C语言指针全归纳-初级版

Posted 2023-02-26 凩子

C语言作为一门较为好上手的高级计算机语言，我相信任何一个开始学习编程的人都是先从他开始入手的，但是其中的指针曾叫人叫苦不迭。本文章旨在全面梳理C语言指针的知识点，内容非常宏大且精细，希望可以给看到本篇文章的人带来全新的指针认识。

本文为初阶版，我会尽快创作出高阶版的指针，喜欢本文的可以点个关注

本文章主要内容

• 1. 什么是指针
• 2. 指针的类型有哪些
• 3. 野指针
• 4. 指针的运算
• 5. 指针和数组
• 6. 二级指针
• 7. 指针数组

1. 什么是指针

先来看看定义

在计算机科学中，指针（Pointer）是编程语言中的一个对象，利用地址，它的值直接指向（points to）存在电脑存储器中的另一个地方的值。由于通过地址能找到所需的变量单元，所以可以说，地址指向该变量单元。因此，将地址形象化的称为‘指针’。意思是通过它能找到以他为地址的内存单元。

int a=10;
int *p=&a;
p是指针变量，存放内存单元的地址（整形占四个字节，存放首地址，其他类型亦是如此）
&a是a的地址，也就是指针存入p
所以说&a或p唯一指向a

地址是如何产生的呢？
地址就是数据在内存中的存储位置的“门牌号”
计算机有32位和64位的配置，已32位为例：
就是有32根地址线，可以在寻址时产生32个电信号（正或负），将电子信号转换为数字信号就是32位的01序列（64位就是64位的01序列），地址编号就是由此产生的，但是为了便于观察，我们会用16进制来进行表示。
由此也可以推断出32位机器的指针大小为4字节（32bit==4byte），64位机器的指针为8字节。

2. 指针的类型有哪些

int *p1;
char *p2;
double *p3;
float *p;
…………
这些指针虽然指向的数据类型不同，但本身大小都一样，
那么为什么要给出这么多指针类型呢？难道不能只设置一种类型指向所有吗？
比如pointer *p;
接下来我们看看指针类型有什么用呢？

以上两个图片我们可以看到

int* 型的指针解引用访问了四个字节的内容
char* 型的指针解引用只访问了一个字节的内容
由此可以看出指针类型的第一个作用：决定了指针的访问权限，即指针向后方访问几个字节
所以我们想要访问几个字节就用相对应字节数类型的指针进行存储。

从上图可看出不论是什么类型的指针存放的都是元素起始地址。
但不同类型的指针+/-1所改变的距离不同，这就是指针类型的第二个作用
所以我们如果用char*指针就可以把arr[10]当成四十个空间来使用。

3. 野指针

p得到地址时，地址指向的空间已经释放了，所以这个时候的p就是野指针。

野指针：指针指向的位置是不可知的。（随机的、不正确的、无明确限制的）

野指针形成原因共一下几种可能：

1. 指针未初始化

#include<stdio.h>
int main()

	int *p;
	//此时p未初始化，里面是随机值，乱用会很危险
	*p = 20;
	return 0;

2. 指针越界访问

#include<stdio.h>
int main()

	int arr[10] =  0 ;
	int *p = arr;
	int i;
	for (i = 0; i < 11; i++)
	
		*(p + i) = i;
	
	return 0;

3. 指针指向的空间释放

那么如何规避野指针呢？

1. 指针初始化

int *p=NULL;//不知道要指向谁就置成空指针
or
int a=1;
int *p=&a;//知道要指向谁

2. 防范指针越界
3. 指针指向空间释放后就及时置成空指针
4. 指针使用前检验有效性
   指针置成空指针时是无法使用的
   要学会使用断言（assert）判断指针是不是空指针

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
int main()

    int *p=NULL;
    assert(p!=NULL);
    //上式为假会报错
    return 0;

4. 指针的运算

• 指针+/-整数

指针加减整数上面其实已经提到了，*（p+i）就是一种应用
再介绍一种

#include<stdio.h>
int main()

	int arr[10] =  0 ;
	int *p = arr;
	int i;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	
		*p++ = i;
	
	p = arr;//注意++对p产生了实际效果，所以要重置
	for (i = 0; i < 10; i++)
	
		printf("%d ", *p++);
	
	return 0;

• 指针 - 指针
  
  由此可知，指针-指针得到的值的绝对值是两者之间元素的个数
  但是必须是两个指针指向同一块连续的空间，两个数组的话会造成不确定结果
• 指针的关系运算
  其实际就是指针之间进行比较

#define N 5
int main()

	float arr[N];
	float *p;
	for (p = &arr[5]; p > &arr[0];)
	
		*--p = 0;
	
	return 0;

5. 指针和数组

数组是指针吗？
指针式数组吗？
答案统统都是No，数组是一堆相同类型元素的集合，指针只是一个变量
他们之间的关系是数组可通过指针来访问
数组名表示的是数组首元素的地址，所以就可以将其存入指针中
在说指针越界那里已有举例，在此就不再过多赘述了。
强调一点：（p+i）==&arr[i]

6. 二级指针

一个int型的变量的地址可以存放到一个指针变量里边，那么这个指针作为一个变量是否也可以存放在一个指针变量里边呢，这就涉及到二级指针的概念了。

int main()

	int a = 1;
	int *p1 = &a;//一级指针
	int **p2 = &p1;//二级指针
	//p2->&p1,*p2->&a,**p2->a
	//以此类推,可以得到以下式子，但使用几率不大
	int ***p3 = &p2;
	int ****p4 = &p3;
	int *****p5 = &p4;
	return 0;

7. 指针数组

指针数组是指针还是数组呢？
答案是数组。

int main()

	//整形数组：存放整形元素的数组
	int arr1[10] =  0 ;
	//指针数组：存放元素为指针的数组
	int a, b, c, d, e;
	int *arr2[5] =  &a, &b, &c, &d, &e ;//存放整形指针的数组
	char *ch[5] =  NULL ;//存放字符指针的数组
	//介绍一下使用方法
	char *c[5] = "hehe","haha","ohhhh";
	int i=0;
	for(i=0;i<3;i++)
	
        printf("%s ",c[i]);
    
	return 0;