指针基本概念分析

1 指针

1.1 *号的意义

*号：

• 在指针声明时，*号表示所声明的变量为指针。
• 在指针使用时，*号表示取指针所指向的内存空间中的值。
  
  小贴士：
  
  对于指针我们需要知道：
• 指针是C语言中一种特别的变量。
• 指针所保存的值是内存的地址。
• 可以通过修改指针修改内存中的任意地址内容。
  

1.2 传值调用与传址调用

传值调用与传址调用：

• 指针是变量，因此可以声明指针参数。
• 当一个函数体内部需要改变实参的值，则需要使用指针参数。
• 函数调用时实参值将复制到形参。
• 指针适用于复杂数据类型作为参数的函数中。

#include <stdio.h>

int swap(int* a, int* b)
{
    int c = *a;
    
    *a = *b;
    
    *b = c;
}

int main()
{
    int aa = 1;
    int bb = 2;
    
    printf("aa = %d, bb = %d\n", aa, bb);
    
    swap(&aa, &bb);
    
    printf("aa = %d, bb = %d\n", aa, bb);
    
    return 0;
}

2 指针的运算与比较

2.1 指针与整数的运算

指针是一种特殊的变量，与整数的运算规则如下：

结论： 当指针p指向一个同类型的数组的元素时，p+1将指向当前元素的下一个元素；p-1将指向当前元素的上一个元素。

2.2 指针之间的运算

指针之间只支持减法运算，参与减法运算的指针类型必须相同。

注意：

1. 只有当两个指针指向同一个数组中的元素时，指针相减才有意义，其意义为指针所指元素的下标差。
2. 当两个指针指向的元素不在同一个数组中时，结果未定义。

2.3 指针的比较

指针的比较：

• 指针可以进行关系运算（<，<=，>，>=）。
• 指针关系运算的前提是同时指向同一个数组中的元素。
• 任意两个指针之间的比较运算（==、!=）无限制。
• 参与比较运算的指针类型必须相同。

指针运算示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
    char s1[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
    int i = 0;
    char s2[] = {'W', 'o', 'r', 'l', 'd'};
    char* p0 = s1;
    char* p1 = &s1[3];
    char* p2 = s2;
    int* p = &i;
	
    printf("%d\n", p0 - p1);
    printf("%d\n", p0 + p2);	// error
    printf("%d\n", p0 - p2);	// 结果未定义
    printf("%d\n", p0 - p);		// error
    printf("%d\n", p0 * p2);	// error
    printf("%d\n", p0 / p2);	// error
	
    return 0;
}

指针运算的应用：

#include <stdio.h>

#define DIM(a) (sizeof(a) / sizeof(*a))

int main()
{
    char s[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
    char* pBegin = s;
    char* pEnd = s + DIM(s); // Key point
    char* p = NULL;
    
    printf("pBegin = %p\n", pBegin);
    printf("pEnd = %p\n", pEnd);
    
    printf("Size: %d\n", pEnd - pBegin);
	
    for(p=pBegin; p<pEnd; p++)
    {
        printf("%c", *p);
    }
    
    printf("\n");
   
    return 0;
}

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3 二级指针

3.1 指向指针的指针

基本概念：

• 指针的本质是变量。
• 指针会占用一定的内存空间。
• 可以定义指针的指针来保存指针变量的地址值。
  

为什么需要指向指针的指针？

• 指针在本质上也是变量。
• 对于指针也同样存在传值调用与传址调用。

二级指针的应用：重置动态空间大小

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

int reset(char**p, int size, int new_size)
{
    int ret = 1;
    int i = 0;
    int len = 0;
    char* pt = NULL;
    char* tmp = NULL;
    char* pp = *p;
    
    if( (p != NULL) && (new_size > 0) )
    {
        pt = (char*)malloc(new_size);
        
        tmp = pt;
        
        len = (size < new_size) ? size : new_size;
        
        for(i=0; i<len; i++)
        {
            *tmp++ = *pp++;      
        }
        
        free(*p);
        *p = pt;
    }
    else
    {
        ret = 0;
    }
    
    return ret;
}

int main()
{
    char* p = (char*)malloc(5);
    
    printf("%p\n", p);
    
    if( reset(&p, 5, 3) )
    {
        printf("%p\n", p);
    }

    free(p);
    
    return 0;
}

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参考资料：

1. C语言进阶剖析教程