C语言指针初阶--详解

Posted 2021-05-20 一朵花花

文章目录

• • 定义
  • 指针和指针类型
  • • 指针语法
    • 指针类型的意义
  • 野指针
  • • 常见导致野指针的情况
  • 指针运算
  • 指针和数组
  • 特殊指针
  • 二级指针
  • 指针数组和数组指针
  • const和指针

定义

指针实质上就是一个变量，是用来存放另一个变量的地址，就像其他变量或常量一样，必须在使用指针存储其他变量地址之前，对其进行声明。
举实例来理解指针:
指针必须结合内存来理解！
把内存想象成很长很长的大走廊，走廊上有很多很多房间，每个房间的大小都是一个字节。每个房间都有一个门牌号，门牌号是从0开始，依次递增，房间号就叫“地址”，可以用另外的一块内存空间来保存这个地址，这样的内存空间就称之为“指针变量”。
认识指针就要先认识内存，认识内存就要先知道地址

指针变量其实涉及两方面的信息：1.这个地址从哪开始 2.这个地址有多长。
有这两方面信息才能共同确定一块内存空间，地址多长就体现在指针类型里，例：int* 对应的内存就是4个字节

指针和指针类型

指针变量的声明:

int* x;
float* y;

定义了指针变量x y，x是指向整数类型的指针,y是指向单精度型变量的指针变量
x的类型是 int*类型，y的类型是float*类型
一个指针变量占有的长度与指针类型无关，都是统一的长度

指针类型是在描述针对指针解引用后，得到的类型种类

指针语法

int num=10;
int* p=&x;
printf("%d\\n",*p);

简单画图理解：

第三行的*p是解引用操作，解引用操作只能针对指针变量进行操作~
此操作必须针对有效的内存进行解引用，一旦解引用了无效内存，便会发生“未定义行为”~
为了避免发生“未定义行为”，就需要让指针里面保存的地址，是已经申请到的内存的地址即可(创建变量就是申请内存)

注意：

指针变量本身的长度是固定的，在32位windows下是4个字节，如果是64位的系统，指针就是8个字节
指针变量的类型描述的是它所对应的内存空间的长度，而与指针变量自身占据的空间无关，即在同一个系统上，不管什么类型，指针变量所占据的空间是固定的

指针类型的意义

1.整数+ -
指针的类型决定了指针向前或者向后走一步有多大（距离）。

2.解引用操作
指针类型决定了对指针解引用的时候能操作几个字节

野指针

如果一个指针里面存放的是一个无效的地址，就称这个指针为“野指针”~~

常见导致野指针的情况

1. 引用未初始化的指针变量

int x=1;
int* p;
*p=x;

指针p未初始化，自动初始化为0，指向的是一块程序员无法把控的内存，程序运行时会报错

2. 引用被赋值为NULL的指针变量

int x=1;
int* p=NULL;
*p=x;

NULL就是典型的野指针~NULL的空间是不可用的，往该内存空间写数据也是非法的

指针运算

先上结论：指针运算 弊大于利~~
&
解引用*
前两个在文章前面指针语法中已提到~
±整数
代码如下：

int main() {
	char* p = 0;// 等价于char* p = NULL
	short* a = 0;
	int* b = 0;
	double* c = 0;
	printf("%p\\n", p);
	printf("%p\\n", p + 1);
	printf("%p\\n", a + 1);
	printf("%p\\n", b + 1);
	printf("%p\\n", c + 2);
	system("pause");
	return 0;
}

	char* p = 0x100;
	printf("%p\\n", p - 1);

输出结果


由上述代码及输出结果可以看出，指针+1，并不是单纯的地址+1，而是指针要加上一个值，使得指针能够指向下一个元素 指针+1：跳过本身元素，指向下一个元素
此处要注意：%p是按照16进制打印，例如上述代码 打印c+2，应该是+16，逢16进1，故打印结果便是00000010~
意义：用于操作数组
代码举例：

int main() {
	int arr[] = { 9,5,2,7,4 };
	int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	for (int* p = arr; p < arr + size; p++) {
		printf("%d\\n", *p);
	}
	system("pause");
	return 0;
}

指针相减
大部分的指针-指针都是无意义的，除非两个指针指向同一个连续的内存空间（数组）~
指针相减的结果表示两个指针之间相隔多少个元素(和指针的类型密切相关)
代码举例：

int main() {
	int arr[] = { 9,5,2,7,4 };
	int* p1 = arr;
	int* p2 = &arr[2];// 相当于arr+2
	printf("%d\\n", p2 - p1);
	system("pause");
	return 0;
}

指针相减，相当于±整数的逆运算~~

指针比较相等
指针比较大小
即：指针的关系运算。
随意两个指针都可以进行==和！=的比较，而两个指针想要进行> < >= <=的比较，需要具备前提条件：两个指针要指向同一个连续的内存空间。
本质都是在比较指针变量里边储存的地址的值的大小关系~~

常见写法，指针与NULL 进行比较：

int main() {
	int num = 6;
	int* p = #
	if (p == NULL) {
		printf("这是一个无效地址\\n");
	}
	system("pause");
	return 0;
}

指针 [ ]
指针 [ ]相当于±整数和解引用操作的简化写法
代码举例：

int main() {
	int arr[] = { 9,5,2,7,4};
	int* p = arr;
	for (int i = 0; i < 5; i++) {
		printf("%d\\n", *(p + i));
	}
	printf("\\n");
	for (int i = 0; i < 5; i++) {
		printf("%d\\n", p[i]);
	}
	system("pause");
	return 0;
}

由上述代码及输出结果不难看出：
p[i] 等价于 *(p+i)

指针和数组

数组名在有些时候能隐式转换成首元素的地址
触发隐式类型转换的情况：
1.函数传参
2.参与运算

特殊指针

在C中有一种特殊的指针，只设计类型，不涉及大小.
即：void* ，所以void* 不能进行解引用操作，不能±整数，也不能相减！
但void* 的作用很大，不同类型的指针，区别就在于内存的长度不同，假如我们需要某一个函数能同时兼容多种不同的指针时(即泛型编程) ，void*就可以解决，可以暂时忽略内存的长度。

二级指针

二级指针本质上是一个一级指针，而指向的元素又是一个一级指针。

int num = 10;
int* p = #
int** p2 = &p;

把二级指针当成一级指针理解即可。若设计高级指针，可使用typedef来定义，来增强代码的直观可读性。

指针数组和数组指针

指针数组：即用于存储指针的数组，也就是数组元素都是指针
数组指针：即指向数组的指针。
后一个词是本体，前一个词是修饰
二者相比，指针数组很常用
举例：
int(* p)[4] 因为()优先级高，首先p是一个指针，指向一个int类型的一维数组， 数组有4个元素，每个元素是一个int型整数，就是int ( * p)[4]是指一个指向数组的指针
而 int* p[4], [ ]优先级高，先与p结合成为一个数组，再由int* 说明这是一个int型指针数组，指针数组本身就是个数组，只不过这个数组里存放是一个指针类型( int* )，也就是地址

const和指针

int a=10;
const int* p=&a;
p=&a;

指针变量对应的另外一块内存空间不能修改

int a=10;
int* const p=&a;
*p=20;

指针变量自身不可修改

int a=10;
const int* const p=&a;

指针变量自身和指针变量对应的另外一块内存空间均不可修改

指针并不难，难的是对内存的理解~~