【编程之路（009）指针（初级）】（C语言实现）

最新推荐文章于 2023-03-16 15:58:09 发布

原创最新推荐文章于 2023-03-16 15:58:09 发布 · 536 阅读

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本文详细介绍了C语言中的指针，包括指针的定义、类型、野指针的概念及其成因与防范，以及指针运算如指针加减和关系运算。还探讨了指针与数组的关系，二级指针的使用，以及指针数组的原理。通过实例代码解释了指针在内存管理中的作用和重要性。

指针是什么

1. 指针是内存中一个最小单元的编号，也就是地址

2. 平时口语中说的指针，通常指的是指针变量，是用来存放内存地址的变量

总结：指针就是地址，口语中说的指针通常指的是指针变量。

指针变量

我们可以通过 & （取地址操作符）取出变量的内存其实地址，把地址可以存放到一个变量中，这个

变量就是指针变量。

#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。
	           //a变量占用4个字节的空间，这里是将a的4个字节的第一个字节的地址
	           //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）。

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。

指针类型

char  *pc = NULL;
int   *pi = NULL;
short *ps = NULL;
long  *pl = NULL;
float *pf = NULL;
double *pd = NULL;
/*char* 类型的指针是为了存放 char 类型变量的地址。
short* 类型的指针是为了存放 short 类型变量的地址。
int* 类型的指针是为了存放 int 类型变量的地址。*/

既然分了这么多种类型，那么指针类型就会有它的意义。

我们通过两个代码来解释它的两个意义。

指针 +- 整数

#include <stdio.h>

int main()
{
	int n = 10;
	char* pc = (char*)&n;
	int* pi = &n;

	printf("%p\n", &n);
	printf("%p\n", pc);
	printf("%p\n", pc + 1);
	printf("%p\n", pi);
	printf("%p\n", pi + 1);
	return 0;
}

结果如下：

pc+1就往后面走了一个字节，二pi+1却走了4个（十六进制显示8-C）。

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）

指针的解引用

#include <stdio.h>
int main()
{
	int n = 0x11223344;
	char* pc = (char*)&n;
	int* pi = &n;
	*pc = 0; 
	*pi = 0; 
	return 0;
}

这里通过调试来说明其解引用的过程。

总结：

指针的类型决定了，对指针解引用的时候有多大的权限（能操作几个字节）。

比如： char* 的指针解引用就只能访问一个字节，而 int* 的指针的解引用就能访问四个字节。

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）

野指针成因

1 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; 
}

2.指针越界访问

#include <stdio.h>
int main()
{
    int arr[10] = {0};
    int *p = arr;
    int i = 0;
    for(i=0; i<=11; i++)
   {
        //当指针指向的范围超出数组arr的范围时，p就是野指针
        *(p++) = i;
   }
    return 0; 
}

3. 指针指向的空间释放

#include <stdio.h>

int* f()
{
	int a = 10;
	return &a;
}

int main()
{
	int* p = f();
	printf("这里a的地址已经不属于main函数了，函数使用结束后就被释放了。\n");
	printf("所以接下来打印的a就是一个随机值。\n");
	printf("%d", *p);
	return 0;
}

如何规避野指针

1. 指针初始化

2. 小心指针越界

3. 指针指向空间释放即使置 NULL

4. 避免返回局部变量的地址

5. 指针使用之前检查有效性

指针运算

指针 +- 整数

指针 - 指针

指针的关系运算

1. 指针 +- 整数

#define N_VALUES 5
float values[N_VALUES];
float *vp;
//指针+-整数；指针的关系运算
for (vp = &values[0]; vp < &values[N_VALUES];)
{
     *vp++ = 0; 
}

2. 指针-指针

int my_strlen(char *s) 
{
       char *p = s;
       while(*p != '\0' )
              p++;
       return p-s; 
}

算出来的是相同一片空间区域中元素的个数。如果不是同一片空间，那么这样就是没有意义的。

3. 指针的关系运算

for(vp = &values[N_VALUES-1]; vp >= &values[0];vp--)
{
    *vp = 0; 
}

实际在绝大部分的编译器上是可以顺利完成任务的，然而我们还是应该避免这样写，因为标准并不保证它可行。

标准规定：

允许指向数组元素的指针与指向数组最后一个元素后面的那个内存位置的指针比较，但是不允许与

指向第一个元素之前的那个内存位置的指针进行比较。

指针和数组

数组名表示的是数组首元素的地址。这两种情况除外：

1. sizeof(数组名)，计算整个数组的大小，sizeof内部单独放一个数组名，数组名表示整个数

组。

2. &数组名，取出的是数组的地址。&数组名，数组名表示整个数组。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 };
	printf("%p\n", arr);
	printf("%p\n", &arr[0]);
	return 0;
}

既然可以把数组名当成地址存放到一个指针中，我们使用指针来访问一个就成为可能。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 };
	int* p = arr; //指针存放数组首元素的地址
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("&arr[%d] = %p <====> p+%d = %p\n", i, &arr[i], i, p + i);
	}
	return 0;
}

所以 p+i 其实计算的是数组 arr 下标为 i 的地址。

那我们就可以直接通过指针来访问数组。

#include<stdio.h>
int main()
{
	int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
	int* p = arr; //指针存放数组首元素的地址
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", *(p + i));
	}
	printf("\n");
	return 0;
}