X28FF10
%#X表示以十六进制形式输出，并附带前缀0X。a 是一个变量，用来存放整数，需要在前面加&来获得它的地址；str 本身就表示字符串的首地址，不需要加&。
C语言中有一个控制符%p，专门用来以十六进制形式输出地址，不过 %p 的输出格式并不统一，有的编译器带0x前缀，有的不带，所以此处我们并没有采用。
为什么会产生这种现象？从计算机的角度来讲，一切编程操作都是地址操作
C语言用变量来存储数据，用函数来定义一段可以重复使用的代码，它们最终都要放到内存中才能供 CPU 使用。
数据和代码都以二进制的形式存储在内存中，计算机无法从格式上区分某块内存到底存储的是数据还是代码。当程序被加载到内存后，操作系统会给不同的内存块指定不同的权限，拥有读取和执行权限的内存块就是代码，而拥有读取和写入权限（也可能只有读取权限）的内存块就是数据。
CPU 只能通过地址来取得内存中的代码和数据，程序在执行过程中会告知 CPU 要执行的代码以及要读写的数据的地址。如果程序不小心出错，或者开发者有意为之，在 CPU 要写入数据时给它一个代码区域的地址，就会发生内存访问错误。这种内存访问错误会被硬件和操作系统拦截，强制程序崩溃，程序员没有挽救的机会。
CPU 访问内存时需要的是地址，而不是变量名和函数名！变量名和函数名只是地址的一种助记符，当源文件被编译和链接成可执行程序后，它们都会被替换成地址。编译和链接过程的一项重要任务就是找到这些名称所对应的地址。
假设变量 a、b、c 在内存中的地址分别是 0X1000、0X2000、0X3000，那么加法运算c = a + b;将会被编译步骤转换成类似下面的形式（汇编分析的角度）：
0X3000 = (0X1000) + (0X2000);
( )表示取值操作，整个表达式的意思是，取出地址 0X1000 和 0X2000 上的值，将它们相加，把相加的结果赋值给地址为 0X3000 的内存
变量名和函数名为我们提供了方便，让我们在编写代码的过程中可以使用易于阅读和理解的英文字符串，不用直接面对二进制地址，那场景简直让人崩溃。
需要注意的是，虽然变量名、函数名、字符串名和数组名在本质上是一样的，它们都是地址的助记符，但在编写代码的过程中，我们认为变量名表示的是数据本身，而函数名、字符串名和数组名表示的是代码块或数据块的首地址。
9.2 概念
9.3 特性
9.4 操作
数据在内存中的地址也称为指针，如果一个变量存储了一份数据的指针，我们就称它为指针变量。
在C语言中，允许用一个变量来存放指针，这种变量称为指针变量。指针变量的值就是某份数据的地址，这样的一份数据可以是数组、字符串、函数，也可以是另外的一个普通变量或指针变量。
现在假设有一个 char 类型的变量 c，它存储了字符 'K'（ASCII码为十进制数 75），并占用了地址为 0X11A 的内存（地址通常用十六进制表示）。另外有一个指针变量 p，它的值为 0X11A，正好等于变量 c 的地址，这种情况我们就称 p 指向了 c，或者说 p 是指向变量 c 的指针。
9.2.1 定义
定义指针变量与定义普通变量非常类似，不过要在变量名前面加星号*，格式为：
datatype *name;
或者
datatype *name = value;
*表示这是一个指针变量，datatype表示该指针变量所指向的数据的类型 。例如：
- int *p1;
p1 是一个指向 int 类型数据的指针变量，至于 p1 究竟指向哪一份数据，应该由赋予它的值决定。再如：
1. int a = 100;
2. int *p_a = &a;
在定义指针变量 p_a 的同时对它进行初始化，并将变量 a 的地址赋予它，此时 p_a 就指向了 a。值得注意的是，p_a 需要的一个地址，a 前面必须要加取地址符&，否则是不对的。
和普通变量一样，指针变量也可以被多次写入，只要你想，随时都能够改变指针变量的值，请看下面的代码：
1. //定义普通变量
2. float a = 99.5, b = 10.6;
3. char c = '@', d = '#';
4. //定义指针变量
5. float *p1 = &a;
6. char *p2 = &c;
7. //修改指针变量的值
8. p1 = &b;
9. p2 = &d;
*是一个特殊符号，表明一个变量是指针变量，定义 p1、p2 时必须带*。而给 p1、p2 赋值时，因为已经知道了它是一个指针变量，就没必要多此一举再带上*，后边可以像使用普通变量一样来使用指针变量。也就是说，定义指针变量时必须带*，给指针变量赋值时不能带*。
假设变量 a、b、c、d 的地址分别为 0X1000、0X1004、0X2000、0X2004，下面的示意图很好地反映了 p1、p2 指向的变化：
需要强调的是，p1、p2 的类型分别是float*和char*，而不是float和char，它们是完全不同的数据类型，读者要引起注意。
指针变量也可以连续定义，例如：
1. int *a, *b, *c; //a、b、c 的类型都是 int*
注意每个变量前面都要带*。如果写成下面的形式，那么只有 a 是指针变量，b、c 都是类型为 int 的普通变量：
1. int *a, b, c;
9.2.3 访问
指针变量存储了数据的地址，通过指针变量能够获得该地址上的数据，格式为：
*pointer;
这里的*称为指针运算符，用来取得某个地址上的数据，请看下面的例子：
1. #include <stdio.h>
3. int main(){
4. int a = 15;
5. int *p = &a;
