C语言中的指针详解-优快云博客

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本文详细介绍了C语言中的指针概念，包括为什么使用指针、如何定义和使用指针、指针运算、指针与const的关系、指针数组与数组指针、二级指针以及函数指针的应用。指针在函数参数传递、内存管理和提高效率方面起着关键作用，同时也讨论了如何避免空指针导致的段错误。

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一、什么是指针：
指针就是一种特殊的数据类型，使用它可以定义指针变量，，指针变量中存储
的就是整型数据，
代表了内存的编号，通过这个编号，可以访问到对应内存

二、为什么要使用指针：
1、函数之间是相互独立的，但是有时候需要共享变量
函数传参是值传递
全局变量容易命名冲突
使用数组还需要传递长度
命名空间是独立的，但是地址空间是同一个，所以指针可以解决这个问题
2、由于函数之间传参是值传递(内存拷贝)，对于字节数较多的变量，值传递的
效率较低，如果传递变量的地址只需要传递4/8字节
3、堆内存无法取名字，它不像data、bss、stack让变量名与内存之间建立对
应关系，只能使用指针记录堆内存的地址来使用该段内存

三、如何使用指针：
定义：
类型* 变量名_p；(指针的字节永远是4/8字节，看操作系统的位数是32/64)
1、由于指针变量与普通变量之间用法有很大的区别，建议在取名时
以p结尾，加以区分
2、指针的类型表示存储的是什么类型变量的地址，它决定了通过这个
指针变量可以访问的字节数
3、一个只能定义一个指针变量
int p1,p2,p3; //p1是指针类型，p2 p3都是int类型的普通变量
int *p1,*p2,*p3; //p1 p2 p3都是int类型的指针变量
4、指针变量与普通变量一样默认值是随机的，一般初始化为NULL

赋值：
    变量名_p = 地址；   //必须是有权限且有意义的地址
    指向栈内存：
        int* p = &num; //初始化时可以直接给
        相当于：
        int* p；
        p = &num；
    指向堆内存：
        int* p = malloc(4)；

解引用：
    *p
    通过指针变量中记录的内存编号去访问内存，这个过程叫做解引用
    该过程可能产生段错误，原因是里面存储的内存编号是非法的

练习1：实现一个变量交换函数，调用它对一个数组进行排序
        void swap(int* p1,int* p2)
练习2：实现一个函数，该函数计算两个函数的最大公约数，最小公倍数
       用return返回最大公约数，最小公倍数用指针处理
        int max_min(int num1,int num2,int* p);

四、使用指针需要注意的问题：
空指针：值为NULL的指针变量都叫做空指针，如果对空指针进行解引用就会产生
段错误
int* p = NULL;
if(NULL == p); //即if(!p)
NULL也是一种错误标志，如果一个函数的返回值是指针类型，当函数执行
错误时可以返回NULL，表示出错
如何避免空指针带来的段错误：使用任何来历不明的指针前都先做判断
1、当函数的参数是指针时，别人传给你的参数有可能是空指针
2、从函数获取的返回值也可能是空指针

    注意：NULL在绝大多数系统中都是0，有个别系统是1

野指针：指向不确定的内存空间
    对野指针进行解引用：
        1、段错误
        2、脏数据
        3、一切正常
    野指针比空指针危害更严重，因为他无法判断出来，而且可能是隐藏型的
        错误短时间难以发现
    所有的野指针都是程序员自己制造的，如何避免产生野指针：
        1、定义指针变量时一定要初始化，int* p = &num;
        2、函数不要返回栈内存地址
        3、指针指向的内存释放后，指针变量要及时置空 = NULL

五、指针的运算：
指针变量中存储的就是整数，理论上整型数据能使用的运算符它都可以使用，
但大多数都是没有意义的。
指针 + n <> 指针 + 指针类型宽度(字节)*n 前进了n个元素
指针 - n <> 指针 - 指针类型宽度(字节)*n 后退了n个元素
指针 - 指针 <==> 指针之间相差的总字节数/指针类型宽度计算出两个指针之间相隔了多少个指针元素

六、指针与const：
当我们为了传参效率而使用指针时，传参的效率提高了，但是变量也因此
有了被修改的风险，而使用const与指针配合，可以保护指针指向的内存不被修改
const int* p; 保护指针所指向的内存不被修改
int const* p; 同上
int* const p; 保护指针的指向不被修改(即指向的地址)
const int* const p; 保护指针的指向和所指向的内存都不被修改
int const* const p; 同上
就近原则，看const右边是*还是p

七、指针数组与数组指针：
指针数组：
就是由指针变量组成的数组，成员都是指针变量
类型* arr[长度];
数组指针：
专门指向数组的指针
类型 (*arr)[长度];

八、指针与数组名：
数组名就是一种特殊的指针，它是常量，不能改变它的值，它与数组内存之间是
一对一的映射关系，它是没有自己的存储空间的
数组名 == &数组名 == &数组名[0]

指针变量有自己的存储空间，当他存储的是数组的首地址，指针就可以当做数组
    来使用，数组名也可以当做指针来使用
    数组名[i] == *(数组名+i)
    指针变量名[i] == *(指针变量名+i)

九、二级指针：
二级指针就是指向指针的指针，里面存储的是指针变量的地址
定义：类型** 变量名_pp;
赋值：变量名_pp = &指针变量;
int num = 10；
int* p = #
int** pp = &p;
解引用：
*变量名_pp <> 指针
**变量名_pp <> *指针
注意：当需要共享指针变量时，才需要传递指针变量的地址，也就是二级指针

十、函数指针：
函数名就是个地址(整数)，代表了函数在代码段中的位置

函数指针就是指向函数的指针，它里面存储的是函数在代码段中的位置(函数名)