零基础学C语言知识总结十：指针及其相关知识

Posted 2022-10-29 一起学编程

字符串与指针、数组与指针

定义数组时，要给出数组名和数组长度，数组名可以认为是一个指针，它指向数组的第 0 个元素。在C语言中，我们将第 0 个元素的地址称为数组的首地址，数组名的本意是表示整个数组，也就是表示多份数据的集合，但在使用过程中经常会转换为指向数组第 0 个元素的指针，所以上面使用了“认为”一词，表示数组名和数组首地址并不总是等价。

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

	int a[] = 1,2,3,4,5,6;
	int line = sizeof(a) / sizeof(a[0]);//计算数组长度
	int i;

	for (i = 0; i < line; i++) 

		printf("%d  ", *(a + i));  //这里的*(a + i)相当于a[i]
	
	return 0;


我们使用的*(a+i)这个表达式，a 是数组名，指向数组的第 0 个元素，表示数组首地址，
 a+i 指向数组的第 i 个元素，*(a+i) 表示取第 i 个元素的数据，它等价于 a[i]。

我们也可以定义一个指向数组的指针，例如：

int a[]=1,2,3,4,5,6;
int *p=a;

a 本身就是一个指针，可以直接赋值给指针变量 p。a 是数组第 0 个元素的地址，所以int *p = a;
也可以写作int *p = &a[0];。也就是说，a、p、&a[0] 这三种写法都是等价的，
它们都指向数组第 0 个元素，或者说指向数组的开头。

    注意  ：a 本身就是一个指针”这种表述并不准确，严格来说应该是“a 被转换成了一个指针，
            如果一个指针指向了数组，我们就称它为数组指针（Array Pointer）    

数组指针指向的是数组中的一个具体元素，而不是整个数组，所以数组指针的类型和数组元素的类型有关，上面的例子中，p 指向的数组元素是 int 类型，所以 p 的类型必须也是int *。 反过来想，p 并不知道它指向的是一个数组，p 只知道它指向的是一个整数，究竟如何使用 p 取决于程序员的编码。

数组在内存中只是数组元素的简单排列，没有开始和结束标志，在求数组的长度时不能使用指针p来sizeof(p) / sizeof(int)这样来求，因为 p 只是一个指向 int 类型的指针，编译器并不知道它指向的到底是一个整数还是一系列整数（数组），所以 sizeof(p) 求得的是 p 这个指针变量本身所占用的字节数，而不是整个数组占用的字节数。如果不知道数组的长度，那么就无法遍历整个数组

      引入数组指针后，我们就有两种方案来访问数组元素了，一种是使用下标，另外一种是使用指针：

1）使用下标

也就是采用 arr[i] 的形式访问数组元素。如果 p 是指向数组 arr 的指针，那么也可以使用 p[i] 来访问数组元素，它等价于 arr[i]。

2）使用指针

也就是使用 *(p+i) 的形式访问数组元素。另外数组名本身也是指针，也可以使用 *(arr+i) 来访问数组元素，它等价于 *(p+i)。

       不管是数组名还是数组指针，都可以使用上面的两种方式来访问数组元素。不同的是，数组名是常量，它的值不能改变，而数组指针是变量（除非特别指明它是常量），它的值和它的所指向可以任意改变。也就是说，数组名只能指向数组的开头，而数组指针可以先指向数组开头，再指向其他元素。

//利用自增来遍历数组
#include<stdio.h>
int main(void) 

	int a[] =  1,2,3,4,5,6 ;
	int line = sizeof(a) / sizeof(a[0]);
	int i;
	int *p = a;//指针p指向数组首地址

	for (i = 0; i < line; i++) 

		printf("地址a[%d]：%p\\n ",i,p);
		printf("值a[%d]:%d \\n", i, *p);

			//指针自增移动
			p++;
	

	return 0;
 


/*自减也是同样的效果
  递增递减需要注意的：
 *p++；表示取出p所指向的那个数据来，完事后顺便把p移动到下一个地址位置去 ， * 的优先级虽然高，但是没
有++高，这个是常用于数组之类的连续空间中，

