黑马程序员C语言基础（第六天）指针

Posted 2021-06-26 Dontla

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文章目录

• • 指针
  • • 概述
    • • 内存
      • 物理存储器和存储地址空间
      • 内存地址
      • 指针和指针变量
    • 指针基础知识
    • • 指针变量的定义和使用
      • 通过指针间接修改变量的值
      • 指针大小
      • 野指针和空指针（wild pointer & null pointer）
      • • 空指针的作用（用于防止对野指针指向的内存操作导致报错）
      • 万能指针void *（理解不同类型的指针能够操作不同的内存大小）
      • • 指针类型和指针可操作的内存地址（为什么操作指针时必须指定指针类型）
      • const修饰的指针变量（指向常量的指针【const int*或int const*】 和 指针常量【int* const】）
    • 指针和数组
    • • 数组名
      • 指针法操作数组元素
      • 指针加减运算
      • • 1)加法运算
        • 2)减法运算（注意：两个指针相减结果为步长单位，不是其十六进制数值相减）
        • 指针步长：一个地址操作一个字节，地址加一就代表操作的字节加一，步长由指针指向的地址数据类型大小决定，比如int类型指针+1，地址就要加四个字节（地址+4），char类型指针+1，地址就要加1个字节（地址+1）
      • 指针数组
    • 多级指针 （就是指针的指针【二级指针】，指针的指针的指针【三级指针】，等等）（注意区分指针的地址和值）（无论星多少，星多一个可以作为星少一个的指针）
    • 指针和函数（指针的作用就是作为函数的参数来用）
    • • 函数形参改变实参的值
      • 数组名做函数参数
      • 指针做为函数的返回值（注意出现野指针情况）
      • 注意，以下这种情况会出现野指针，除了linux下，其他编译器都不会报错
    • 指针和字符串
    • • 字符指针
      • 字符指针做函数参数
      • const修饰的指针变量（注意：const char* p = "hello";中，"hello为字符串常量，不能更改"，其生命周期与全局变量一样顽强-->程序结束才释放）（"hello"; 字符串实为首字符的指针）
      • 注意：64位系统下，指针占8个字节，int占4个字节；32位系统下，指针和int都是4个字节
      • 形参中的数组是指针变量，非形参中的数组就是数组；字符串常量就是此字符串的首元素地址，能直接赋给字符指针（如char* p = "asdfgg";）
      • 指针数组作为main函数的形参 int argc, char* argv[]（重点）
      • 项目开发常用字符串应用模型
      • • 1) strstr中的while和do-while模型（利用strstr标准库函数找出一个字符串中子字符串substr出现的个数）
        • • a)while模型
          • b)do-while模型
        • 2) 两头堵模型（求非空字符串元素的个数）
        • 3) 字符串反转模型(逆置)
    • 指针小结
    • 作业1：将带符号的数字字符串转换为数字

指针

概述

内存

内存含义：

• 存储器：计算机的组成中，用来存储程序和数据，辅助CPU进行运算处理的重要部分。
• 内存：内部存贮器，暂存程序/数据——掉电丢失 SRAM、DRAM、DDR、DDR2、DDR3。
• 外存：外部存储器，长时间保存程序/数据—掉电不丢ROM、ERRROM、FLASH（NAND、NOR）、硬盘、光盘。

内存是沟通CPU与硬盘的桥梁：

• 暂存放CPU中的运算数据
• 暂存与硬盘等外部存储器交换的数据

物理存储器和存储地址空间

有关内存的两个概念：物理存储器和存储地址空间。

物理存储器：实际存在的具体存储器芯片。

• 主板上装插的内存条
• 显示卡上的显示RAM芯片
• 各种适配卡上的RAM芯片和ROM芯片

存储地址空间：对存储器编码的范围。我们在软件上常说的内存是指这一层含义。

• 编码：对每个物理存储单元（一个字节）分配一个号码
• 寻址：可以根据分配的号码找到相应的存储单元，完成数据的读写

内存地址

• 将内存抽象成一个很大的一维字符数组。
• 编码就是对内存的每一个字节分配一个32位或64位的编号（与32位或者64位处理器相关）。
• 这个内存编号我们称之为内存地址。
  内存中的每一个数据都会分配相应的地址：
• char:占一个字节分配一个地址
• int: 占四个字节分配四个地址
• float、struct、函数、数组等
  

指针和指针变量

• 内存区的每一个字节都有一个编号，这就是“地址”。
• 如果在程序中定义了一个变量，在对程序进行编译或运行时，系统就会给这个变量分配内存单元，并确定它的内存地址(编号)
• 指针的实质就是内存“地址”。指针就是地址，地址就是指针。
• 指针是内存单元的编号，指针变量是存放地址的变量。
• 通常我们叙述时会把指针变量简称为指针，实际他们含义并不一样。（指针是地址，指针变量是存放指针（地址）的变量）
  

