史上最強(qiáng)C語(yǔ)言教程----指針（初階）

這篇具有很好參考價(jià)值的文章主要介紹了史上最強(qiáng)C語(yǔ)言教程----指針（初階）。希望對(duì)大家有所幫助。如果存在錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，請(qǐng)大家不吝賜教，您也可以點(diǎn)擊"舉報(bào)違法"按鈕提交疑問(wèn)。

1、指針是什么？

2. 指針和指針類型

2.1 指針+-整數(shù)

2.2 指針的解引用

3. 野指針

3.1 野指針成因

3.2 如何規(guī)避野指針

4. 指針運(yùn)算

4.1 指針+-整數(shù)

4.2 指針-指針

4.3 指針的關(guān)系運(yùn)算

5. 指針和數(shù)組

?6. 二級(jí)指針

7. 指針數(shù)組

1、指針是什么？

指針是什么？

指針理解的2個(gè)要點(diǎn)：

1. 指針是內(nèi)存中一個(gè)最小單元的編號(hào)，也就是地址，即我們常說(shuō)的指針即地址

2. 平時(shí)口語(yǔ)中說(shuō)的指針，通常指的是指針變量，是用來(lái)存放內(nèi)存地址的變量，即指針即變量

總結(jié)：指針就是地址，口語(yǔ)中說(shuō)的指針通常指的是指針變量。

那么我們就可以這樣理解：

內(nèi)存

指針變量

我們可以通過(guò)&（取地址操作符）取出變量的內(nèi)存其實(shí)地址，把地址可以存放到一個(gè)變量中，這個(gè) 變量就是指針變量。
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;//在內(nèi)存中開(kāi)辟一塊空間
	int* p = &a;//這里我們對(duì)變量a，取出它的地址，可以使用&操作符。
	   //a變量占用4個(gè)字節(jié)的空間，這里是將a的4個(gè)字節(jié)的第一個(gè)字節(jié)的地址存放在p變量
	中，p就是一個(gè)之指針變量。
		return 0;
}
總結(jié)：

指針變量，用來(lái)存放地址的變量。（存放在指針中的值都被當(dāng)成地址處理）。

那這里的問(wèn)題是：

一個(gè)小的單元到底是多大？（1個(gè)字節(jié)）

如何編址？

經(jīng)過(guò)仔細(xì)的計(jì)算和權(quán)衡我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)字節(jié)給一個(gè)對(duì)應(yīng)的地址是比較合適的。

對(duì)于32位的機(jī)器，假設(shè)有32根地址線，那么假設(shè)每根地址線在尋址的時(shí)候產(chǎn)生高電平（高電壓）和低電平（低電壓）就是（1或者0）；

那么32根地址線產(chǎn)生的地址就會(huì)是：

00000000 00000000 00000000 00000000

00000000 00000000 00000000 00000001

...

11111111 11111111 11111111 11111111

這里就有2的32次方個(gè)地址。

每個(gè)地址標(biāo)識(shí)一個(gè)字節(jié)，那我們就可以給（2^32Byte == 2^32/1024KB ==2^32/1024/1024MB==2^32/1024/1024/1024GB == 4GB） 4G的空閑進(jìn)行編址。

同樣的方法，那64位機(jī)器，如果給64根地址線，那能編址多大空間，自己計(jì)算，計(jì)算方法如上所示，此處不再計(jì)算。

這里我們就明白：在32位的機(jī)器上，地址是32個(gè)0或者1組成二進(jìn)制序列，那地址就得用4個(gè)字節(jié)的空間來(lái)存儲(chǔ)，所以一個(gè)指針變量的大小就應(yīng)該是4個(gè)字節(jié)。那如果在64位機(jī)器上，如果有64個(gè)地址線，那一個(gè)指針變量的大小是8個(gè)字節(jié)，才能存放一個(gè)地址。

總結(jié)：指針是用來(lái)存放地址的，地址是唯一標(biāo)示一塊地址空間的。指針的大小在32位平臺(tái)是4個(gè)字節(jié)，在64位平臺(tái)是8個(gè)字節(jié)。

2. 指針和指針類型

這里我們?cè)谟懻撘幌拢褐羔樀念愋?我們都知道，變量有不同的類型，整形，浮點(diǎn)型等。

那指針有沒(méi)有類型呢？準(zhǔn)確的說(shuō)：有的。當(dāng)有這樣的代碼：
int num = 10;
p = &num;
要將&num（num的地址）保存到p中，我們知道p就是一個(gè)指針變量，那它的類型是怎樣的呢？我們給指針變量相應(yīng)的類型。
char  *pc = NULL;
int   *pi = NULL;
short *ps = NULL;
long  *pl = NULL;
float *pf = NULL;
double *pd = NULL;
這里可以看到，指針的定義方式是： type + * 。

