C语言知识-零零散散（四）

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#c语言 #指针 #const #指针和数组

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C语言知识-零零散散（四）

手动实现strcmp函数

strcmp函数是用于比较两个字符串的大小，如果相等返回0，如果第一个字符串比较大返回1，否则返回-1。

int mystrcmp(const char* str1, const char* str2){

    // 如果发现其中一个字符等于'\0'，或者两个字符不相等，结束循环
	while(*str1  && *str2 && (*str1 == *str2)){ 
		str1++;  // 地址自加，指向下一个字符
		str2++;
	}
	if(*str1 == *str2){   // 如果两个指针都是指向'\0'，表示相等，返回0
		return 0;
	}

    // 比较两个字符串不相等字符的大小
	return (*str1-*str2)>0 ? 1 : -1;  
}

指针的大小

指针存储的是一个内存地址，地址是一种它是从零开始向上递增，根据操作系统的不同，32位操作系统中，sizeof指针的大小为4字节，64位操作系统为8字节（与指针的类型无关，char* int* float*等类型无关）。

野指针

野指针的概念

野指针，指向内存被释放的内存或者没有访问权限的内存的指针。

野指针产生的原因

指针没有初始化。**解决办法：**指针声明时初始化，可以是具体的地址值，也可让它指向NULL。
指针被free或者delete后，没有置为NULL。**解决办法：**指针指向的内存空间被释放后指针应该指向NULL。
指针操作超越了变量的作用范围。**解决办法：**在变量的作用域结束前释放掉变量的地址空间并且让指针指向NULL。

空指针

在c语言中，如果一个指针不指向任何对象，这种指针被称为空指针。空指针的值一般为NULL。NULL是一个宏定义，在stdio.h中被定义为：

#define NULL    ((void *)0)

需要注意的是，不要企图使用空指针执行内存中存储的内容，这是不合法的。定义一个空指针：

int* ptr = NULL;

不同的编译器，对内存位置为0的地方采取的保护方式不同。某些实现对内存位置0加了硬件级的读保护；有些实现只允许读不允许写；有些既允许读又允许写。所以，下面这段代码根据实现的特性，可以读内存位置0的机器上可以运行，其他不可以。

#include <stdio.h>

int main(){
    char *p;
    p = NULL;
    printf("%d\n", *p);
    return 0;
}

在vs上运行，是拒绝访问的
在这里插入图片描述

void* 指针

void* 指针可以指向任意变量的内存空间，所以也可以称为万能指针，可以传递任意类型的指针，而不引起“类型不匹配”相关的编译警告。举一个简答的例子，使用万能指针改变一个变量的值，

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(){
    void* p = NULL;   // 定义void* 指针
	int a = 1;
	p = (void*)&a;    // 给指针p赋值
	*((int*)p) = 10;  // 这里p是void*类型，需要强制转化为(int*)
	printf("%d\n", a); // 打印输出
	system("pause");

    return 0;
}

void * 指针还可以将不希望被公开的数据结构隐藏，避免外界调用“意外”或者“恶意”的修改。

void *p = init();
handle(p);

如上面代码，如果我们想去修改p指向的数据结构，就要了解init()的返回内容。外部开发者，在调用init()函数时，就没有办法去改变p指向的内容，使得整个的代码更加的安全、稳定。

const修饰常量是个假常量？

const关键字，用来定义一个只读的变量或对象，可用于保护某些变量的内容在使用中不会被更改。但是在c语言中const修饰的常量是一个假的常量，可以通过指针进行修改。例子如下：

#include <stdio.h>

int main(){
	const int a = 100;
	int* p = (int*)&a;
	*p = 99;
	printf("%d\n", a);

    return 0;
}

const修饰指针

const修饰指针，可以有下面三种结构：

const 数据类型* 变量名（或者数据类型 const * 变量名这两种方式是等价的）
数据类型* const 变量名
const 数据类型* const 变量名

最后一种比较好的区别，通常1和2两种情况比较容易混淆。可以通过下面的方法进行区分，在定义一个指针的时候：数据类型 * 变量名， * 后面的变量名表示一个指针， * 前面的数据类型表示指针要指向的数据结构。所以我们以 * 分界，如果const在 * 前面，表示修饰的是数据类型，表面指针指向的内容是不可修改的（也就是常量指针），如果const在 * 后面，表示修饰的是指针，表示指针地址是不可以被修改的（也就是指针常量）。如果 * 前后都有const修饰，表示指针的地址和指针指向的内容都是不可以被修改的。举例如下：

