指针!!C语言(第一篇)

指针1

  • 指针变量和地址
    • 1.取地址操作符(&)
    • 2.指针变量和解引用操作符(*)
  • 指针变量的大小和类型
  • 指针的运算
  • 特殊指针
    • 1.viod*指针
    • 2.const修饰指针
    • 3.野指针
  • assert断言
  • 指针的使用和传址调用
    • 1.strlen的模拟实现
    • 2.传值调用和传址调用

指针变量和地址

在认识指针之前,我们先引入一个实际生活的例子,比如我们要找一个小区内的房子,如果我们知道它在具体的几号楼,房间编号是多少的话那我们就很容易找到。那么对照到计算机中,我们知道CPU读取数据也是在内存中读取,存储数据也同样在内存中,如果将内存也分成一个个编号和一个个空间,那我们寻找一个数据岂不是更快更便捷?

其实在计算机中我们同样也是将内存划分为一个个内存单元,一个内存单元取一个字节,也就是8个比特位,每个内存单元也都有一个编号(这个编号就相当于小区房间的门牌号),有了这个内存单元的编号,CPU就可以快速找到一个内存空间。生活中我们把门牌号也叫地址,在计算机中我们把内存单元的编号也称为地址。C语言中给地址起了新的名字叫:指针所以我们可以理解为:内存单元的编号 = 地址 = 指针。

1.取地址操作符(&)

理解了内存和地址的关系,我们再回到C语言,在C语言中创建变量其实就是向内存申请空间,比如:在这里插入图片描述

2.指针变量和解引用操作符(*)

指针变量:那我们通过取地址操作符(&)拿到的地址是⼀个数值,比如:0x006FFD70,这个数值有时候也是需要存储起来,方便后期再使用的,那我们把这样的地址值存放在哪里呢?答案是:指针变量中。下面展示一些 内联代码片

#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
int* p = &a;//取出a的地址并且存在指针变量p中
return 0}

指针变量也是一种变量,这种变量就是用来存放地址的,存放在指针变量中的值都会理解为地址在这里插入图片描述
解引用操作符: 当我们把一个变量存储在一个指针变量中,如果我们要使用这个指针变量的话,我们要怎样使用呢?
下面展示一些 内联代码片

#include <stdio.h>
int main()
{
int a=10;
int* pa=&a;
*pa=20;//将a中的数值改为20
printf("%d\n",a);
return 0;
}

在上面的代码中, *pa 的意思就是通过pa中存放的地址,找到指向的空间 *pa其实就是a变量了;所以 *pa = 20,这个操作符就是把a改成了20,也就是通过指针来修改a变量中存的数值。

指针变量的大小和类型

首先我们要知道指针变量也是有大小,指针变量的大小是通过字节来判断的,指针变量的大小取决于地址的大小:
比如:32位平台下地址是32个bit位(即4个字节),64位平台下地址是64个bit位(即8个字节)
在这里插入图片描述
虽然所占字节大小与类型无关,但是类型仍然是有意义的,决定了它解引用时候的权限,例如int* pa=&a;char* pc=&a;假如给a重新赋一个值0,就会发现通过调试int类型中的字节全部变为0,而char类型中的字节只有第一个字节变为0。

指针的运算

指针+ - 整数:指针也有运算,例如对于整型指针的加减&a→&a+1,就将指针的地址移动了4个字节,但如果是char类型的话,就只移动1个字节,也就是说不同类型的指针移动的字节大小是不相同的。
指针-指针:指针-指针的绝对值是指针和指针之间元素的个数,但是两个指针指向的是同一块空间才可以。

特殊指针

1.viod*指针

在指针类型中有⼀种特殊的类型是 void * 类型的,可以理解为无具体类型的指针(或者叫泛型指针),这种类型的指针可以用来接受任意类型地址。但是也有局限性, void* 类型的指针不能直接进行指针的±整数和解引用的运算。一般 void* 类型的指针是使用在函数参数的部分,用来接收不同类型数据的地址,这样的设计可以实现泛型编程的效果,使得⼀个函数来处理多种类型的数据。

2.const修饰指针

如果在一个程序中我们希望一个变量不能被随便修改,那我们应该怎么办呢?const就可以实现这个作用。
比如:int a=100; a=200;那么输出的a就等于200,但是如果我们在int前面加上const,那么此时的a就不能被修改了。但是如果我们通过指针也就是用地址来变:下面展示一些 内联代码片

#include <stdio.h>
int main()
{const int n = 0;printf("n = %d\n", n);int*p = &n;*p = 20;printf("n = %d\n", n);return 0;
}

通过上面的代码,即使我们用const来修饰但是通过指针变量我们还是能把变量改变,那么有没有什么办法始终不能改变量里面的值呢?给大家放一张图:在这里插入图片描述

3.野指针

概念: 野指针就是指针指向的位置是不可知的(随机的、不正确的、没有明确限制的)
如何避免野指针呢?