6. [printf](https://c.biancheng.net/view/ublxqif.html)("%d, %d\n", a, *p); //两种方式都可以输出a的值
7. return 0;
8. }
运行结果：
15, 15
假设 a 的地址是 0X1000，p 指向 a 后，p 本身的值也会变为 0X1000，p 表示获取地址 0X1000 上的数据，也即变量 a 的值。从运行结果看，p 和 a 是等价的。
上节我们说过，CPU 读写数据必须要知道数据在内存中的地址，普通变量和指针变量都是地址的助记符，虽然通过 *p 和 a 获取到的数据一样，但它们的运行过程稍有不同：a 只需要一次运算就能够取得数据，而 *p 要经过两次运算，多了一层“间接”。
假设变量 a、p 的地址分别为 0X1000、0XF0A0，它们的指向关系如下图所示：
程序被编译和链接后，a、p 被替换成相应的地址。使用 *p 的话，要先通过地址 0XF0A0 取得变量 p 本身的值，这个值是变量 a 的地址，然后再通过这个值取得变量 a 的数据，前后共有两次运算；而使用 a 的话，可以通过地址 0X1000 直接取得它的数据，只需要一步运算。
也就是说，使用指针是间接获取数据，使用变量名是直接获取数据，前者比后者的代价要高。
指针除了可以获取内存上的数据，也可以修改内存上的数据，例如：
1. #include <stdio.h>
3. int main(){
4. int a = 15, b = 99, c = 222;
5. int *p = &a; //定义指针变量
6. *p = b; //通过指针变量修改内存上的数据
7. c = *p; //通过指针变量获取内存上的数据
8. printf("%d, %d, %d, %d\n", a, b, c, *p);
9. return 0;
10. }
运行结果：
99, 99, 99, 99
*p 代表的是 a 中的数据，它等价于 a，可以将另外的一份数据赋值给它，也可以将它赋值给另外的一个变量。
*在不同的场景下有不同的作用：*可以用在指针变量的定义中，表明这是一个指针变量，以和普通变量区分开；使用指针变量时在前面加*表示获取指针指向的数据，或者说表示的是指针指向的数据本身。
也就是说，定义指针变量时的*和使用指针变量时的*意义完全不同。以下面的语句为例：
1. int *p = &a;
2. *p = 100;
第1行代码中*用来指明 p 是一个指针变量，第2行代码中*用来获取指针指向的数据。
需要注意的是，给指针变量本身赋值时不能加*。修改上面的语句：
1. int *p;
2. p = &a;
3. *p = 100;
第2行代码中的 p 前面就不能加*。
指针变量也可以出现在普通变量能出现的任何表达式中，例如：
1. int x, y, *px = &x, *py = &y;
2. y = *px + 5; //表示把x的内容加5并赋给y，*px+5相当于(*px)+5
3. y = ++*px; //px的内容加上1之后赋给y，++*px相当于++(*px)
4. y = *px++; //相当于y=*(px++)
5. py = px; //把一个指针的值赋给另一个指针
【示例】通过指针交换两个变量的值。
1. #include <stdio.h>
3. int main(){
4. int a = 100, b = 999, temp;
5. int *pa = &a, *pb = &b;
6. printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
7. /*****开始交换*****/
8. temp = *pa; //将a的值先保存起来
9. *pa = *pb; //将b的值交给a
10. *pb = temp; //再将保存起来的a的值交给b
11. /*****结束交换*****/
12. printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
13. return 0;
14. }
运行结果：
a=100, b=999
a=999, b=100
从运行结果可以看出，a、b 的值已经发生了交换。需要注意的是临时变量 temp，它的作用特别重要，因为执行*pa = *pb;语句后 a 的值会被 b 的值覆盖，如果不先将 a 的值保存起来以后就找不到了。
9.4 总结
9.4.1 关于 * 和 &
假设有一个 int 类型的变量 a，pa 是指向它的指针，那么*&a和&*pa分别是什么意思呢？
*&a可以理解为*(&a)，&a表示取变量 a 的地址（等价于 pa），*(&a)表示取这个地址上的数据（等价于 *pa），绕来绕去，又回到了原点，*&a仍然等价于 a。
&*pa可以理解为&(*pa)，*pa表示取得 pa 指向的数据（等价于 a），&(*pa)表示数据的地址（等价于 &a），所以&*pa等价于 pa。
9.4.2 对星号*的总结
在我们目前所学到的语法中，星号*主要有三种用途：
- 表示乘法，例如
int a = 3, b = 5, c; c = a * b;，这是最容易理解的。
- 表示定义一个指针变量，以和普通变量区分开，例如
int a = 100; int *p = &a;。
- 表示获取指针指向的数据，是一种间接操作，例如
int a, b, *p = &a; *p = 100; b = *p;。
10. IO
10.1 文件操作
10.2 媒体流
10.3 网络流
11. 预处理
12. 调试
13. 补充