C语言指针

C语言学习！

文章目录

前言

一、指针是什么？

二、指针变量的大小

三、指针和指针类型

四、指针和函数

五、野指针

5.1野指针成因

5.2 如何规避野指针

六、指针运算

6.1 指针+- 整数

6.2 指针-指针

6.3 指针的关系运算

总结

前言

指针理解的2个要点：

指针是内存中一个最小单元的编号，也就是地址。
平时口语中说的指针，通常指的是指针变量，是用来存放内存地址的变量。

一、指针是什么？

1.1 指针变量

整个内存空间是切割成一个个1byte（字节）大小的内存单元并编号来管理的，把内存单元的编号称为地址，地址也叫指针。存放指针（地址）的变量就是指针变量，通过指针变量里存放的地址，可以找到对应的内存单元。

就好比一个人国家划分成许多省，每个省都有邮政编码，根据邮政编码可以找到对应地址的省，而指针变量就像是记录邮政编码的小本子。

内存单元有编号，而这个编号其实就是地址，地址被称为指针。
存放指针（地址）的变量就是指针变量。

把内存单元的编号就称为指针。
指针其实就是地址，地址就是编号。
指针就是内存单元的编号。

总结：指针就是地址，口语中说的指针通常指的是指针变量。

代码示例：

#include <stdio.h>int main()
{int a = 10;//a是整型变量，占用四个字节的内存空间，存储10int* pa = &a;//pa是一个指针变量，用来存放地址的return 0;
}

调试窗口：

a变量里存放着10，a的地址是0x008ffd80，&a的意思是取得a的地址，运算符&的功能就是取得对象的地址。pa变量中存放的是a的地址0x008ffd80，而pa前面的int表示 pa 指向的对象是int类型的，*说明 pa 是指针变量。

这里注意：int 整形变量占4个字节的内存，&a取出的是a所占4个字节的第一个字节的地址存放在pa变量中，pa指针变量中存的就是a的首地址。

总结： 指针变量，用来存放地址的变量。（存放在指针中的值都被当成地址处理）

1.2 取地址运算符和间接寻址运算符

C语言为指针的使用提供了一对运算符。为了找到变量的地址，可以使用 & 取地址运算符。如果 a 是变量，那么 &a 就是 a 在内存中的地址。为了获得对指针所指向对象的访问，可以使用 * 间接寻址运算符。如果 p 是指针，那么 *p 表示 p 当前指向的对象。

只要 p 指向 a ，*p 就是 a 的别名。

代码示例：

#include <stdio.h>int main()
{int a = 0;int* p = &a;*p = 10;return 0;
}

运行结果：

*为解引用操作符，*p意思就是通过p中存放的地址，找到p所指向的对象（此时*p就是a）

&a：找到a的地址；*p找回对象a。

二、指针变量的大小

指针的大小是由硬件机器决定的：

在32位的机器上，地址是32个0或者1组成二进制序列，那地址就得用4个字节的空间来存储，所以一个指针变量的大小就应该是4个字节。

在64位的机器上，如果有64个地址线，那一个指针变量的大小是8个字节，才能存放一个地址。

总结：

指针变量是用来存放地址的，地址是唯一标示一个内存单元的。
指针的大小在32位平台是4个字节，在64位平台是8个字节。

代码示例：

#include <stdio.h>
int main()
{char* pc = NULL;short* ps = NULL;int* pi = NULL;double* pd = NULL;printf("%zu\n", sizeof(pc));printf("%zu\n", sizeof(ps));printf("%zu\n", sizeof(pi));printf("%zu\n", sizeof(pd));return 0;
}

运行结果：

不管什么类型的指针都是在创建指针变量，指针变量是用来存放地址的。指针变量的大小取决于一个地址存放的时候需要多大空间。

三、指针和指针类型

指针的定义方式是： type + * 。

char* 类型的指针是为了存放 char 类型变量的地址。
short* 类型的指针是为了存放 short 类型变量的地址。
int* 类型的指针是为了存放 int 类型变量的地址。

代码示例1：

#include <stdio.h>int main()
{int a = 0x11223344;int* pa = &a;*pa = 0;return 0;
}

调试窗口：

代码示例2：

#include <stdio.h>int main()
{int a = 0x11223344;char* pa = &a;*pa = 0;return 0;
}

调试窗口：

结论：

指针类型决定了指针在被解引用的时候访问几个字节。

int*的指针，解引用访问4个字节
char*的指针，解引用访问1个字节

代码示例：

#include <stdio.h>int main()
{int a = 0x11223344;int* pa = &a;char* pc = &a;printf("pa=%p\n", pa);printf("pa+1=%p\n", pa+1);printf("pc=%p\n", pa);printf("pc+1=%p\n", pc+1);return 0;
}

运行结果：

pa=008FF774
pa+1=008FF778
pc=008FF774
pc+1=008FF775

结论：

指针类型决定了指针+1或-1操作的时候，跳过几个字节。
指针的类型决定了指针的步长。

代码示例1：

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 0;int* pi = &a;float* pf = &a;*pi = 100;return 0;
}

调试窗口：

代码示例2：

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 0;int* pi = &a;float* pf = &a;*pf = 100.0;return 0;
}

调试窗口：

int* 和 float* 不能通用

pi 解引用访问4个字节，pi+1 也是跳过4个字节。
pf 解引用访问4个字节，pf+1 也是跳过4个字节。

但整型数字和浮点型小数在内存中的存储方式不同，所以在监视内存中的结果也不同，也论证 int* 和 float* 不能通用。

四、指针和函数

指针的一个重要作用就是作为函数参数使用。

代码示例：

#include <stdio.h>void text(int* y)
{*y = 20;
}
int main()
{int a = 0;text(&a);printf("a=%d", a);return 0;
}

