函数、指针

前言

本文包含函数概述、函数定义、函数调用、值传递、函数常见样式、函数声明、函数份文件编写、指针基本概念、指针变量定义和使用、指针所占内存空间、空指针和野指针、const修饰指针、指针和数组、指针和函数、指针数组函数。

1 函数

1.1 概述

作用： 将一段经常使用的代码封装起来，减少重复代码

一个较大的程序，一般分为若干个程序块，每个模块实现特定的功能

1.2 函数定义

函数的定义一般主要有5个步骤：

（1）、返回值类型

（2）、函数名

（3）、参数表列

（4）、函数体语句

（5）、return 表达式

语法：

返回值类型 函数名 （参数列表）
{函数体语句return表达式}

（1）、返回值类型 ：一个函数可以返回一个值。在函数定义中

（2）、函数名：给函数起个名称

（3）、参数列表：使用该函数时，传入的数据

（4）、函数体语句：花括号内的代码，函数内需要执行的语句

（5）、return 表达式： 和返回值类型挂钩，函数执行完后，返回相应的数据

示例： 定义一个加法函数，实现两个数相加

// 返回值类型：int
// 函数名：add
// 参数列表：(int num1, int num2)
// 函数体语句：int sum = num1 + num2;
// return 表达式：return sum;
int add(int num1, int num2)
{int sum = num1 + num2;return sum;
}

1.3 函数调用

功能： 使用定义好的函数

语法： 函数名（参数）

#include <iostream>  // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间// 函数定义
int add(int num1, int num2)  // 定义中的num1,num2称为形式参数，简称形参
{int sum = num1 + num2;return sum;
}int main() {int a = 10;int b = 10;// 调用add函数int sum = add(a, b);  // 调用时的a，b称为实际参数，简称实参cout << "sum = " << sum << endl;  // 20system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的：请按任意键继续...；暂停，方便看清楚输出结果return 0;  // 程序正常退出
}

1.4 值传递

（1）、所谓值传递，就是函数调用时实参将数值传入给形参

（2）、值传递时，如果形参发生，并不会影响实参

#include <iostream>  // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间// 定义函数，实现两个数字进行交换
void swap(int num1, int num2)  // 如果函数不需要返回值，声明的时候可以写void
{cout << "交换前：" << endl;cout << "num1 = " << num1 << endl;cout << "num2 = " << num2 << endl;int temp = num1;num1 = num2;num2 = temp;cout << endl;cout << "交换后：" << endl;cout << "num1 = " << num1 << endl;cout << "num2 = " << num2 << endl;//return ;  // 当函数声明时候，不需要返回值，可以不写return
}int main() {int a = 10;int b = 20;cout << "mian中的 a = " << a << endl;  // 10cout << "mian中的 b = " << b << endl;  // 20swap(a, b);  // 当我们做值传递的时候，函数的形参发生改变，并不会影响实参cout << endl;cout << "mian中的 a = " << a << endl;  // 10cout << "mian中的 b = " << b << endl;  // 20system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的：请按任意键继续...；暂停，方便看清楚输出结果return 0;  // 程序正常退出
}

1.5 函数常见样式

常见的函数样式有4种：

（1）、无参无返

（2）、有参无返

（3）、无参有返

（4）、有参有返

// 函数常见样式#include <iostream>  // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间// 1、无参无返
void test01()
{//void a = 10; //无类型不可以创建变量,原因无法分配内存cout << "this is test01" << endl;//test01(); 函数调用
}// 2、有参无返
void test02(int a)
{cout << "this is test02" << endl;cout << "a = " << a << endl;
}// 3、无参有返
int test03()
{cout << "this is test03 " << endl;return 10;
}// 4、有参有返
int test04(int a, int b)
{cout << "this is test04 " << endl;int sum = a + b;return sum;
}int main() {test01();cout << endl;test02(10);cout << endl;cout << test03() << endl;cout << endl;cout << test04(20, 30) << endl;cout << endl;system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的：请按任意键继续...；暂停，方便看清楚输出结果return 0;  // 程序正常退出
}

