C语言学习（6）—— 指针

一、指针

（1）指针是内存的地址；指针变量是保存了内存地址的变量。

（2）在声明指针变量时，如果没有确切的地址赋值，则声明为空指针：int *ptr = NULL。

（2）获取变量的地址用 &，比如: int num = 10，获取num的地址：&num

（3）指针变量存的是一个地址，这个地址指向的空间存的才是值，比如: int *ptr = &num； ptr 就是指向int类型的指针变量，即 ptr 是 int* 类型，ptr存的是num的地址，该地址存的是num的值。

（4）获取指针变量所指向的值使用 *，比如: int *ptr = &num，使用*ptr获取ptr指向的值，即num的值。

（5）指针是一个变量，其值为另一个变量的地址。就像其他变量或常量一样，在使用指针存储其他变量地址之前，对其进行声明。指针变量声明的一般形式为: ① int *ip：一个整型的指针；（2） double *dp：一个 double 型的指针；③ float *fp：一个浮点型的指针；（4）char *ch：一个字符型的指针。

#include<stdio.h>   int main(){int num = 2;// 获取变量的值printf("num的地址为: %p \n", &num);                            // num的地址为: 000000000061FE1C// int* 表示类型为 整数指针类型// ptr是一个 int* 类型，指向了int类型变量 num 的地址int *ptr = &num;// 获取指针变量的地址（&ptr）：指针变量本身也有地址printf("ptr的地址为: %p \n", &ptr);                             // ptr的地址为: 000000000061FE10// 获取指针变量存储的内容（ptr）：指针变量存储的是 num 的地址printf("ptr存储的内容为: %p \n", ptr);                          // ptr存储的内容为: 000000000061FE1C// 获取指针变量指向的值（*ptr）：指针变量指向的值是 num 的值printf("ptr指向的值为: %d \n", *ptr);                           // ptr指向的值为: 2return 0;
}

二、指针的算数运算

1. 自增和自减

#include<stdio.h>   int main(){int arr[] = {10, 12, 15};int *ptr = arr;              // ptr是一个 int* 类型，指向了数组的首地址，即arr[0]的地址// 通过指针来获取数组中每一个元素的值for(int i = 0; i < 3; i++){printf("arr[%d]的地址: %p \n", i, ptr);       // ptr 指向数组元素的地址printf("arr[%d] = %d \n", i, *ptr);     // *ptr 是 ptr 指向地址对应的值 ptr++;              // ptr = ptr + 1（1个 int 长度的字节数），ptr指向了数组的下一个地址}return 0;
}
#include<stdio.h>   int main(){int arr[] = {10, 12, 15};int *ptr = &arr[2];              // ptr是一个 int* 类型，指向了数组 arr[2] 的地址for(int i = 2; i >= 0; i--){printf("arr[%d]的地址: %p \n", i, ptr);printf("arr[%d] = %d \n", i, *ptr);     ptr--;              // ptr = ptr - 1（1个 int 长度的字节数），ptr指向了数组的前一个地址}return 0;
}

2. 加法和减法

#include<stdio.h>   int main(){int arr[] = {10, 12, 15};int *ptr = arr;              // ptr是一个 int* 类型，指向了数组的首地址，即arr[0]的地址// 通过指针来获取数组元素的值ptr += 2;       // ptr = ptr + 2（2个int长度的字节数），ptr指向了当前地址 +2 后的地址printf("%d \n", *ptr);     // 15ptr -= 1;printf("%d \n", *ptr);     // 12return 0;
}