#include <stdio.h>

int main(){
	int a= 10;
	int b = 20;
	const int* p1 = &a;
	int* const p2 = &a;
	const int* const p3 = &a;

	p1 = &b;  // p1的地址可以被修改
	// *p1 = 30; // 错误，p1指向的内容不可以被修改

	*p2 = 100; // p2指向的内容可以被修改
	// p2 = &b; // p2的本身不可以被修改

	printf("%d\n", *p1);
	printf("%d\n", *p2);
	printf("%d\n", *p3);
    
    return 0;
}

下面引出来两个问题。

下述4个指针有什么区别？

char * const p1;
char const * p2;
const char * p3;
const char * const p4;

答案是：

p1是指针常量，它本身不能被修改，指向的内容可以被修改。
p2和p3是常量指针，它本身可以被修改，指向的内容不可以被修改。
p4本身是常量，并且它指向的内容也不可被修改。

指针常量与常量指针的区别

指针常量是指定义了一个指针，这个指针的值只能在定义时初始化，其他地方不能改变。常量指针是指定义了一个指针，这个指针指向一个只读的对象，不能通过常量指针来改变这个对象的值。
指针常量强调的是指针的不可改变性，而常量指针强调的是指针对其所指对象的不可改变性。

数组名和指针之间的区别

在分配内存方面，数组一般在栈区开辟内存（全局和静态数组在静态区），内存的回收是由编译器或者操作系统完成，不会出现内存泄漏；指针变量一般是在栈上开辟内存，如果是开辟动态内存空间，就需要使用malloc或者new开辟，指针变量的值保存的是开辟内存空间的首地址，使用完毕后采用free或者delete释放，避免内存泄漏。
指针和数组都可以初始化一个字符串，指针初始化字符串时 char* p="hello";，指针变量存储在栈区，"hello"存在静态区，所以对应的字符无法修改；但是使用数组初始化字符串时，char arr[] = "hello";时，它是在栈上分配内存，所以可以通过数组下标对成员进行修改，如 arr[0]=H;。
sizeof计算大小，使用sizeof一个数组时，计算的是数组的容量；sizeof一个指针时，就是一个指针的大小（一般32位操作系统是4个字节大小）。
数组直接的赋值不能直接使用赋值符号，应采用数组下标逐个的赋值，如下代码是错误的
```
char arr[] = "helo";
char arrcpy[10];
arrcpy = arr;   // 错误
```
对于数组中的内容赋值给指针，也不能直接采用赋值的形式，应该先采用malloc申请一块内存，然后再进行内容的拷贝
```
char arr[] = "hello";
char* p;
// p=arr //该种方式只是把arr的首地址赋值给指针p，并不是内容的拷贝
p = (char*)malloc(sizeof(arr));
strcpy(p, arr);
```
当数组作为函数参数传递时，该数组退化为同类型的指针。

看如下代码，输出结果为？

int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8};
int* p =arr;
p++;
printf("%d\n", p[3]);

上述代码输出结果为5，数组名赋值给指针p，这时p[0]=arr[0]，执行p++后，p[0] = arr[1]，所以p[3] = 5。

手动实现strchr函数

char* mystrchr(const char* str, const char chr){
	const char* p = str;
	while(*p != '\0'){
		if(*p == chr){
			return (char*)p;
		}
		p++;
	}
	return NULL;
}

函数strchr，查找字符串str中首次出现chr的位置。

实现函数的时候，定义str和chr都是使用const修饰，保证是不可修改的。在函数内定义一个临时指针，通过不断的移动指针的位置和chr做匹配，如果找到了匹配的字符，返回地址，否则返回NULL。

数组指针和指针数组

数组指针就是指向数组的指针；指针数组就是一个数组，但是数组中存放的是指针。

int arr[] = {1,2,3,4,5,6};
int* p1 = arr; // 定义一个指针指向一个数组，这个指针就是数组指针
int* p2[6];  // 定义一个指针数组

那么这样一个问题

int *p1[6];
int (*p2)[6];

哪个是数组指针？哪个是指针数组？

答案是p1是指针数组，p2是数组指针。区分的时候，可以按照符号的优先级进行区分，其中 ()>[]>*。变量p1，首先是 p1[6]这个数组，数组里面存放的都是指针，每个指针指向一个int型的变量。变量p2，先运算()里面的，所以p2是一个指针，他指向的是一个包含6个int型数据的数组。