指针基础知识

指针变量的定义和使用

• 指针也是一种数据类型，指针变量也是一种变量
• 指针变量指向谁，就把谁的地址赋值给指针变量
• “*”操作符操作的是指针变量指向的内存空间

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main() {

	int a = 0;
	char b = 100;
	printf("%p, %p\\n", &a, &b); //007FF8D0, 007FF8C7（打印a, b的地址）

	//int* 代表是一种数据类型，int* 指针类型，p才是变量名
	//定义了一个指针类型的变量，可以指向一个int类型变量的地址
	int* p;
	p = &a;//将a的地址赋值给变量p，p也是一个变量，值是一个内存地址编号
	printf("%d\\n", *p);//0（p指向了a的地址，*p就是a的值）

	char* p1 = &b;
	printf("%c\\n", *p1);//d（*p1指向了b的地址，*p1就是b的值）

	return 0;

}

注意：对int类型变量取地址要用int*指针，对字符类型变量取地址要用字符类型指针char*，以此类推

注意：&可以取得一个变量在内存中的地址。但是，不能取寄存器变量，因为寄存器变量不在内存里，而在CPU里面，所以是没有地址的。

通过指针间接修改变量的值

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main() {

	int a = 0;
	int b = 11;
	int* p = &a;

	*p = 100;
	printf("a = %d, *p = %d\\n", a, *p);//a = 100, *p = 100

	p = &b;
	*p = 22;
	printf("b = %d, *p = %d\\n", b, *p);//b = 22, *p = 22
	return 0;
}

指针大小

• 使用sizeof()测量指针的大小，得到的总是：4或8
• sizeof()测的是指针变量指向存储地址的大小
• 在32位平台，所有的指针（地址）都是32位(4字节)
• 在64位平台，所有的指针（地址）都是64位(8字节)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main() {

	int* p1;
	int** p2;
	char* p3;
	char** p4;
	printf("sizeof(p1) = %d\\n", sizeof(p1));//sizeof(p1) = 4
	printf("sizeof(p2) = %d\\n", sizeof(p2));//sizeof(p2) = 4
	printf("sizeof(p3) = %d\\n", sizeof(p3));//sizeof(p3) = 4
	printf("sizeof(p4) = %d\\n", sizeof(p4));//sizeof(p4) = 4
	printf("sizeof(double *) = %d\\n", sizeof(double*));//sizeof(double *) = 4
	return 0;

}

野指针和空指针（wild pointer & null pointer）

指针变量也是变量，是变量就可以任意赋值，不要越界即可（32位为4字节，64位为8字节），但是，任意数值赋值给指针变量没有意义，因为这样的指针就成了野指针，此指针指向的区域是未知(操作系统不允许操作此指针指向的内存区域)。所以，野指针不会直接引发错误，操作野指针指向的内存区域才会出问题。

只有在程序中定义后的变量的内存空间才能被指针调用，不是随随便便的内存空间都能被指针调用的。所以给指针随便写个内存地址，如果这个地址所属的变量没有定义，则不合法。

int a = 100;
int* p;
p = a; //把a的值赋值给指针变量p，p为野指针， ok，不会有问题，但没有意义

p = 0x12345678; //给指针变量p赋值，p为野指针， ok，不会有问题，但没有意义

*p = 1000;  //操作野指针指向未知区域，内存出问题，err

但是，野指针和有效指针变量保存的都是数值，为了标志此指针变量没有指向任何变量(空闲可用)，C语言中，可以把NULL赋值给此指针，这样就标志此指针为空指针，没有任何指针。

int *p = NULL;

NULL是一个值为0的宏常量：

#define NULL    ((void *)0)

空指针的作用（用于防止对野指针指向的内存操作导致报错）

int* p = NULL;
if(p != NULL){
	*p = 100;
}

万能指针void *（理解不同类型的指针能够操作不同的内存大小）

void *指针可以指向任意变量的内存空间：

void *p = NULL;

int a = 10;
p = (void *)&a; //指向变量时，最好转换为void *

//使用指针变量指向的内存时，转换为int *
*( (int *)p ) = 11;
printf("a = %d\\n", a);

指针类型和指针可操作的内存地址（为什么操作指针时必须指定指针类型）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main() {
	void* p=NULL;
	int a = 10;
	p = &a;
	*(int*)p = 222;//系统不知道操作多长地址，所以必须指定指针类型
	printf("%d\\n", *(int*)p);//打印的时候也需要
	return 0;

}

结果：

222

const修饰的指针变量（指向常量的指针【const int或int const】 和 指针常量【int* const】）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main()
{
	int a = 100;
	int b = 200;

	//指向常量的指针（表示指针类型是const int*或int const*）
	//修饰*，指针指向内存区域不能修改，指针指向可以变
	const int* p1 = &a; //等价于int const* p1 = &a;
	//int const* p1 = &a;
	//*p1 = 111; //err
	p1 = &b; //ok