三、指针函数

当函数的形参类型是指针类型时，需要传递指针（变量的地址 或 数组）。

1. 函数形参是指针

#include<stdio.h>  void add(int *num){   //    num 等于 变量 的地址(*num)++;         //    *num 指向 变量 的值
}int main(){int n = 3;int *ptr = &n;add(&n);printf("n = %d \n", n);   // n = 4add(ptr);printf("n = %d \n", n);   // n = 5return 0;
}
// 数组#include<stdio.h>  // 通过下标的方式：该方式不会使 arr 的值发生变化
int getSum1(int *arr, int size){      //  arr 指向 数组 的首地址int sum = 0;for(int i = 0; i < size; i++){sum += arr[i];}return sum;
}// 通过自增修改地址的方式：该方式会使 arr 的值发生变化
int getSum2(int *arr, int size){      //  arr 指向 数组 的首地址int sum = 0;for(int i = 0; i < size; i++){sum += *arr;                  //  *arr 为当前地址的值arr++;                        //  arr++ 指向 数组的下一个地址}return sum;
}// 通过移动地址的方式：该方式不会使 arr 的值发生变化
int getSum3(int *arr, int size){      //  arr 指向 数组 的首地址int sum = 0;for(int i = 0; i < size; i++){sum += *(arr + i);                  //  *(arr + i) 为 arr[i] 地址的值}return sum;
}int main(){int nums[] = {1, 2, 3, 4};int sum;sum = getSum1(nums, 4);printf("sum = %d \n", sum);   // sum = 10sum = getSum2(nums, 4);printf("sum = %d \n", sum);   // sum = 10sum = getSum3(nums, 4);printf("sum = %d \n", sum);   // sum = 10return 0;
}

2. 函数返回值是指针

指针函数：函数的返回值是一个指针（地址）

#include<stdio.h>  int *add(int *arr1, int len, int *arr){ for(int i = 0; i < len; i++){arr[i] = arr1[i] + 2;}return arr;
}int main(){int nums1[] = {1, 2, 3};int *nums;int *result;result = add(nums1, 3, nums);for(int i = 0; i < 3; i++){printf("%d  ", result[i]);   // 3  4  5}return 0;
}
#include<stdio.h> 
#include<string.h> char *getLong(char *string1, char *string2){  if(strlen(string1) > strlen(string2)){return string1;}else{return string2;}
}int main(){char str1[] = "ABCD";char str2[] = "EF";char *str;str = getLong(str1, str2);printf("%s", str);    // ABCDreturn 0;
}

 （1）用指针作为函数返回值时，函数运行结束后会销毁在它内部定义的所有局部数据，包括局部变量、局部数组和形参，函数返回的指针不能指向这些数据；（2）函数运行结束后会销毁所有的局部数据，这里所谓的销毁并不是将局部数据所占用的内存全部清零，而是程序放弃对它的使用权限，后面的代码可以使用这块内存；

// 错误示例#include<stdio.h>  int *getSum(int *arr, int size){    int sum = 0;        // 局部变量，在getSum返回时就会销毁for(int i = 0; i < size; i++){sum += arr[i];}return &sum;        // 错误：不能返回局部变量的地址，因为该地址在调用完函数时会销毁
}int main(){int nums[] = {1, 2, 3, 4};int *ptr;int sum;ptr = getSum(nums, 4);sum = *ptr;printf("sum = %d \n", sum); return 0;
}

（3）C语言不支持在调用函数时返回局部变量的地址，如果确实有这样的需求，需要定义局部变量为 static变量。

#include<stdio.h>  int *getSum(int *arr, int size){    static int sum = 0;        // 静态变量存储在静态存储区，该区域的不会由于函数执行情况被回收for(int i = 0; i < size; i++){sum += arr[i];}return &sum;        
}int main(){int nums[] = {1, 2, 3, 4};int *ptr;int sum;ptr = getSum(nums, 4);sum = *ptr;printf("sum = %d \n", sum); return 0;
}
#include<stdio.h>  int *add(int *arr1){static int arr[3];for(int i = 0; i < 3; i++){arr[i] = arr1[i] + 2;}return arr;
}int main(){int nums1[] = {1, 2, 3};int *result;result = add(nums1);for(int i = 0; i < 3; i++){printf("%d  ", result[i]);   // 3  4  5}return 0;
}

