C中指针的定义、表示法、类型和算术

0. 指针到底是什么？

在我们讨论指针的定义之前，让我们先了解一下当我们编写时会发生什么

int digit = 42;

编译器保留一块内存来保存int值。该块的名称为digit，该块中存储的值为42。现在，为了记住该块，它被分配了一个地址或一个位置号（例如 24650）。

位置编号的值对我们来说并不重要，因为它是一个随机值。但是，我们可以使用&（与符号）或运算符地址来访问该地址，如下所示。

printf("The address of digit = %d.",&digit);/* prints "The address of digit = 24650. */

现在，我们可以使用另一个运算符（星号）digit从变量的地址获取变量的值，称为间接或取消引用或地址运算符的值。*

printf("The value of digit = %d.", *(&digit);/* prints "The value of digit = 42. */

1. 指针定义和表示法

的地址digit可以存储在另一个称为指针变量的变量中。将变量地址存储到指针的语法是：

dataType *pointerVariableName = &variableName;

对于我们的digit变量，可以写成：

int *addressOfDigit = &digit;

或者

int *addressOfDigit;
addressOfDigit= &digit;

这可以理解为 -指向int（整数）addressOfDigit存储address of(&) digit变量的指针。

需要理解的几点——

1. dataType- 我们需要告诉计算机我们要存储其地址的变量的数据类型是什么。这里，int是的数据类型digit。

这并不意味着addressOfDigit将存储类型的值int。

整数指针（如addressOfDigit）只能存储整数类型变量的地址。

int variable1;
int variable2;
char variable3;
int *addressOfVariables;

variable1在这里，我们可以将和的地址分配variable2给整数指针 addressOfVariables，但不能分配给，variable3因为它的类型是char。我们需要一个字符指针变量来存储其地址。

2. *- 指针变量是一种特殊变量，它用于存储另一个变量的地址。为了与其他不存储地址的变量区分开来，我们*在声明中使用 , 作为符号。

现在，我们可以使用addressOfDigit指针变量来打印地址和值，digit如下所示：

printf("The address of digit = %d.", addressOfDigit);/* prints "The address of digit = 24650." */
printf("The value of digit = %d.", *addressOfDigit);/*prints "The value of digit = 42. */

这里，*addressOfDigit是被读取为存储在地址处的值addressOfDigit。

请注意，我们使用的格式%d标识符。嗯，这并不完全正确。要使用的正确标识符是。addressOfDigit%p

使用%p，地址以十六进制值显示。但内存地址可以以整数和八进制值显示。尽管如此，由于这不是完全正确的方法，因此会显示警告。

int num = 5;
int *p = &num;
printf("Address using %%p = %p",p);
printf("Address using %%d = %d",p);
printf("Address using %%o = %o",p);

根据我使用的编译器的输出是 -

Address using %p = 000000000061FE00
Address using %d = 6422016
Address using %o = 30377000

这是您使用时显示的警告%d-

warning: format '%d' expects argument of type 'int', but argument 2 has type 'int *'

2. 一些特殊提示

1. 野指针

char *alphabetAddress; /* uninitialised or wild pointer */
char alphabet = "a";
alphabetAddress = &alphabet; /* now, not a wild pointer */

当我们定义字符指针时alphabetAddress，我们没有初始化它。此类指针称为野指针。它们存储一个垃圾值，即我们不知道是否保留的字节的内存地址（请记住int digit = 42;，我们在声明它时保留了一个内存地址）。

假设我们取消引用一个野指针并将一个值分配给它指向的内存地址。这将导致意外的行为，因为我们将在可能空闲或保留的内存块中写入数据。

2. 空指针

现在，为了确保我们没有野指针，我们可以用一个NULL值初始化一个指针，使其成为空指针。

char *alphabetAddress = NULL /* Null pointer */

空指针不指向任何内容，或者指向用户无法访问的内存地址。

3. 空指针

void 指针可用于指向任何数据类型的变量。它可以被重用来指向我们想要的任何数据类型。它被声明为

void *pointerVariableName = NULL;

由于它们本质上非常通用，因此也称为通用指针。

由于其灵活性，void 指针也带来了一些限制。空指针不能像任何其他指针一样取消引用。适当的类型转换是必要的。

void *pointer = NULL;
int number = 54;
char alphabet = "z";
pointer = &number;
printf("The value of number = ", *pointer); /* Compilation Error */
/* Correct Method */
printf("The value of number = ", *(int *)pointer); /* prints "The value at number = 54" */
pointer = &alphabet;
printf("The value of alphabet = ", *pointer); /* Compilation Error */
printf("The value of alphabet = ", *(char *)pointer); /* prints "The value at alphabet = z */

类似地，void 指针需要进行类型转换才能执行算术运算。

空指针在 C 语言中很有用malloc()。库函数calloc()可以动态分配内存，返回空指针。qsort()是 C 中的内置排序函数，有一个函数作为其参数，该函数本身接受 void 指针作为其参数。

4. 悬空指针

悬空指针指向用于保存变量的内存地址。由于它指向的地址不再被保留，使用它会导致意想不到的结果。

main(){int *ptr;ptr = (int *)malloc(sizeof(int));*ptr = 1;printf("%d",*ptr); /* prints 1 */free(ptr); /* deallocation */*ptr = 5;printf("%d",*ptr); /* may or may not print 5 */
}

尽管内存已被释放free(ptr)，但指向整数的指针ptr仍然指向该未保留的内存地址。

3. 指针运算

现在我们知道指针与任何其他变量不同。除了内存块的地址之外，它们不存储任何值。因此，很明显，并非所有算术运算都对它们有效。两个指针（有地址）相乘或相除有意义吗？

指针的有效操作很少但非常有用-

1.只有当一个指针具有相同类型时，才可以将它们的值分配给另一个指针（除非类型转换或其中一个是void *.

int ManU = 1;
int *addressOfManU = &ManU;
int *anotherAddressOfManU = NULL;
anotherAddressOfManU = addressOfManU; /* Valid */
double *wrongAddressOfManU = addressOfManU; /* Invalid */

2.只能对指针进行整数加减。

int myArray = {3,6,9,12,15};
int *pointerToMyArray = &myArray[0];
pointerToMyArray += 3; /* Valid */
pointerToMyArray *= 3; /* Invalid */

当您向指针添加（或减去）一个整数（例如 n）时，您实际上并不是在字面上添加（或减去）该整数。您正在添加（或减去）指针所指向的变量的数据类型大小的 n 倍。

int number = 5;/* Suppose the address of number is 100 */
int *ptr = &number;
int newAddress = ptr + 3;/* Same as ptr + 3 * sizeof(int) */

存储的值newAddress不会是103，而是112.

3.指针的减法和比较仅当两者都是同一数组的成员时才有效。

int myArray = {3,6,9,12,15};
int sixthMultiple = 18;
int *pointer1 = &myArray[0];
int *pointer2 = &myArray[1];
int *pointer6 = &sixthMuliple;/* Valid Expressions */
if(pointer1 == pointer2)
pointer2 - pointer1;/* Invalid Expressions
if(pointer1 == pointer6)
pointer2 - pointer6

指针相减得到分隔它们的元素数量。

4.您可以对指针进行赋值或与进行比较NULL。