全方面的带你认识指针——指针的详解

我们知道在计算机处理数据的时候，数据是从内存中读取，处理完成后又放回内存之中，那计算机是如何管理那些内存的呢？

其实是把内存分为一个一个的内存单元，每一个内存单元的大小为1字节，而1字节在计算机管理中为8个比特位。每个字节都有自己的内存单元编号（也叫地址），在C语言中给地址又取了新的名字：指针。

所以内存单元编号==地址==指针

2.关于指针的操作符(&和*）

a.&操作符

如果我们想要得到一个整形a的地址，我们只需要用到‘&’操作符。(注：这里使用的是x86（也就是32位）的环境，不同的环境打印出来的地址长度可能不同）
#include <stdio.h>
int main()
{
    int a =10;//创建一个整形a。
    printf("a的地址:%p",&a);//%p用来打印地址。
    return 0;
}
结果如下：

b.*操作符

如果我们要改变一个数，我们可以直接用它的变量名称来改变，也可以直接“上门”改变（通过指针变量来找到它的地址）它的数。
#include <stdio.h>
int main()
{
    int a =10;//创建一个整形a。
    int* pa = &a;//这里创建一个指针变量来接收a的地址。
    *pa = 20;
    printf("*pa=%d\n",*pa);//打印观察a是否发生变化。
    printf("a=%d\n",a);
    return 0;
}
结果如下：

c.二级指针

那否也能指针变量的地址，然后存到另一个指针变量里面呢？（这里ppa叫做二级指针）
#include <stdio.h>
int main()
{
    int a =10;//创建一个整形a。
    int* pa = &a;//这里创建一个指针变量来接收a的地址。
    int* *ppa = &pa; //这里的ppa叫做二级指针。   
    *pa = 20;
    **ppa = 30;

    printf("**ppa = %d,**ppa);//打印观察a是否发生变化。
    printf("*pa=%d\n",*pa);
    printf("a=%d\n",a);
    return 0;
}
结果如下：

我们对照可以发现a和*pa的值都变了，所以我们的猜想成立，那是不是可以重复这个操作呢？答案是肯定的，但我们并不需要这么多的指针变量（一般最多就用二级指针）

3. 数组

a.一维数组

数组是一个固定长度的存储相同数据类型的数据结构，数组中的元素被存储在一段连续的内存空间中。它是最简单的数据结构之一。

但与此同时在一般的编译器里数组名其实是它的首元素的地址。（但有两个例外sizeof（数组名）和&数组名）
#include <stdio.h>
int main()
{
    int a[3] = {1,2,3};
    printf("a = %p\n",a);
    printf("&a = %p\n",&a); 
    return 0;
}
结果如下：

或许有人发现这俩的地址打印出来的结果一样，那它们俩的作用效果会不会也是一样的呢？

（这里先卖一个小关子，后面我会写出它们的不同）

b.二维数组

二维数组与一维数组差不多


    int a[2][2] = {1,2,3,4};//创建一个数组
    //若要存放一个二维数组的地址&a应该如何存放。
    int (*pa)[2] = &a;//这里的pa其实存放了二维数组a第一行的地址。
    //此时的pa+1就代表了a的第二行的地址

二、指针的运用

1.指针的运算+ -

下面我用几个例子来解释。

a. + 操作符
#include <stdio.h>
int main()
{
    int a[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};//创建一个数组
    int* pa = a;//这里的a是首元素的地址，所以不用&操作符
    for(int i = 0; i < 10; i++)
    {
        (*pa)++;①
        pa++;②
    }
    return 0;
}
这里最开始的*pa是代表a[0]，而操作①是a[0]++，而开始pa指向的是a[0]的地址，当操作②后，pa指向的地址是a[1]了，同时*pa代表a[1]，然后循环操作。最终结果应该如下

b. - 操作符

既然地址可以用 + 操作符，那 - 操作符呢？
#include <stdio.h>
int main()
{
    int a[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};//创建一个数组
    int count = &a[10] - &a[0];
    printf("count = %d\n",count);
    return 0;
}
结果如下：

这里我们其实可以得到一个结论：俩个处于同一块空间的数组的不同地址，相减得到的数的绝对值是它们之间的元素个数。

2.指针的实际利用

或许会有人说，想要改变一个值还不简单，直接用它的变量名改就可以了，但真的这么简单就可以完成C语言的基本操作了吗？

若我们要交换两个值，我们可能会写出下面的代码。
#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    int tmp = a;
    a = b;
    b = tmp;
    return 0;
}
这个代码改变了a和b的值吗？答：确实改变了。

那如果要求在一个Swap()函数里改变两个变量的值呢？
#include <stdio.h>

void Swap(int x,int y)
{
    int tmp = x;
    x = y;
    y =tmp;
}

int main()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    Swap(a,b);
    return 0;
}
上面的代码改变了a和b的值了吗？答：并没有。因为在Swap()函数中传过去的是实际参数，而接受的是形式参数，而形式参数的改变并不能改变实际参数。我们只需将上面的代码改为下面的就可以了。
#include <stdio.h>

void Swap(int* x,int* y)
{
    int tmp = *x;
    *x = *y;
    *y =tmp;
}

int main()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    Swap(&a,&b);
    return 0;
}
这样a和b的值就交换了，因为我们是直接从地址上找到a和b然后改变它们。

3.指针的一些危险用法

首先，我们要有一个野指针的概念，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）。

a.没有初始化指针变量就使用
#include <stdio.h>
int main()
{
    int *p;
    *p = 20;//err
    return 0;
}
上面的代码就是错误的，产生了野指针。

b.没有正确的对标指针变量
#include <stdio.h>
int main()
{
    char c = 'a';
    int *p = (int*)&c;//err
    return 0;
}
这里的c是char类型，占1字节，但我们用了4个字节的int类型指针来存放c，若改变了*p，c就会改变4个字节，但c若要改变应只要改变1字节，可想而知，可能会发生一些不可预测的错误。