第二节 ——从深层剖析指针(让你不再害怕指针)

1. 指针运算

指针±整数

我们知道变量±整数与类型无关，在第一节指针类型变量的意义中讲解指针±整数与类型有关的相关内容。
第一节— —从深层剖析指针

指针-指针

我们知道指针其实就是地址，那么地址-地址的结果又是什么呢？


指针-指针 的绝对值得到的指针和指针之间的元素个数。

那么，指向不同空间的指针是否能进行运算呢？

错误示例

那么，指向不同空间的指针是否能进行运算呢？
显然，既然都指向不同的空间，肯定不能进行±运算。

int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	char arr1[10];
	int arr2[10];
	&arr2[8] - &arr1[5];
	return 0;
}

指针的关系运算

#include <stdio.h>

 int main()
 {
    int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    int *p = &arr[0];
    int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    while(p<arr+sz) //指针的⼤⼩⽐较
    {
       printf("%d ", *p);
       p++;
    }
 return 0;
 }

例题

学完指针的关系运算后，我们可以用多种方式求解同一个问题。
若要求一串字符串长度

未使用指针的计算方法

#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main()
{
	char arr[] = "abcdef";
	size_t len = strlen(arr);
	printf("%zd\n", len);
	return 0;
}

计数器的方法计算

指针+-指针的运算

2. 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）

2.1为何出现野指针

指针未初始化

 #include <stdio.h>
 int main()
 {        
    int *p;//局部变量指针未初始化，默认为随机值
    *p = 20;
    return 0;
 }

指针越界访问

 #include <stdio.h>
 int main()
 {
      int arr[10] = {0};
      int *p = &arr[0];
      int i = 0;
      for(i=0; i<=11; i++)
      {
      *(p++) = i;
      }
      return 0;
 }

指针指向的空间释放

 #include <stdio.h>
 int* test()
 {
   int n = 100;
   return &n;
 }
 int main()
 {
   int*p = test();
   printf("%d\n", *p);
   return 0;
 }

2.2如何预防野指针

指针初始化

如果不知道指针应该指向哪⾥，可以给指针赋值NULL。 NULL 是C语⾔中定义的⼀个标识符常量，值是0，0也是地址，这个地址是⽆法使⽤的，读写该地址会报错。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int num = 10;
    int*p1 = &num;
    int*p2 = NULL;
    return 0;
}

防止指针越界

#include<stdio.h>

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int* p = &arr[0];
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p++) = i;
	}
	//此时p已经越界了，可以把p置为NULL
	p = NULL;
	return 0;
}

不返回局部变量的地址

3. assert断言、指针的使用和传址调用

3.1assert断言

assert用于在运行时确保程序符合指定条件，如
果不符合，就报错终止运行，其头文件assert.h。

空指针会报错

assert() 的使用对程序员是非常友好的，使用assert() 有几个好处：它不仅能自动标识文件和出问题的行号，还有⼀种无需更改代码就能开启或关闭assert() 的机制。如已经确认程序没有问题，不需要再做断言，就在#include <assert.h> 语句的前面，定义⼀个宏NDEBUG。

 #define NDEBUG
 #include <assert.h>

缺点：因为引入了额外的检查，增加了程序的运行时间。

3.2指针的使用和传地址调用

问题引入

有两个变量a=10，b=20.我们想让这两个值进行交换，按照之前的逻辑可能会写出这样的错误代码。

可以发现，这两个值并没有发生交换，这是为什么呢？
在x86的环境下进行调试

在main函数内部,创建了a和b。a的地址为0x00f3fe6c,b的地址为0x00f3fe60。在调用Swap函数时，将a和b的值传给了x和y,并且为x和y单独开辟了一块空间，x的地址为0x00f3fd88,y的地址为0x00f3fd8c。那么在Swap函数内部交换x和y的值，自然不会影响a和b，当Swap1函数调用结束后回到main函数，a和b的没法交换。
这种调用函数的方式我们称为传值调用。
因此需要使用指针来帮助我们进行两个值的交换。

(涉及到函数栈帧的创建和销毁)
结论：实参传递给形参的时候，形参会单独创建⼀份临时空间来接收实参，对形参的修改不影响实参。

传址调用

使用指针了，在main函数中将a和b的地址传递给Swap函数，Swap
函数里边通过地址间接的操作main函数中的a和b，并达到交换的效果就好了。

调用Swap函数的时候是将变量的地址传递给了函数，这种函数调用方式叫：传址调用。

总结

传址调用，可以让函数和主调函数之间建⽴真正的联系，在函数内部可以修改主调函数中的变量。

所以未来函数中只是需要主调函数中的变量值来实现计算，就可以采用传值调用。如果函数内部要修改主调函数中的变量的值，就需要传址调用。