  1. 指针初始化(如果不知道指向哪里,就赋值NULL空指针)
  2. 不要越界访问(例如我们访问一个数组,当超过数组的范围还要继续访问,将成为野指针)
  3. 指针变量不再使用时,及时置NULL,指针使用之前检查有效性。
  4. 避免返回局部变量的地址

assert断言

assert.h 头文件定义了宏 assert() ,用于在运行时确保程序符合指定条件,如果不符合,就报错终止运行。这个宏常常被称为“断言”。
eg:assert(p!=NULL);
上面代码在程序运行到这一行语句时,验证变量 p 是否等于 NULL 。如果确实不等于 NULL ,程序继续运行,否则就会终止运行,并且给出报错信息提示。assert() 宏接受一个表达式作为参数。如果该表达式为真(返回值非零), assert() 不会产生任何作用,程序继续运行。如果该表达式为假(返回值为零), assert() 就会报错,在标准错误流 stderr 中写入⼀条错误信息,显示没有通过的表达式,以及包含这个表达式的文件名和行号。
使用assert的好处也有很多,它不仅能自动标识文件和出问题的行号,还有一种无需更改代码就能开启或关闭 assert() 的机制。如果已经确认程序没有问题,不需要再做断言,就在 #include <assert.h> 语句的前面,定义一个宏 NDEBUG 。
在这里插入图片描述
assert() 的缺点是,因为引入了额外的检查,增加了程序的运行时间。
一般我们可以在 Debug 中使用,在 Release 版本中选择禁用 assert 就行,在 VS 这样的集成开发环境中,在 Release 版本中,直接就是优化掉了。这样在debug版本写有利于程序员排查问题,在 Release 版本不影响用户使用时程序的效率。

指针的使用和传址调用

1.strlen的模拟实现

库函数strlen的功能是求字符串长度,统计的是字符串中 \0 之前的字符的个数。
函数原型如下:下面展示一些 内联代码片

#include <assert.h>
size_t my_strlen(const char* s)//保证s不被改变
{int count = 0;assert(s != NULL);//保证s不能是空指针while (*s){count++;s++;}return count;
}
int main()
{char arr[] = "abcdef";size_t len = my_strlen(arr);printf("%zd\n", len);return 0;
}

const保证了字符串内容不被改变。

2.传值调用和传址调用

写一个函数交换两个变量的值:下面展示一些 内联代码片

#include <stdio.h>
void Swap1(int x, int y)
{int tmp = x;x = y;y = tmp;
}
int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d %d", &a, &b);printf("交换前:a=%d b=%d\n", a, b);Swap1(a, b);printf("交换后:a=%d b=%d\n", a, b);return 0;
}

在这里插入图片描述
通过上面的代码我们可以看出来,即使我们使用函数交换两个变量的数值,但是输出的结果仍然不是我们想要的结果,那么问题到底出现在哪呢?这个时候我们就要知道一个叫做传值调用,也就是如果直接将数值传过去,就是传值调用。实参传递给形参的时候,形参会单独创建一份临时空间,对形参的修改不影响实参。那么有没有什么办法呢?我们可以想到使用指针传址的办法,也就是传址调用
下面展示一些 内联代码片

#include <stdio.h>
void Swap2(int*px, int*py)
{int tmp = 0;tmp = *px;*px = *py;*py = tmp;
}
int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d %d", &a, &b);printf("交换前:a=%d b=%d\n", a, b);Swap2(&a, &b);printf("交换后:a=%d b=%d\n", a, b);return 0;
}

在这里插入图片描述
传址调用,可以让函数和主调函数之间建立真正的联系,在函数内部可以修改主调函数中的变量;所以未来函数中只是需要主调函数中的变量值来实现计算,就可以采用传值调用。如果函数内部要修改主调函数中的变量的值,就需要传址调用。

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