C语言指针详解(1)(能看懂字就能明白系列)文章超长,慢慢品尝

目录

1、内存和地址

2、指针简介

与指针相关的运算符:

取地址操作符(&)

解引用操作符(间接操作符)(*)

​编辑 指针变量的声明

指针变量类型的意义

指针的基本操作

1、指针与整数相加(当然也可以相减):

2、指针与指针相加(或者相减)

3、比较

野指针

1、解引用未初始化的指针

2、指针越界访问

3、指针指向的空间释放

4、如何规避野指针

1、指针初始化

2、小心指针越界


1、内存和地址

什么是内存呢?我们知道计算机上CPU(中央处理器)在处理数据的时候,需要的是数据是在内存中读取的,处理后的数据也会放回内存中,比如电脑上的内存是8GB/16GB/32GB等,那这些内存空间是如何高效的管理的呢?

其实也是把内存划分为一个个的内存单元,每个内存单元的大小取一个字节。

补充:计算机中常见的单位——一个比特位可以存储一个二进制的位1或者0

1byte = 8bit(bit-比特位,byte-字节)
1KB = 1024byte
1MB = 1024KB
1GB = 1024MB
1TB = 1024GB
1PB = 1024TB

其实,每个内存单元,相当于一个学生宿舍,一个字节空间里面能放8个比特位,就好比一个宿舍里面住了八个人,每个人就是一个比特位。 

每个内存单元也都有一个编号(这个编号就相当于宿舍房间的门牌号),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:指针。

所以我们可以理解为:

内存单元的编号==地址==指针

2、指针简介

指针?什么是指针?从根本上,指针(pointer)是一个值为内存地址的变量(或者数据对象)。比如char类型变量的值是字符,int类型变量的值是整数,指针变量的值是地址。

与指针相关的运算符:

那我们如何获得地址呢?

取地址操作符(&)

一般注解:后跟一个变量名,&给出该变量的地址

#include<stdio.h>
int main()
{int a = 10;&a;//这里是取出a的地址的意思printf("%p", &a);//p是打印地址的占位符return 0;
}

如图所示,0133F70C就是a的地址,(特别注意的是,上述代码在创建变量a的时候,会向内存申请4个字节的空间,用于存放整数10,其中每个字节都有地址,且&a取出的是a所占4个字节中地址较小的字节的地址。)虽然整型变量占4个字节,但我们只要知道了第一个字节地址,就能顺藤摸瓜访问到4个字节的数据。

我们把取到的数据(地址)放到指针变量存储,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。

解引用操作符(间接操作符)(*)

一般注解:后跟一个指针名或者地址时,*给出储存在指针指向地址上的值。

示例:

int a=10;

int *pa=&a;//这里pa左边写的是int*,*是在说明pa是指针变量,而前面的int是在说明pa指向的是整型(int)类型的对象。

*pa=20;//*pa等价于a,最终a的值等于20

 指针变量的声明

声明指针变量时必须指定指针所指向变量的类型,因为不同的变量类型占用不同的存储空间,一些指针操作要求知道操作对象的大小。另外,程序必须知道存储在指定地址上的数据类型。long和float可能占用相同的存储空间,但是它们存储数字却大相径庭。下面是一些示例:

int *pa  //pa是指向int类型变量的指针

char *pb //pb是指向char类型变量的指针

float *pc //pc是指向float类型变量的指针

类型说明符表示了指针所指向对象的类型,星号(*)表明声明的变量是一个指针。

int*pa声明的意思是pa是一个指针,*pa是int类型。

指针变量类型的意义

指针变量的大小和类型无关,只要是指针变量,在同一个平台上,大小都是一样的,为什么还要各种各样的指针类型呢?