	注意：

	//int b[ ] = a;   不可以做
	//int *p = a;    可以做
	//	b = a;       不可以做
	//int b[ ] = -- > int * const b;  因为const表示b常量的数不能改变

另外 ：

​      const int a[ ]=1,2,3,4,5,6; 数组变量已经是const的指针了，这里的const表示数组的每个单元都是const int 所以必须通过初始化进行赋值。

    数组变量是特殊的指针，数组变量本身表达地址，所以  int a[10];int *p=a //不用取地址值，

​ 但是数组的单元表达的是变量，需要用&取地址， int b==&a[0];

​ [ ]运算符可以对数组做，也可以对指针做：p[0]=a[0];

C语言中没有特定的字符串类型，我们通常是将字符串放在一个字符数组中，所以字符数组归根结底还是一个数组，上节讲到的关于指针和数组的规则同样也适用于字符数组。更改上面的代码，使用指针的方式来输出字符串：

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

int main(void) 
	char s[] = "hello world";
	char *p = s;
	int len = strlen(s);//获得字符串长度函数
	int i;
	//使用指针遍历字符串输出
	for (i = 0; i < len; i++) 
		printf("%c", *(p + i));
	
	printf("\\n");

	//使用数组的方式遍历输出
	for (i = 0; i < len; i++) 
		printf("%c", p[i]);
	
	printf("\\n");

	//使用指针的形式输出
	for (i = 0; i < len; i++) 
		printf("%c", *(s + i));
	

	printf("\\n");
	return 0;

除了字符数组，C语言还支持另外一种表示字符串的方法，就是直接使用一个指针指向字符串，例如：

char *str;
str = "hello world";

/*字符串指针指向的是一个字符串,str是一个char类型的指针变量，
指向字符串"hello world"，指针变量str存放的是这个字符串的首地址。
所以输出的是一个字符串，应改写成printf(“%s\\n”,str); 

字符串中的所有字符在内存中是连续排列的，str 指向的是字符串(字符数组)的第 0 个字符；我们通常将第 0  个字符的地址称为字符串的首地址。字符串中每个字符的类型都是char，所以 str 的类型也必须是char *。

这一切看起来和字符数组是多么地相似，它们都可以使用%s输出整个字符串，都可以使用*或[ ]获取单个字符，这两种方式的区别如下：

它们最根本的区别是在内存中的存储区域不一样，字符数组存储在全局数据区或栈区，第二种形式的字符串存储在常量区。全局数据区和栈区的字符串（也包括其他数据）有读取和写入的权限，而常量区的字符串（也包括其他数据）只有读取权限，没有写入权限。内存权限的不同导致的一个明显结果就是，字符数组在定义后可以读取和修改每个字符，而对于第二种形式的字符串，一旦被定义后就只能读取不能修改，任何对它的赋值都是错误的。

我们将第二种形式的字符串称为字符串常量，意思很明显，常量只能读取不能写入：

    char *str = "Hello World!";//这里是字符常量是指针
    str = "I love C!";  //正确  让常量字符串指针重新指向一个字符串
    str[3] = 'P';  //错误   这个是想通过一个字符常量指针让一个字符数组赋值

    这段代码能够正常编译和链接，但在运行时会出现段错误（Segment Fault）或者写入位置错误。

第2行代码是正确的，可以更改指针变量本身的指向；第3行代码是错误的，不能修改字符串中的字符。

那么究竟是使用字符数组还是字符串常量指针呢？在编程过程中如果只涉及到对字符串的读取，那么字符数组和字符串常量都能够满足要求；如果有写入（修改）操作，那么只能使用字符数组，不能使用字符串常量。

最后总结一下，C语言有两种表示字符串的方法：

        一种是字符数组，另一种是字符串常量（即指针），它们在内存中的存储位置不同，使得字符数组可以读取和修改，而字符串常量（指针）只能读取不能修改。

作者：Mr_Li_

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