1.6 函数声明

作用： 告诉编译器函数名称及如何调用函数。函数的实际主体可以单独定义

函数的声明可以多次，但是函数的定义只能有一次

// 函数常见样式#include <iostream>  // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间// 声明
int max(int a, int b);  // 提前告诉编译器函数的存在，可以利用函数的声明；声明后，函数的定义可以写在main函数之后// 定义
int max(int a, int b)
{return a > b ? a : b;  // 比较函数，实现两个整型数字进行比较，返回较大的值
}int main() {int a = 100;int b = 200;cout << max(a, b) << endl;  // 调用函数system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的：请按任意键继续...；暂停，方便看清楚输出结果return 0;  // 程序正常退出
}

1.7 函数分文件编写

作用： 让代码结构更加清晰

函数分文件编写一般有4个步骤：

（1）、创建后缀名为.h的头文件

（2）、创建后缀名为.cpp的源文件

（3）、在头文件中写函数的声明

（4）、在源文件中写函数的定义

swap.h

#include <iostream>  // 包含输入输出流；不写引用cout时会提示：未定义
using namespace std;  // 框架；命名空间；域// 实现两个数字交换的函数声明
void swap(int a, int b);

swap.cpp

#include "swap.h"  // ""代表自定义的头文件void swap(int a, int b)
{int temp = a;a = b;b = temp;cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;
}

main.cpp

#include <iostream>
using namespace std;#include "swap.h"int main() {int a = 100;int b = 200;swap(a, b);system("pause");return 0;
}

2 指针

2.1 指针基本概念

指针的作用： 可以通过指针间接访问内存

（1）、内存编号是从0开始记录的，一般用十六进制数字表示

（2）、可以利用指针变量保存地址

2.2 指针变量定义和使用

指针变量定义语法： 数据类型 * 变量名；

#include <iostream>  // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间int main() {// 1、指针的定义int a = 10; // 定义整型变量a// 指针定义语法： 数据类型 * 变量名 ;int* p;// 指针变量赋值p = &a;  // 指针指向变量a的地址cout << &a << endl;  // 打印数据a的地址 ； 00FFA5Ccout << p << endl;  // 打印指针变量p ； 00FFA5C// 2、指针的使用// 通过*操作指针变量指向的内存cout << "*p = " << *p << endl;  // 10 ; 通过解引用的方式来找到指针指向的内存中的数据system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的：请按任意键继续...；暂停，方便看清楚输出结果return 0;  // 程序正常退出
}

指针变量和普通变量的区别：

（1）、普通变量存放的是数据，指针变量存放的是地址

（2）指针变量可以通过" * "操作符，操作指针变量指向的内存空间，这个过程称为解引用

2.3 指针所占内存空间

提问： 指针也是种数据类型，那么这种数据类型占用多少内存空间？

#include <iostream>  // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间int main() {int a = 10;int* p = &a;  // 指针指向数据a的地址cout << *p << endl;  // * 解引用 ； 10// 在32位操作系统下，指针是占4个字节空间大小，不管是什么数据类型// 在64位操作系统下，指针是占8个字节空间打下cout << sizeof(p) << endl;  // 8cout << sizeof(char*) << endl;  // 8cout << sizeof(float*) << endl;  // 8cout << sizeof(double*) << endl;  // 8system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的：请按任意键继续...；暂停，方便看清楚输出结果return 0;  // 程序正常退出
}

2.4 空指针和野指针

空指针： 指针变量指向内存中编号为0的空间

用途： 初始化指针变量

注意： 空指针指向的内存是不可以访问的

#include <iostream>  // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间int main() {// 指针变量p指向内存地址编号为0的空间int* p = NULL;// 访问空指针报错 // 内存编号0 ~255为系统占用内存，不允许用户访问cout << *p << endl;system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的：请按任意键继续...；暂停，方便看清楚输出结果return 0;  // 程序正常退出
}

野指针： 指针变量指向非法的内存空间

#include <iostream>  // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间int main() {// 指针变量p指向内存地址编号为0x1100的空间int* p = (int*)0x1100;  // 0x1100十六进制；(int *)强转为指针类型；没有权利操作编号为0x1100的内存空间// 访问野指针报错 cout << *p << endl;  // 引发异常：读取访问权限冲突system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的：请按任意键继续...；暂停，方便看清楚输出结果return 0;  // 程序正常退出
}

