超详细的c进阶教程！手撕c指针

Posted 2021-09-08 东条希尔薇

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了超详细的c进阶教程！手撕c指针相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

作者的码云地址：https://gitee.com/dongtiao-xiewei
后续作者会更新力扣的每日一题系列，原代码会全部上传码云，推荐关注哦，笔芯~

还像更深入地了解c语言？快来订阅作者的c语言进阶专栏！作者承诺本系列不会TJ！预计更新：指针，字符串处理，内存管理，结构体，预处理等等

C指针我相信，对于许多正在新手村发育的程序员来说，都是一道过不去的坎（包括我新手期呜呜呜TAT）。为了解决广大新手玩家在指针关卡卡关的问题，特地推出此攻略~

废话不多说，让我们开始吧！

指针快速入门

指针的概念

到底什么是指针？以下是度娘给出的定义：

指针也就是内存地址，指针变量是用来存放内存地址的变量，不同类型的指针变量所占用的存储单元长度是相同的，而存放数据的变量因数据的类型不同，所占用的存储空间长度也不同。有了指针以后，不仅可以对数据本身，也可以对存储数据的变量地址进行操作。

指针在c语言如此流行，也是因为指针可以有效的实现例如树，链表等数据结构。

听了度娘这么说，感觉还是一头雾水啊，说了个寂寞啊。。

别急，接下来我用生活中的例子给大家引出指针这一概念吧

我们可以把计算机内存看做一条街道上的一排房子，就像这样，每个房子都有自己的编号，如下图

每个房子都有且仅有一个门牌号与它对应，每个房子都可以容纳一口人家

对应到计算机科学中就是：

计算机中创建的每个变量（人家）都会在内存中占据一定的位置，每个内存位置都由一个特定的地址（门牌号）唯一确定

而指针，它就是一种能存储地址的变量。我们可以通过一些操作，利用指针找到某一个变量，去间接的操作它。

对应到计算机中就是这样

为什么一个格子对应一个字节呢？

指针大小

我们知道，我们使用的操作系统有32位和64位之分（在此电脑上点击右键后再点击属性查看）

操作系统位数的意义是：电脑可以使用多少根地址线

我们拿32位操作系统来举例：

32的机器对应32根地址线，假设每根地址线可以产生一个电信号（正电/负电），对应二进制中用1/0表示

32位就可以产生如下的电信号
注：一根地址线对应一个比特位，每8个比特位对应1个字节

00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000001
....
11111111 11111111 11111111 11111111

我们简单的算一下：每根地址线可以产生2个电信号，32个地址就可以产生2³²个不同的电信号。

如果我们把每个字节表示成一个地址的话，可以表示2³²字节内存，按一个单位1024的比例扩大，算出可以操控4GB的空闲空间进行编址

问题来了，那为什么不拿其它单位来标识一个地址呢？

就拿1kb来举例，我们知道一个int变量大小仅有4b，如果我们拿1kb大小来标识一个地址，将会造成大量空间的浪费（本例浪费1020b左右）

按一个字节1b的大小来计算：

32位操作系统下的指针变量大小为4b
64位操作系统下的指针变量大小为8b
可以简单写个程序来验证一下

int main()
{
	printf("%d\\n", sizeof(int*));//int*的指针变量
	printf("%d\\n", sizeof(char*));//可以用不同类型的指针变量来验证，是不是指针变量大小是固定的
	return 0;
}

VS2019设置系统的方法如下图

这里的x86代表我们使用的是32位平台

输出结果如下

64位平台上输出如下

指针操作符类型

可能又有好奇的小伙伴会问了，既然不同指针类型大小都一样，那为啥还要用这么多的指针类型啊？

哦对了，我们还是先介绍一下指针该怎么用吧~

指针的操作主要靠两个运算符：*—— 解引用操作符和 & ——取地址操作符

比如以下的代码

int a=10;
int* p=&a;
*p=20;
printf("%d\\n",a);

注：定义指针变量int p这里的星号表明p是一个指针变量，而不是解引用的意思*

我们通过画图解释这两个操作符

所以最后的输出结果就应该是20

当然，这里我们把int类型的变量存放在了int指针中，那可不可以把int a放在char* 类型的指针变量中呢？

int main()
{
	int a = 10;
	char* p = &a;
	return 0;
}

程序确实能编过去，但是报了一个警告

虽然这个程序可以编过去，不过我们最好还是把指针存放在相同类型的变量中，不然就可能导致一些意外：

比如还是本节第一个程序，只不过我们换成char*类型的变量，并将a的值修改到足够大

int a=0x11223344;
char* p=&a;
*p=0x55667788;
printf("%x\\n",a);

