【C语言__指针01__复习篇11】

前言

一、什么是指针

二、计算机中常见的单位

三、CPU是怎样找到一块内存空间的

四、如何得到变量的地址

五、指针变量

六、解引用指针变量的作用

七、指针变量的大小

八、指针变量类型的意义

8.1 指针的解引用

8.2 指针+-整数

九、void*指针

十、const修饰变量

10.1 const普通变量

10.1 const指针变量

十一、指针的运算

11.1 指针+-整数

11.2 指针-指针

11.3 指针的关系比较

十二、野指针

12.1 野指针的成因

12.1.1 指针变量没有初始化

12.1.2 指针变量越界访问

12.1.3 指针变量指向的空间已被销毁

12.2 如何规避野指针

12.2.1 指针初始化

12.2.2小心越界访问

12.2.3 避免返回局部变量的地址

12.2.4 指针使用前及时检查，指针使用后及时置NULL

十三、assert断言

十四、传值调用和传址调用

十五、strlen函数的模拟实现

前言

本篇主要讨论以下问题：

1. 什么是指针

2. 计算机中的单位有哪些，各单位之间进制转换的大小又是怎样的

3. CPU是怎样找到一块内存空间的

3. 如何得到变量的地址，得到的地址有什么特点

4. 什么是指针变量

5. 指针和指针变量的区别是什么

6. 对指针变量解引用可以实现什么效果

7. 指针变量的大小与什么有关

8. 指针变量的类型有什么意义(2点意义)

9. 什么是void*指针，通常会怎么去使用它

10. 用const修饰普通变量、指针变量可以达到什么样的效果

11. 关于指针的运算(指针+-整数、指针-指针、指针的关系比较)它们可以怎么应用

12. 什么是野指针、野指针有哪三种常见成因，如何规避野指针

13. assert断言是什么，我们可以怎么使用它

14. 什么时候采用传值调用，什么时候采用传址调用

15. 指针的应用：strlen函数的模拟实现

一、什么是指针

1. 在生活中，一栋宿舍楼的每一个房间都会有自己的门牌号，目的是当我们想在众多房间中快速找到某一房间时，直接根据门牌号就可以快速找到，从而提高查找效率。对应在计算机中，我们在电脑上运行任何程序前，电脑首先做的工作都是先将数据载入内存中，而内存中的数据是通过CPU来处理的，CPU(中央处理器)在处理数据时，需要的数据是在内存中读取的，处理后的数据也会被放在内存中，为了能高效管理和利用内存，计算机的设计者仿照了生活中的例子，将内存划分为一个个内存单元，每个内存单元大小为1字节(8bit)，每个内存单元的编号在硬件设计时就已经设计好了的并不需要额外去存储，内存单元的编号即内存单元的地址，在C语言中地址又被称为指针。

(内存单元的编号==地址==指针)

二、计算机中常见的单位

1. 1个比特位可以存放一个二进制位的0或1，8个比特位等于1个字节。

2. 8bit = 1byte、1024byte = 1KB、1024KB = 1MB(兆)、1024MB = 1TB、1024TB = 1PB。

三、CPU是怎样找到一块内存空间的

1. 计算机中的硬件和硬件之间数据传的递是通过电线实现的。

2. CPU和内存之间存在三种主要的电线：控制总线、数据总线、地址总线。

3. 每根地址总线根据有无电脉冲可用于表示二进制的0或1，32位机器上有32根地址总线(即，内存单元有2^32个，每个内存单元的地址由32个二进制位组成)，64位机器上有64根地址总线(即，内存单元有2^62个，每个内存单元的地址由64个二进制位组成)。

4. CPU是怎样找到一块内存空间的？CPU向内存读取数据时，首先控制总线会发出R的指令，地址总线在接收到指令后将会生成要读取数据所在的地址，最后由数据总线通过该地址拿到将被读取的数据，并将数据传递给CPU。CPU向内存写入数据时，首先控制总线会发出W的指令，地址总线在接收到指令后将会生成要写入数据将被存放的地址，最后由数据总线在CPU中拿到将被写入的数据，并将数据存放在地址总线生成的地址中。

四、如何得到变量的地址

1. 利用取地址操作符(&)，就可以得到一个变量的地址，取地址操作符(&)只有一个操作数，用printf打印地址时，用占位符%p(以16进制形式打印地址，一个16进制位表示4个二进制位，例如，0x00AFF760用二进制表示为0000 0000 1010 1111 1111 0111 0110 0000)。