运行结果：

a=20

通过函数调用表达式 text(&a) ，调用函数 text 时， text 函数中形参 y 被声明为指向 int 型变量的指针变量。函数被调用时，将 &a 复制到 y 中，指针 y 便指向了a。

由于在指针前加上指针运算符 * ，就可以显示该指针指向的对象。因此 *y 时 a 的别名。对 *y 赋值，也就是对 a 赋值，所以即使从 text 函数返回 main 函数，a 中保存的依然是180。

若要在函数中修改变量的值，就需要传入指向该变量的指针，即告诉程序：传入的是指针，请对该指针指向的对象进行处理。

只要在被调用的函数里的指针前写上指针运算符 * ，就能间接地处理该指针指向的对象。这也是 * 运算符又被称为间接访问运算符的原因。另外，通过在指针前写上指针运算符 * 来访问该指针指向的对象，称为解引用。

这里可以对照函数的传址调用加深理解 C语言函数-CSDN博客

计算和与乘积

代码示例：

#include <stdio.h>void sum_mul(int x, int y, int* Sum, int* Mul)
{*Sum = x + y;*Mul = x * y;
}
int main()
{int a = 3;int b = 6;int sum = 0;int mul = 0;sum_mul(a, b, &sum, &mul);printf("sum=%d\n", sum);printf("mul=%d\n", mul);return 0;
}

运行结果：

sum=9
mul=18

调用函数 sum_mul 时，会将 sum 和 mul 的地址复制给形参 Sum 和 Mul 。因此 *Sum 就是 sum 的别名，*Mul 就是 mul 的别名。在函数体中，将求得的和赋值给 *Sum，将求得的乘积赋值给 *Mul 这就相当于给 sum 和 mul 进行赋值，因此从 sum_mul 函数返回到 main 函数之后，和与乘积也分别存储在 sum 和 mul 中了。

五、野指针

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）

5.1 野指针成因

1. 指针未初始化

代码示例1：

#include <stdio.h>int main()
{int* p;*p = 10;return 0;
}

p没有初始化，就意味着没有明确指向。
一个局部变量不初始化时，放的是随机值：0xcccccccc
*p = 10; 这里非法访问内存了，这里的p就是野指针。

2. 指针越界访问

代码示例2：

#include <stdio.h>int main()
{int arr[10] = { 0 };int* p = &arr;int i = 0;for (i = 0; i <= 10; i++){*p = i;p++;}return 0;
}

当指针指向的范围超出数组arr的范围时，p就是野指针。

3. 指针指向的空间释放

代码示例3：

#include <stdio.h>int* text()
{int a = 10;return &a;
}
int main()
{int* p = text();return 0;
}

调用text函数，返回变量a的地址给指针p。

a是局部变量，他所占的空间一旦出了text函数就销毁了，就是将a所占的空间还给了操作系统。所以返回地址的同时，a所占空间销毁。

p在存a的地址的时候，地址所对应的空间已经销毁。p虽然可以通过地址找到对应空间，但是p不能访问和使用这块空间。此时p就是野指针。

5.2 如何规避野指针

1. 指针初始化

2. 小心指针越界

3. 指针指向空间释放，及时置NULL

4. 避免返回局部变量的地址

5. 指针使用之前检查有效性

代码示例：

#include <stdio.h>int main()
{int* p = NULL;int a = 10;p = &a;if (p != NULL){*p = 100;}return 0;
}

六、指针运算

6.1 指针+- 整数

如果 p 指向数组元素 arr[ i ] ，那么 p+j 指向 arr[ i+j ]。

如果 p 指向数组元素 arr[ i ] ，那么 p-j 指向 arr[ i-j ]。

代码示例1：

#include <stdio.h>int main()
{int arr[10] = { 0 };int i = 0;int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);int* p = arr;for (i = 0; i < sz; i++){*p = 1;p++;}return 0;
}

调试窗口：

代码示例2：

#include <stdio.h>int main()
{int arr[10] = { 0 };int i = 0;int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);int* p = arr;for (i = 0; i < sz; i++){*(p + i) = 1;	}return 0;
}

调试窗口：

6.2 指针-指针

当两个指针相减时，结果为指针之间的距离，也就是两指针之间数组元素的个数。因此，若 p 指向 arr[ i ] 且 q 指向 arr[ j ]，那么 p - q 就等于 i - j 。

代码示例：

#include <stdio.h>int main()
{int arr[10] = { 0 };printf("%d\n", &arr[9]-&arr[0]);return 0;
}

运行结果：

指针-指针的绝对值得到的是指针和指针之间元素个数。
不是所有指针都能相减，指向同一块空间的2个指针才能相减。

代码示例：

#include <stdio.h>int my_strlen(char* str)
{char* start = str;while (*str != '\0'){str++;}return (str - start);
}
int main()
{int len = my_strlen("abcdefg");printf("%d\n", len);return 0;
}

运行结果：

6.3 指针的关系运算

可以用关系运算符（ < 、<= 、> 、>= ）和判等运算符（== 、!=）进行指针比较。

代码示例：

#include <stdio.h>#define N_VALUES 10
int main()
{int values[N_VALUES] = { 0 };int* vp = NULL;for (vp = &values[N_VALUES]; vp > &values[0];){*--vp = 1;}return 0;
}

上面代码可以简化成下方代码吗？

#include <stdio.h>#define N_VALUES 10
int main()
{int values[N_VALUES] = { 0 };int* vp = NULL;for (vp = &values[N_VALUES - 1]; vp >= &values[0]; vp--){*vp = 1;}return 0;
}

实际在绝大部分的编译器上是可以顺利完成任务的，然而我们还是应该避免这样写，因为标准并不保证它可行。