【C语言基础学习笔记】六、初始指针(重点必看)(详细讲解+代码举例+练习巩固)

这篇博客详细介绍了C语言中的指针基础知识,包括指针的定义、指针类型、野指针、指针运算、指针和数组的关系,以及二级指针和指针数组的概念。强调了指针在数据结构、算法和C/C++学习中的重要性,并通过实例解释了指针解引用和指针运算的细节,同时提醒了避免野指针的方法。

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本章内容是初始指针的全部内容,希望小伙伴们能静下心来,仔细看完并看懂,一定会收获满满~
说明:在后续的数据结构与算法、C语言进阶或者C++的学习当中,指针以及结构体这部分内容至关重要!如果这两大块内容没有学好,学懂,真正融合贯通去运用,那么在后续的数据结构与算法、C语言进阶或者C++的学习会非常艰难,尤其是数据结构和算法!



一、指针是什么?

在计算机科学中,指针(Pointer)是编程语言中的一个对象,利用地址,它的值直接指向(points to)存在电脑存储器中另一个地方的值。由于通过地址能找到所需的变量单元,可以说,地址指向该变量单元。因此,将地址形象化的称为“指针"。意思是通过它能找到以它为地址的内存单元。
指针是个变量,存放内存单元的地址(编号)
对应到代码∶

 #include <stdio.h>
 int main({
   
   
		int a = 10;  //在内存中开辟一块空间
		int* p = &a; //这里我们对变量a,取出它的地址,可以使用&操作符。
					 //将a的地址存放在p变量中,p就是一个之指针变量。
		return 0;
	}

总结∶指针就是变量,用来存放地址的变量。(存放在指针中的值都被当成地址处理)。

思考以下的问题∶
(1)一个小的单元到底是多大 ? (1个字节)
(2)如何编址 ?

经过仔细的计算和权衡我们发现一个字节给一个对应的地址是比较合适的。
对于32位的机器,假设有32根地址线,那么假设每根地址线在寻址的是产生一个电信号正电 / 负电(1或者0)
那么32根地址线产生的地址就会是∶
00000000 00000000 00000000 00000000
0000000 00000000 00000000 00000001
…….
11111111 1111111111111111 11111111

这里就有2的32次方个地址。 每个地址标识一个字节,那我们就可以给(2 ^ 32Byte == 2 ^ 32 / 1024KB == 2 ^
32 / 1024 / 1024MB == 2 ^ 32 / 1024 / 1024 / 1024GB == 4GB)4G的空闲进行编址。
同样的方法,那64位机器,如果给64根地址线,那能编址多大空间,自己计算。

这里我们就明白 :
(1)在32位的机器上,地址是32个0或者1组成二进制序列,那地址就得用4个字节的空间来存储,所以一个指针变量的大小就应该是4个字节。
(2)那如果在64位机器上,如果有64个地址线,那一个指针变量的大小是8个字节,才能存放一个地址。

总结 :
(1)指针是用来存放地址的,地址是唯一标示一块地址空间的。
(2)指针的大小在32位平台是4个字节,在64位平台是8个字节。


二、指针和指针类型

我们先看这样一段代码的执行效果:
在这里插入图片描述
可以看到不管什么类型的指针,大小都是4,这时候我们心里可能产生疑问,为什么大小都是4,还要区分不同类型的指针,那这种区分是不是没有意义的?不同类型的指针是不是可以互用?为了验证这些问题,请看以下代码及运行结果。
在这里插入图片描述
我们可以先屏蔽其它代码内容,保留前三行内容,再加上 * p = 0; 即调用指针来更改指针指向地址中的内容。通过F10调试,打开窗口-- - 内存监视器(类似变量监视窗口),可以看到a的内容确实改变了
在这里插入图片描述
现在我们将char * pc来重复上面的操作,看能否实现相应变更指针指向地址内容的功能。
通过F10调试,打开窗口-- - 内存监视器(类似变量监视窗口),我们发现这里仅前两个变成了00,后面几位没有变化。
通过这个我们可以发现指针的类型还是意义的,其意义在于解引用操作时,对字节的操作数量不同,比如int * 类型的指针,可以改动4个字节的内容,而char * 类型的指针只能更改一个字节的内容。
在这里插入图片描述
指针的意义1:指针的解引用

总结:指针类型决定了指针进行解引用操作的时候,能够访问空间的大小

举例:

int* p; *p能够访问4个字节
char* p; *p能够访问1个字节
double* p; *p能够访问8个字节


指针的意义2:指针 + -整数
看下面这个例子:pa + 1 实际地址 + 4, pc + 1 实际地址 + 1
在这里插入图片描述

总结:指针的类型决定了指针向前或者向后走一步有多大(距离、指针的步长)。

举例:

int* p; p + 1 – > 4
char* p; p + 1 – > 1
double* p; p + 1 – > 8


思考:那么指针这两个意义的价值是什么呢?
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

如果我们将int * p = arr; 改成char* pc = arr;会发生什么呢?
是不是只会将10个字节改成1 而我们数组int arr[10]有40个字节 10个字节的大小相当于2个半int类型的大小,我们可以打开内存窗口调试,看一下是不是这样的情况。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述


三、野指针

看到野指针,我们的第一想法或者说印象是什么?会联想到什么?是不是野猫、野狗,它们是没有主人养的的宠物。那么野指针又是什么呢?
野指针概念: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)
那么为什么会产生野指针呢?
1.指针未初始化

  #include<stdio.h>
  int main()
	{
   
   
		int a;//局部变量不初始化,默认是随机值
		int* p;//局部的指针变量不初
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