2. 取地址得到的地址是变量开辟的所有内存单元中的最低的地址，因为知道最低的地址，变量所开辟的其他内存单元的地址顺藤摸瓜就能找到。

五、指针变量

1. 用于存放地址的变量称为指针变量。

2. 指针变量的类型由指针变量中地址所指向变量的类型与*组成，例如，int age = 10; int* pa = &age;这两句代码中指针变量pa类型的含义：*表达pa是一个指针变量，int表示指针变量pa所指向的变量的类型是int类型。

3. 关于定义指针变量时的格式：① int* pa ② int * pa ③ int *pa，这三种写法都可以，看个人喜好。

4. 指针和指针变量的区别：

指针是地址，指针变量是变量它用于存放地址。

不过在口头上所说的指针通常指的是指针变量。

六、解引用指针变量的作用

1. 对指针变量解引用后，*ptr整体表示的就是ptr所指向的变量。

2. int a = 100;

int* pa = &a;

*pa = 0;

在上面的三句代码中，*pa的意思就是通过pa中的地址找到所指向空间的变量，*pa就是变量a，所以*pa = 0 这句代码相当a = 0这句代码。

3. 当我们不能/不想直接修改变量的值时，可以对存放该变量地址的指针变量解引用，间接修改变量的值。

七、指针变量的大小

1. 存放在指针变量中的值无论是什么都会被当作地址。

2. 指针变量是用来存放地址的，指针变量的大小则与地址的大小息息相关，地址的大小又是由机器的地址总线决定的(32位机器上有32位地址总线，每个地址的大小由32个二进制位组成，即需要4字节的空间来存储该地址；64位机器上有64位地址总线，每个地址的大小由64个二进制位组成，即需要8字节的空间来存储该地址)，因此指针变量的大小只与机器(平台)有关，32位机器下所有地址的大小都是4字节，64位机器下所有地址的大小都是8字节。

八、指针变量类型的意义

问：既然指针变量的大小只与机器(平台)有关，那么为什么不直接定义一个关键字表示指针变量的类型呢？

答：因为指针变量的类型有其特殊的两点意义。

8.1 指针的解引用

1. 对⽐，上⾯2段代码，在调试我们可以看到，代码1会将n的4个字节全部改为0，但是代码2只是将n的第⼀个字节改为0。

2. 结论：指针的类型决定了，对指针解引⽤的时候有多⼤的权限（⼀次能操作⼏个字节）。⽐如： char* 的指针解引⽤只能访问⼀个字节，⽽ int* 的指针的解引⽤就能访问四个字节。

8.2 指针+-整数

1. 可以看出， char* 类型的指针变量+1跳过1个字节， int* 类型的指针变量+1跳过了4个字节，这就是由于指针变量的类型差异带来的变化。

2. 结论：指针的类型决定了指针向前或者向后⾛⼀步有多⼤（距离）。

九、void*指针

1. 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。

2. 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，在函数中想要使用void*中的地址时，直接强制类型转换成其他类型的指针变量即可。

十、const修饰变量

10.1 const普通变量

1. const是一个关键字，恒定的、常数的意思。

2. 变量本身是可以被修改的，如果想要在语法上限制变量不能被修改，在定义变量时在变量定义的前面加上const修饰即可，如下图代码所示。

3. 注意：被const修饰的变量只是在语法上限制了变量不能被修改，使得变量具有了常属性，但变量本身仍然是变量。

4. 如果想让变量的值不能被修改，其实单单用const修饰变量本身还不够，因为对存放变量地址的指针变量解引用，是可以间接修改变量的值，因此我们还要去限制一下存放变量地址的指针变量才能彻底保证变量的值不能被修改。

10.1 const指针变量

const修饰指针变量有两种写法，两种写法的含义各不相同：

1. const如果放在*的左边，修饰的是指针指向的内容，保证指针指向的内容不能通过指针来改变，但是指针变量本⾝的内容可变。

const int* pa = 10；和 int const * pa = 10；表达的含义一样，反正都是放在了*的左边。

2. const如果放在*的右边，修饰的是指针变量本⾝，保证了指针变量的内容不能修改，但是指针指向的内容，可以通过指针改变。