输出如下图

很显然，输出的值不是我们想要的值，为什么会造成这种错误呢

让我们调试一下，看看内存情况。

所以我们可以得出结论：

指针类型决定了向前或向后走一步或者操作的权限有多大

指针的运算

这一节全是概念性质的知识点，只需要记住就行了

指针±整数

我们通过打印数组的例子来说明这一概念

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 };
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", *(arr + i));
	}
	return 0;
}

这个程序可以打印出每一个元素

所以，指针加减整数，可以表示跳过的元素个数

指针-指针

int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	int* parr1 = (arr + 9);
	int* parr2 = &arr[0];
	printf("%d\\n", parr2 - parr1);
	return 0;
}

输出结果

结论：指针减去指针的值的绝对值是两个指针中间的元素个数

指针的比较

我们知道，其实指针都是有一个十六进制的数字表示的，也算作一个值，所以理所当然的可以比较大小

int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	int* parr1 = (arr + 9);
	int* parr2 = &arr[0];
	if (parr1 > parr2)
		printf("haha\\n");
	else
		printf("hehe\\n");
	return 0;
}

结论：数组中的元素随着下标从小到大，其地址也由低到高

指针和数组的联系

我们平时在学习c语言的时候或者我们在看一些c语言教材的时候，我们发现作者通常会把指针和数组放在一起谈，这是为啥呢？指针和数组到底有什么关系呢？

用一个代码说明

int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	int* p1 = &arr[0];
	int* p2 = arr;
	printf("%p\\n", p1);
	printf("%p\\n", p2);
	return 0;
}

输出结果如下

这两个表示形式的地址是一模一样的

所以可以得出以下结论：数组名代表的是首元素地址

但是有以下两种特殊情况

sizeof(arr)(其实arr未参加任何运算)，这里的arr代表整个数组
&arr,这里也代表的是取出整个arr数组的地址

用代码举例吧

int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	printf("%p\\n", arr);
	printf("%p\\n", &arr + 1);//检测跳过了一整个元素还是一个元素
	printf("%u\\n", sizeof(arr));//比较是否与首元素地址大小一样
	printf("%u\\n", sizeof(&arr[0]));
	return 0;
}

输出结果如下

数组的传参

我们知道，数组元素名代表的是首元素地址，所以以下两种传参方式都是可行的。

void test(int* p)//1
void test(int p[])//2
int main()
{
	int arr[10];
	test(arr);
	return 0;
}

数组传参的时候会退化成首元素的地址传给函数体

所以我们可以使用一个指针接受arr

当然，利用第二种数组的方式接受也可以，第二种方式更容易使萌新理解，我们不用管方块里面该填什么，随便你怎么填，要么不填，要么填一个大于原数组的数字，都无所谓

但是，这样传参，我们在有些使用场景下可能会出现一些问题

比如，我们要利用函数打印一个数组

void print_arr(int* arr)
{
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//我们必须要知道一个数组有多少元素才能打印，这是通用的计算方法
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
}

int main()
{
	int arr[] = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	print_arr(arr);
	return 0;
}

但是，程序的输出只打印了一个元素

其实是因为函数传进去的是一个指针，指针大小是固定的4或者8个字节，所以在函数体内计算数组大小永远是4/类型大小，结果是1,这个结果显然是错误的

所以，我们必须在函数外先算好数组元素个数，把个数参数传进去，才能达到我们想要的结果

void print_arr(int* arr,int sz)
{
	
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
}

int main()
{
	int arr[] = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	print_arr(arr,sz);
	return 0;
}

这个结果就是正确的

[]操作符与指针

以下两种程序的效果完全等价

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 };
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);//第一种
		printf("%d ", *(arr + i));//第二种
	}
}

第二种的解释：arr代表首元素的地址，首先进行加法运算跳过某一些元素，最后在对其解引用找到数组中某一个元素的数字

二级或更高级指针

二级指针可以存放比它低一级指针变量的地址

int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int* pa = &a;
	int* ppa = &pa;
	*ppa = &b;
	return 0;
}

字符指针和字符串

我们知道，有一种指针类型叫char*类型，它可以存放字符类型的地址

int main()
{
	char ch = 'w';
	char* p = &ch;
	*p = 'q';
	return 0;
}

但是我们知道，c语言不像python，它是没有字符串类型的

但是，我们可以使用字符指针来处理字符串

在数组阶段，我们通常是使用数组来保存字符串的

char arr[]="hello world!";

我们同样可以使用字符指针来保存字符串

char* p="hello world!";