其實(shí)： char* 類型的指針是為了存放 char 類型變量的地址。

short* 類型的指針是為了存放 short 類型變量的地址。

int* 類型的指針是為了存放 int 類型變量的地址。那指針類型的意義是什么？下面我們會(huì)進(jìn)行講解！

2.1 指針+-整數(shù)

#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;
}
總結(jié)：指針的類型決定了指針向前或者向后走一步有多大（距離）。

2.2 指針的解引用

#include <stdio.h>
int main()
{
	int n = 0x11223344;
	char* pc = (char*)&n;
	int* pi = &n;
	*pc = 0;   //重點(diǎn)在調(diào)試的過(guò)程中觀察內(nèi)存的變化。
	*pi = 0;   //重點(diǎn)在調(diào)試的過(guò)程中觀察內(nèi)存的變化。
	return 0;
}
下圖為執(zhí)行完*pc = 0之后n的內(nèi)存空間

由圖可以看出，我們執(zhí)行完該語(yǔ)句后，只改變了一個(gè)字節(jié)的空間所對(duì)應(yīng)的值！

?下圖為執(zhí)行完*pi = 0之后的內(nèi)存空間，與我們定義的指針類型一致，因?yàn)槲覀兌x的pc是char類型的指針變量，char只占據(jù)四個(gè)字節(jié)的內(nèi)存空間。

?由圖可以看出，我們這次是改變了四個(gè)字節(jié)的空間所對(duì)應(yīng)的值，與我們定義的指針類型所一致，因?yàn)閜i是int 類型的指針變量，int在內(nèi)存中占據(jù)四個(gè)字節(jié)的空間。

總結(jié)：

?指針的類型決定了，對(duì)指針解引用的時(shí)候有多大的權(quán)限（能操作幾個(gè)字節(jié)）。

比如： char* 的指針解引用就只能訪問(wèn)一個(gè)字節(jié)，而 int* 的指針的解引用就能訪問(wèn)四個(gè)字節(jié)。

3. 野指針

概念：野指針就是指針指向的位置是不可知的（隨機(jī)的、不正確的、沒(méi)有明確限制的）

3.1 野指針成因

1. 指針未初始化

#include <stdio.h>
int main()
{
    int* p;//局部變量指針未初始化，默認(rèn)為隨機(jī)值
    *p = 20;
    return 0;
}

2. 指針越界訪問(wèn)

#include <stdio.h>
int main()
{
    int arr[10] = { 0 };
    int* p = arr;
    int i = 0;
    for (i = 0; i <= 11; i++)
    {
        //當(dāng)指針指向的范圍超出數(shù)組arr的范圍時(shí)，p就是野指針
        *(p++) = i;
    }
    return 0;
}

3. 指針指向的空間釋放（后續(xù)會(huì)講，此處暫時(shí)不講）

3.2 如何規(guī)避野指針

1. 指針初始化

2. 小心指針越界

3. 指針指向空間釋放即使置NULL

4. 避免返回局部變量的地址

5. 指針使用之前檢查有效性
#include <stdio.h>
int main()
{
    int* p = NULL;
    //....
    int a = 10;
    p = &a;
    if (p != NULL)
    {
        *p = 20;
    }
    return 0;
}

4. 指針運(yùn)算

4.1 指針+-整數(shù)

#include<stdio.h>
int main()
{
	int x = 0;
	int* p = &x;
	printf("%p\n", p);
	printf("%p\n", p + 1);
	char* p2 = (char*)&x;
	printf("%p\n", p2);
	printf("%p\n", p2+1);
	return 0;
}
?指針+-整數(shù)實(shí)際上是跨越指針?biāo)缸兞款愋偷淖止?jié)數(shù)乘以我們加的數(shù)字，比如在上面的例子中，我們一開(kāi)始是將整型指針p進(jìn)行了+1操作，然后我們對(duì)p+1進(jìn)行以地址形式打印后，相比原來(lái)的p，增加了4個(gè)字節(jié)，同理，后面的p2是char類型的指針，我們對(duì)其進(jìn)行+1操作后，相比原來(lái)的p2的地址，增加了1個(gè)字節(jié)。