2.5 const 修饰指针

const 修饰指针有三种情况：

（1）、const 修饰指针 — 常量指针

（2）、const 修饰常量 — 指针常量

（3）、const 即修饰指针，又修饰常量

#include <iostream>  // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间int main() {int a = 10;int b = 10;// 1、常量指针// const 修饰的是指针，指针指向可以改，指针指向的值不可以更改const int* p1 = &a;p1 = &b;  // 正确// *p1 = 100;  报错// 2、指针常量// const 修饰的是常量，指针指向不可以改，指针指向的值可以更改int* const p2 = &a;//p2 = &b;  // 错误*p2 = 100;  // 正确// 3、const 既修饰指针又修饰常量const int* const p3 = &a;// p3 = &b;  // 错误// *p3 = 100;  // 错误system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的：请按任意键继续...；暂停，方便看清楚输出结果return 0;  // 程序正常退出
}

2.6 指针和数组

作用： 利用指针访问数组中元素

#include <iostream>  // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间int main() {int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int* p = arr;  // 指向数组的指针；arr就是数组首地址cout << "第一个元素： " << arr[0] << endl;  // 1cout << "指针访问第一个元素： " << *p << endl;  // 1p++;  // 让指针向后偏移4/8个字节（看不同操作系统）cout << "指针访问第二个元素： " << *p << endl;  // 2cout << endl;p--;for (int i = 0; i < 10; i++){//利用指针遍历数组cout << *p << endl;p++;}system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的：请按任意键继续...；暂停，方便看清楚输出结果return 0;  // 程序正常退出
}

2.7 指针和函数

作用： 利用指针作函数参数，可以修改实参的值

#include <iostream>  // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间// 值传递
void swap1(int a, int b)
{int temp = a;a = b;b = temp;
}// 地址传递
void swap2(int* p1, int* p2)
{int temp = *p1;*p1 = *p2;*p2 = temp;
}int main() {int a = 10;int b = 20;swap1(a, b);  // 值传递不会改变实参swap2(&a, &b);  // 地址传递会改变实参cout << "a = " << a << endl;  // 20cout << "b = " << b << endl;  // 10system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的：请按任意键继续...；暂停，方便看清楚输出结果return 0;  // 程序正常退出
}

2.8 指针、数组、函数

案例描述： 封装一个函数，利用冒泡排序，实现对整型数组的升序排序

例如数组：int arr[10] = { 4,3,6,9,1,2,10,8,7,5 };

#include <iostream>  // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间// 冒泡排序函数
void bubbleSort(int* arr, int len)  // int * arr 也可以写为int arr[]；数组首地址；数组长度
{for (int i = 0; i < len - 1; i++){for (int j = 0; j < len - 1 - i; j++){if (arr[j] > arr[j + 1]){int temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;}}}
}// 打印数组函数
void printArray(int arr[], int len)
{for (int i = 0; i < len; i++){cout << arr[i] << " ";}cout << endl;
}int main() {int arr[10] = { 4,3,6,9,1,2,10,8,7,5 };int len = sizeof(arr) / sizeof(int);  // 数组长度bubbleSort(arr, len);printArray(arr, len);  // 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的：请按任意键继续...；暂停，方便看清楚输出结果return 0;  // 程序正常退出
}

总结

（1）、函数定义里小括号内称为形参，函数调用时传入的参数称为实参；

（2）、值传递时，形参是修饰不了实参的；

（3）、我们可以通过 & 符号 获取变量的地址；

（4）、利用指针可以记录地址；

（5）、对指针变量解引用，可以操作指针指向的内存；

（6）、所有指针类型在32位操作系统下是4个字节；

（7）、空指针和野指针都不是我们申请的空间，因此不要访问；

（8）、技巧：看const右侧紧跟着的是指针还是常量，是指针就是常量指针，是常量就是指针常量；

（9）、如果不想修改实参，就用值传递，如果想修改实参，就用地址传递；

（10）、当数组名传入到函数作为参数时，被退化为指向首元素的指针。