这种保存方式，是把整个字符串地址传进来了吗？

其实不是，我们简单用一个程序验证一下

int main()
{
	char* p = "hello world!\\n";
	printf("%c\\n", *p);
	return 0;
}

输出结果如下

结果是h，所以我们可以初步得出结论

字符指针在储存字符串时，本质还是把首元素地址储存起来，而存放空间又是连续的，所以可以通过这个指针找到整个字符串

指针数组和数组指针

至于为什么把它们放在一起，是因为它们名字里面每个字都一样，但是意义却完全不一样~

前者是数组，后者是指针

指针数组

顾名思义，指针数组就是一个能存放地址的数组，表示方式如下

int* parr[10];

这个程序就代表，一个名为parr的数组，其中包含10个元素，每个元素都是int*指针类型

我们可以这样分析：

把名字去掉，剩下的是int*[10]，就是它的类型了~

指针数组的初始化方式举例

int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int c = 30;
	int d = 40;
	int* parr[4] = { &a,&b,&c,&d };
	for (int i = 0; i < 4; i++)
	{
		printf("%d ", *parr[i]);
	}
	return 0;
}

可以打印出我们想要的结果

内存图：

总结：初始化只需要传进地址就行了，使用的时候记得解引用操作

数组指针

结论：数组指针是一种指向数组的指针
表示方式：

int(*p2)[10];

注意：由于括号的优先级最高p2不会先与[]结合，而是先与*结合，说明其是一个指针变量，然后指向是一个含10个整型元素的数组

数组指针的应用：二维数组传参

我们知道，二维数组在内存的方式也是连续存放的，一行元素存完后，接着立刻存储下一行

int arr[3][3];

这个二维数组的内存情况如下

我们就可以把二维数组的每一行看做一个一维数组的元素

于是我们就可以这样理解二维数组：看做一个一维数组，每一行的元素都是另外一个一维数组

基于以上的推测，于是我们就可以使用数组指针来传参

void test(int(*p)[3])
{

}

int main()
{
	int arr[3][3] = { 0 };
	test(arr);
	return 0;
}

p就被看作一个指针，该指针指向一个有3个整型元素的数组

解引用方式：

*(*(p+1)+2)//等价于arr[1][2]

函数指针

其实，我们自己写的函数也是会使用特定的地址保存起来的

那函数的地址能不能保存呢？答案是当然可以，用函数指针就行了

函数指针包含以下几个成分：

指向的函数的返回值
指向的函数的参数类型

以下有两种可能会混淆的定义方式

void(*pfun1)()=test1;
void*pfun2()=test2;

第一种方式是正确的，因为变量必须要保存先与*结合，说明其是一个指针

使用方式

int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

int main()
{
	int(*pfun)(int, int) = Add;
	//(返回类型)int（指针变量名称）(*pfun)（参数类型）(int, int) = （指向的函数）Add;
	int ret = (*pfun)(2, 5);
	//也可以进行简化
	int ret1 = pfun(2, 6);
	printf("%d,%d\\n", ret, ret1);
	return 0;
}

函数指针数组

类比指针数组，就是把每个元素换成一个函数指针了

声明方式

void(*parr[10])(int,int);

函数指针应用（回调函数）

定义：就是通过函数指针调用的函数，这个函数的参数通常是一个函数指针

例子：计算器

函数定义部分：

float Add(float x, float y)
{
	return x + y;
}

float Sub(float x, float y)
{
	return x - y;
}

float Mul(float x, float y)
{
	return x * y;
}

float Div(float x, float y)
{
	if (y == 0)
	{
		printf("error\\n");
		return 0.0
	}
	else
	{
		return x / y;
	}
	
}

不适用函数指针的话，代码将会变得非常冗余，（输入操作数的部分）

int main()
{
	int input = 0;
	float x = 0.0;
	float y = 0.0;
	do
	{
		printf("1. Add      2.Sub\\t");
		printf("3. Mul      4.Div\\n");
		printf("你要做什么？\\n");
		scanf("%d"以上是关于超详细的c进阶教程！手撕c指针的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章 
 超详细的C进阶教程！C语言文件操作
 超详细的c进阶教程！C语言数据存储剖析
 超详细的C进阶教程！C语言预处理
 超详细的C进阶教程！动态内存管理
 超详细的C进阶教程！深度解剖C语言自定义类型
 搞定C语言指针，指针超详细讲解，及指针面试题

超详细的c进阶教程！手撕c指针

文章目录

指针快速入门

指针的概念

指针大小

指针操作符类型

指针的运算

指针±整数

指针-指针

指针的比较

指针和数组的联系

数组的传参

[]操作符与指针

二级或更高级指针

字符指针和字符串

指针数组和数组指针

指针数组

数组指针

数组指针的应用：二维数组传参

函数指针

函数指针数组

函数指针应用（回调函数）