4.2 指針-指針

#include<stdio.h>
int main()
{
	int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
	int* p1 = &arr[4];
	int* p2 = &arr[0];
	printf("%d", p1 - p2);
	return 0;
}
上面進(jìn)行相減后得出的結(jié)果是4，為什么會(huì)得出4這個(gè)結(jié)果呢？因?yàn)閜1和p2之間相差4個(gè)整型元素，這個(gè)地方為什么我們要強(qiáng)調(diào)是整形元素呢？因?yàn)槲覀冊(cè)谶\(yùn)算符兩側(cè)的指針類型均是整型指針，實(shí)際上指針類型的變量進(jìn)行相減是指針?biāo)淼牡刂愤M(jìn)行相減，將得出的值除以指針?biāo)赶虻目臻g所占據(jù)的字節(jié)數(shù)，這樣將大家不是很容易理解，有一點(diǎn)點(diǎn)抽象，我給大家簡(jiǎn)單舉一下例子，比如在上面這個(gè)例子中p1中所存儲(chǔ)的地址值是16，而p2中所存儲(chǔ)的值是0，那么我們將p2減去p1后得出的16除以p1和p2所指向的數(shù)據(jù)類型即整型類型，每個(gè)整型元素所占據(jù)的字節(jié)數(shù)為4，所以16除以4之后的結(jié)果為4，即最終在屏幕上的輸出結(jié)果為4，那么很多小伙伴就問(wèn)了，在上面這個(gè)例子中，我們將兩個(gè)指針的類型進(jìn)行強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為char類型后得出的結(jié)果是不是就會(huì)改變?yōu)?6了呢，因?yàn)楦鶕?jù)上面的我給出的推理方式確實(shí)應(yīng)該是這樣的，因?yàn)閏har類型占據(jù)的字節(jié)數(shù)為1，16除以1之后的結(jié)果仍為16，接下來(lái)我們代碼展示一下是不是就像我們的推理一樣，得出的結(jié)果是16.

?同我們的推導(dǎo)一樣，這就印證了我們的推導(dǎo)是正確的！

4.3 指針的關(guān)系運(yùn)算

既然指針變量中所存儲(chǔ)的是地址，地址從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)也只是一串?dāng)?shù)據(jù)，那么也是可以進(jìn)行比較大小的！此處不再進(jìn)行舉例給大家進(jìn)行展示，因?yàn)椴浑y理解，但是下面會(huì)給大家進(jìn)行強(qiáng)調(diào)一個(gè)要點(diǎn)！

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

允許指向數(shù)組元素的指針與指向數(shù)組最后一個(gè)元素后面的那個(gè)內(nèi)存位置的指針比較，但是不允許與指向第一個(gè)元素之前的那個(gè)內(nèi)存位置的指針進(jìn)行比較。

5. 指針和數(shù)組

我們看一個(gè)例子：
#include <stdio.h>
int main()
{
    int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 };
    printf("%p\n", arr);
    printf("%p\n", &arr[0]);
    return 0;
}
運(yùn)行結(jié)果：

可見(jiàn)數(shù)組名和數(shù)組首元素的地址是一樣的。

結(jié)論：數(shù)組名表示的是數(shù)組首元素的地址。（2種情況除外，數(shù)組章節(jié)講解了）

那么這樣寫(xiě)代碼是可行的：
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
int *p = arr;//p存放的是數(shù)組首元素的地址
既然可以把數(shù)組名當(dāng)成地址存放到一個(gè)指針中，我們使用指針來(lái)訪問(wèn)一個(gè)就成為可能。

例如：
#include <stdio.h>
int main()
{
    int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 };
    int* p = arr; //指針存放數(shù)組首元素的地址
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    for (int i = 0; i < sz; i++)
    {
        printf("&arr[%d] = %p   <====> p+%d = %p\n", i, &arr[i], i, p + i);
    }
    return 0;
}
所以 p+i 其實(shí)計(jì)算的是數(shù)組 arr 下標(biāo)為i的地址。

那我們就可以直接通過(guò)指針來(lái)訪問(wèn)數(shù)組。

如下：
int main()
{
	int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
	int* p = arr; //指針存放數(shù)組首元素的地址
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", *(p + i));
	}
	return 0;
}

?6. 二級(jí)指針

指針變量也是變量，是變量就有地址，那指針變量的地址存放在哪里？這就是二級(jí)指針。

對(duì)于二級(jí)指針的運(yùn)算有：

*ppa 通過(guò)對(duì)ppa中的地址進(jìn)行解引用，這樣找到的是 pa ， *ppa 其實(shí)訪問(wèn)的就是 pa .
int b = 20;
*ppa = &b;//等價(jià)于 pa = &b;
**ppa 先通過(guò) *ppa 找到 pa ,然后對(duì) pa 進(jìn)行解引用操作： *pa ，那找到的是 a .
**ppa = 30;
//等價(jià)于*pa = 30;
//等價(jià)于a = 30;

7. 指針數(shù)組

指針數(shù)組是指針還是數(shù)組？

答案：是數(shù)組。是存放指針的數(shù)組。

數(shù)組我們已經(jīng)知道整形數(shù)組，字符數(shù)組。
int arr1[5];
char arr2[6];
?那指針數(shù)組是怎樣的？
int* arr3[5];//是什么？
arr3是一個(gè)數(shù)組，有五個(gè)元素，每個(gè)元素是一個(gè)整形指針。

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