其实指针类型是有特殊意义的,例如以下代码:

#include <stdio.h>
int main()
{int n = 0x11223344;int* pi = &n;*pi = 0;printf("%p", *pi);return 0;
}

#include <stdio.h>
int main()
{int n = 0x11223344;char* pc = (char*)&n;*pc = 0;printf("%p", n);return 0;
}

 从上面两个代码可以看出,第一个代码会将n的四个字节全部改为0,但是第二个代码只是将n的第一个字节改为0。

结论:指针的类型决定了,对指针解引用的时候有多大权限(一次能操作几个字节)(指针的类型决定了指针向前或者向后走一步有多大)

比如:char*的指针解引用就只能访问一个字节,而int*类型的解引用就能访问四个字节。

指针的基本操作

1、指针与整数相加(当然也可以相减):

可以使用+运算符把指针和整数相加,或整数与指针相加。无论哪种情况,整数都会和指针所指向类型的大小(以字节为单位)相乘,然后把结果与初始地址相加。

#include <stdio.h>
int main()
{
int n = 10;
char *pc = (char*)&n;
int *pi = &n;
printf("%p\n", &n);
printf("%p\n", pc);
printf("%p\n", pc+1);
printf("%p\n", pi);
printf("%p\n", pi+1);
return 0;
}

上面就是指针与整数相加的结果,另外也可以看出,char*类型的指针变量+1跳过一个字节,int*类型的指针变量+1跳过了4个字节。这就是指针变量的类型差异带来的变化。

另外再举一个数组的例子:

我们知道数组在内存中都是连续存放的,所以只要我们知道第一个元素的地址,就能顺藤摸瓜找到后面的所以元素。

#include<stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);int* pst = &arr[0];for (int i = 0;i < sz;i++){printf("%d ", *(pst + i));//这里的p+i就是指针加整数}return 0;
}

2、指针与指针相加(或者相减)

int my_strlen(char* s)//定义一个求字符串长度的函数
{char* p = s;while (*p != '\0')p++;return p-s;//这里就是指针减指针
}#include<stdio.h>
int main()
{printf("%d", my_strlen("abc"));//传参后打印结果return 0;
}

3、比较

可以使用关系运算符比较两个指针的值,前提是两个指针都指向相同类型的对象。

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int* p = &arr[0];int i = 0;int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);while (p < arr + sz) //这里是指针大小的比较{printf("%d ", *p);p++;}return 0;
}

野指针

成因:

1、解引用未初始化的指针

int* pst; //未初始化的指针

*pst=5; //严重的错误

 为何不行呢,第二行的意思是把5存储在pst指向的位置。但是pst未被初始化未被初始化,其值是一个随机值,所以不知道将5存储在何处,这可能不会出什么错,也可能会擦写数据或代码,或者导致程序崩溃。

切记:创建一个指针时,系统只分配了存储指针本身的内存,并未分配存储数据的内存。因此,在使用指针之前,必须先用已分配的地址初始化它。

#include <stdio.h>
int main()
{
int *p;//局部变量指针未初始化,默认为随机值
*p = 20;
return 0;
}

2、指针越界访问

#include <stdio.h>
int main()
{
int arr[10] = {0};
int *p = &arr[0];
int i = 0;
for(i=0; i<=11; i++)
{
//当指针指向的范围超出数组arr的范围时,p就是野指针
*(p++) = i;
}
return 0;
}

3、指针指向的空间释放

#include <stdio.h>
int* test()
{
int n = 100;
return &n;
}
int main()
{
int*p = test();
printf("%d\n", *p);
return 0;
}

4、如何规避野指针

1、指针初始化

如果明确知道指针指向哪里就直接赋值地址,如果不知道指针应该指向哪里,可以给指针赋值NULL,NULL是C语言中定义的一个标识符常量,值是0,0也是地址,这个地址是无法使用的,读写该地址会报错。

#include <stdio.h>
int main()
{
int num = 10;
int*p1 = &num;
int*p2 = NULL;
return 0;
}
2、小心指针越界

一个程序向内存申请了哪些空间,,通过指针也就只能访问哪些空间,不能超过访问范围,超过了就是越界访问。

今天的笔记到此结束了

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