四、函数指针

一个函数总是占用一段连续的内存区域，函数名在表达式中有时也会被转换为该函数所在内存区域的首地址，这和数组名非常类似。把函数的这个首地址（或称入口地址）赋予一个指针变量，使指针变量指向函数所在的内存区域，然后通过指针变量就可以找到并调用该函数。这种指针就是函数指针。

函数指针定义：函数返回值类型  (*指针名称) (函数参数列表);

注意：（1）参数列表中可以同时给出参数的类型和名称，也可以只给出参数的类型，省略参数的名称；（2）第一个括号不能省略，如果写作函数返回值类型  *指针名称 (函数参数列表)就成了函数原型。

#include<stdio.h>  int getMax(int x, int y){return x > y ? x : y;
}int getMin(int x, int y){return x > y ? y : x;
}int main(){int a = 2;int b = 3;int maxValue;int minValue;// ptrFun是函数指针的名称，int表示函数返回值为int，(int, int)表示该函数指针指向的函数形参是两个intint (*ptrFun)(int num1, int num2);ptrFun = getMax;                 // ptrFun指向函数getMax的地址maxValue = ptrFun(a, b);      // 调用函数getMaxprintf("%d", maxValue);          // 3ptrFun = getMin;                // ptrFun指向函数getMin的地址    minValue = ptrFun(a, b);     // 调用getMinprintf("%d", minValue);         // 2return 0;
}

五、回调函数（函数挂钩）

函数指针变量可以作为某个函数的形参，回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。 

将自己编写的钩子函数挂在已经声明的函数指针上

#include<stdio.h>  int getMax(int x, int y){return x > y ? x : y;
}int getMin(int x, int y){return x > y ? y : x;
}// ptrFun是回调函数，进行函数挂钩
int function(int (*ptrFun)(int num1, int num2), int x, int y){int result = ptrFun(x, y);return result;
}int main(){int a = 2;int b = 3;int maxValue;int minValue;maxValue = function(getMax, a, b);      // 挂getMax的钩子函数，调用getMaxprintf("%d \n", maxValue);              // 3minValue = function(getMin, a, b);     // 挂getMin的钩子函数，调用getMinprintf("%d \n", minValue);             // 2return 0;
}

六、多重指针

多重指针：定义一个指向指针的指针，第一个指针包含了第二个指针的地址，第二个指针指向实际值的地址。

数据类型  **指针名

#include<stdio.h>   int main(){int num = 2;int *ptr = &num;        // 一级指针，指向 num值 的地址int **pptr = &ptr;      // 二级指针，指向 ptr 的地址printf("num = %d,  num的地址: %p \n", num, &num);printf("num = %d,  num的地址: %p,  ptr的地址: %p \n", *ptr, ptr, &ptr);printf("num = %d,  num的地址: %p,  ptr的地址: %p,  pptr的地址: %p \n", **pptr, *pptr, pptr, &pptr);
}

七、指针数组

指针数组：数组中的元素 是 基本数据类型 的地址(指针)

数据类型  *指针数组名[大小]

int *ptr[3]：ptr是一个指针数组，包含3个整数指针，其中每个元素都是一个指向int类型值 的 指针

#include<stdio.h>   int main(){int arr[] = {10, 12, 15};int *ptr[3];              // ptr是一个指针数组// 给指针数组赋值，指针数组的每个元素都是一个指向值的指针for(int i = 0; i < 3; i++){ptr[i] = &arr[i];       // ptr 的每一个元素都是 数组arr每一个元素的地址，该地址（指针）指向了arr每个元素的值}// 通过指针数组来获取 数组元素的值for(int i = 0; i < 3; i++){printf("%d \n", *ptr[i]);   // *ptr[i] 是 ptr[i] 指针 对应的值    }return 0;
}
// 字符串指针数组#include<stdio.h>   int main(){char *ptr[] = {"ABC", "DEF", "GHI"};  // 通过指针数组来获取 数组元素的值for(int i = 0; i < 3; i++){printf("%s \n", ptr[i]);     }return 0;
}

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