	//指针常量
	//修饰p1，指针指向不能变，指针指向的内存可以修改
	int* const p2 = &a;
	//p2 = &b; //err
	*p2 = 222; //ok

	return 0;
}

指针和数组

数组名

数组名字是数组的首元素地址，但它是一个常量：

#include <stdio.h>
#include <String.h>


int main()
{
	int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	printf("a = %p\\n", a);
	printf("&a[0] = %p\\n", &a[0]);
	return 0;
}
//a = 10; //err, 数组名只是常量，不能修改

结果：

a = 00EFFA84
&a[0] = 00EFFA84

指针法操作数组元素

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main() {
	int a[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
	int* p = NULL;
	printf("%p %p %p\\n", a, &a, &a[0]);//003CF8C8 003CF8C8 003CF8C8
	//p = &a;//err：不能将"int(*)[9]"类型的值分配到"int*"类型的实体
	//p =a;//right
	p = &a[0];
	for (int i = 0; i < sizeof(a)/sizeof(a[0]);i++) {
		//三种写法都可以，我还是觉得第一种靠谱，后面两种看起来不太好理解
		//printf("%d, ", *(p+i));//1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,
		//printf("%d, ", p[i]);//1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,
		printf("%d, ", *(a+i));//1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,
	}
	return 0;
}

指针加减运算

1)加法运算

• 指针计算不是简单的整数相加
• 如果是一个int *，+1的结果是增加一个int的大小
• 如果是一个char *，+1的结果是增加一个char大小

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main()
{
	int a;
	int* p = &a;
	printf("%p\\n", p);//0075FE04
	p += 2;//移动了2个int（32位系统下1个int占4个字节）
	printf("%p\\n", p);//0075FE0C

	char b = 0;
	char* p1 = &b;
	printf("%p\\n", p1);//0075FDEF
	p1 += 2;//移动了2个char
	printf("%p\\n", p1);//0075FDF1
}

通过改变指针指向操作数组元素：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	int i = 0;
	int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);

	int *p = a;
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("%d, ", *p);
		p++;
	}
	printf("\\n");
	
	return 0;
}

结果：

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,

2)减法运算（注意：两个指针相减结果为步长单位，不是其十六进制数值相减）

示例1：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	int i = 0;
	int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);

	int* p = &a[n - 1];
	//int* p = a + n - 1;//两种方法都可以，我不喜欢下面这种，有点不好理解 
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("%d, ", *p);
		p--;
	}
	printf("\\n");

	return 0;
}

结果：

9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1,

示例2：注意：两个指针相减结果为步长单位

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main()
{
	int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	int* p2 = &a[2]; //第3个元素地址
	int* p1 = &a[1]; //第2个元素地址

	printf("p1 = %p, p2 = %p\\n", p1, p2);//p1 = 012FFE58, p2 = 012FFE5C

	int n1 = p2 - p1;
	int n2 = (int)p2 - (int)p1; 

	printf("n1 = %d, n2 = %d\\n", n1, n2);//n1 = 1, n2 = 4
	//注意：两个指针相减结果为步长单位

	return 0;
}

指针步长：一个地址操作一个字节，地址加一就代表操作的字节加一，步长由指针指向的地址数据类型大小决定，比如int类型指针+1，地址就要加四个字节（地址+4），char类型指针+1，地址就要加1个字节（地址+1）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main() {
	int a = 1111111;
	int* p = &a;
	int* p2 = p + 1;
	*p2 = 2222222;
	printf("%p %p\\n",p,p2);//0055FEA8 0055FEAC（相差4个字节）

	char b = 'a';
	char* q = &b;
	printf("%p %p\\n", q, q+1);//00D5FD97 00D5FD98（相差一个字节）
	return 0;

}

指针数组

指针数组，它是数组，数组的每个元素都是指针类型。

#include <stdio.h>

int main()
{
	//指针数组
	int *p[3];
	int a = 1;
	int b = 2;
	int c = 3;
	int i = 0;

	p[0] = &a;
	p[1] = &b;
	p[2] = &c;

	for (i = 0; i < sizeof(p) / sizeof(p[0]); i++ )
	{
		printf("%d, ", *(p[i]));
	}
	printf("\\n");
	
	return 0;
}

结果：

1, 2, 3,

多级指针 （就是指针的指针【二级指针】，指针的指针的指针【三级指针】，等等）（注意区分指针的地址和值）（无论星多少，星多一个可以作为星少一个的指针）

• C语言允许有多级指针存在，在实际的程序中一级指针最常用，其次是二级指针。
• 二级指针就是指向一个一级指针变量地址的指针。
• 三级指针基本用不着，但考试会考。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main() {
	int a = 10;
	int* p = &a; //一级指针
	*p = 100; //*p就是a

	int** q = &p;
	//*q就是p
	//**q就是a

	int*** t =
以上是关于黑马程序员C语言基础（第六天）指针的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
 
 黑马程序员C语言基础（第八天）复合类型（自定义类型）共用体（联合体）枚举 typedef
 Objective－c——UI基础开发第六天（UITableView）
 第六天
 C语言第六天：结构体变量与链表1
 python基础第六天
 学习C语言第六天