C语言基础语法-教案08（搞定指针就搞定C语言，指针你又了解多少）

内存地址

• 字节：字节是内存的容量单位，英文称为 byte，一个字节有8位，即 1byte = 8bits
• 地址：系统为了便于区分每一个字节而对它们逐一进行的编号，称为内存地址，简称地址。

基地址

• 单字节数据：对于单字节数据而言，其地址就是其字节编号。
• 多字节数据：对于多字节数据而言，期地址是其所有字节中编号最小的那个，称为基地址。

取址符

• 每个变量都是一块内存，都可以通过取址符 & 获取其地址
• 例如：

int a = 100;
printf("整型变量 a 的地址是: %p\n", &a);

char c = 'x';
printf("字符变量 c 的地址是: %p\n", &c);

double f = 3.14;
printf("浮点变量 f 的地址是: %p\n", &f);

• 注意：
  • 虽然不同的变量的尺寸是不同的，但是他们的地址的尺寸确实一样的。
  • 不同的地址虽然形式上看起来是一样的，但由于他们代表的内存尺寸和类型都不同，因此它们在逻辑上是严格区分的。

指针基础

• 指针的概念：
  • 地址。比如 &a 是一个地址，也是一个指针，&a 指向变量 a。
  • 专门用于存储地址的变量，又称指针变量。

• 指针的定义：

int    *p1; // 用于存储 int  型数据的地址，p1 被称为 int  型指针，或称整型指针
char   *p2; // 用于存储 char 型数据的地址，p2 被称为 char 型指针，或称字符指针
double *p3; // 用于存储double型数据的地址，p3 被称为 double 型指针

• 指针的赋值：赋给指针的地址，类型需跟指针的类型相匹配。

int a = 100;
p1 = &a; // 将一个整型地址，赋值给整型指针p1

char c = 'x';
p2 = &c; // 将一个字符地址，赋值给字符指针p2

double f = 3.14;
p3 = &f; // 将一个浮点地址，赋值给浮点指针p3

• 指针的索引：通过指针，取得其指向的目标

*p1 = 200; // 将 p1 指向的目标（即a）修改为200，等价于 a = 200;
*p2 = 'y'; // 将 p2 指向的目标（即c）修改为'y'，等价于 c = 'y';
*p3 = 6.6; // 将 p3 指向的目标（即f）修改为6.6，等价于 f = 6.6;

• 指针的尺寸
  • 指针尺寸指的是指针所占内存的字节数
  • 指针所占内存，取决于地址的长度，而地址的长度则取决于系统寻址范围，即字长
  • 结论：指针尺寸只跟系统的字长有关，跟具体的指针的类型无关

野指针

• 概念：指向一块未知区域的指针，被称为野指针。野指针是危险的。

• 危害：

1. 引用野指针，相当于访问了非法的内存，常常会导致段错误（segmentation fault）
2. 引用野指针，可能会破坏系统的关键数据，导致系统崩溃等严重后果

• 产生原因：

1. 指针定义之后，未初始化
2. 指针所指向的内存，被系统回收
3. 指针越界

• 如何防止：

1. 指针定义时，及时初始化
2. 绝不引用已被系统回收的内存
3. 确认所申请的内存边界，谨防越界

空指针

很多情况下，我们不可避免地会遇到野指针，比如刚定义的指针无法立即为其分配一块恰当的内存，又或者指针所指向的内存被释放了等等。一般的做法就是将这些危险的野指针指向一块确定的内存，比如零地址内存。

​​​​

• 概念：空指针即保存了零地址的指针，亦即指向零地址的指针。
• 示例：

// 1，刚定义的指针，让其指向零地址以确保安全:
char *p1 = NULL;
int  *p2 = NULL;

// 2，被释放了内存的指针，让其指向零地址以确保安全：
char *p3 = malloc(100); // a. 让 p3 指向一块大小为100个字节的内存
free(p3);               // b. 释放这块内存，此时 p3 相当于指向了一块非法内存
p3 = NULL;              // c. 让 p3 指向零地址

指针运算

• 指针加法意味着地址向上移动若干个目标
• 指针减法意味着地址向下移动若干个目标
• 示例：

int  a = 100;
int *p = &a; // 指针 p 指向整型变量 a

int *k1 = p + 2; // 向上移动 2 个目标（2个int型数据）
int *k2 = p - 3; // 向下移动 3 个目标（3个int型数据）