从0开始学c语言-20-指针与地址、指针类型、野指针、指针运算

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就是一个指针变量。
		return 0;
}

看好指针的类型int*，*代表这是一个指针变量，前面的int代表指针指向的类型是int。

这里补充：

&a其实也是一个指针，这就是我说的有指向性的地址，可以看到它的类型和p是一样的。

不信的话，你看我如何证明。

看到了吧，事实证明，p和&a都是指针。

现在回到上面数组那段代码遗留的问题，看看我说的对不对。这里放图。

arr+1后类型变为int*，也就是说它变为了一个指向int类型的指针变量。

而arr本身在未运用的时候，类型就是数组类型。

*arr当中的arr类型就是int*，在加上*变为*arr的时候，就是通过arr这个指针访问了这个住户，同时*arr的类型也为了int（把*去掉了）。arr+1也是同理。

还不理解就看这个图

可以看到，这时候的arr的类型发生了变化，就是有指向性的地址，也就是指针变量。

总结

归根结底，指针就是一个存放地址的变量，本质上指针是个地址变量。

形象点说：指针就是有指向性的地址，地址在运用的时候便有了指向性，变为指针。

再或者说，因为地址需要一个变量来保存或者表示，所以便出现了指针。

存放在指针中的值都被当成地址处理。

指针是用来存放地址的，地址是唯一标示一块地址空间的。

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。

2·指针类型

变量有不同的类型，整形，浮点型等。那指针有没有类型呢？

有！

指针的定义方式是： type + * 。

char  *p = NULL;
int   *p = NULL;
short *p = NULL;
long  *p = NULL;
float *p = NULL;
double *p = 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。

也就是说*前面的就代表指针指向的类型。

不同类型的指针有什么区别？

指针+-整数

int main()
{
 int n = 10;
 char *pc = (char*)&n;
//&n取出来是int*类型，存放到char*指针中去
//所以加上了强制类型转换
 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; }

仔细看好，同样是+1，但+1后的差距不同。

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

int main()
{
	int a = 0x12345678; 
	int* p = &a;
	*p = 9; 

	int a = 0x12345678; 
	char* p = &a;
	*p = 'a'; 
	return 0;
}

这里我们看看不同类型的指针改变int a，在内存中的数据存放会如何变化

int a = 0x12345678; //内存中 78 56 34 12（低位到高位
*p = 9; //p为int*，内存中 09 00 00 00
*p = 'a'; //p为char*，内存中 61 56 34 12 (十六进制的61是a

可以看到不同类型的指针访问权限不同，char*只能访问一个字节的内容，而int*能访问4个字节。

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。

补充

int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	int* p = arr;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p + i) = 9;
		//p+i是下标为i的地址，那是和存储地址类型一样的情况下
		//如果是char*p=arr；那么p+i是第i个字节的地址
		//p+1取决于p的类型，和它指向谁没有关系
	}
	return 0;
}

看我注释中的解释，

指针的类型取决于指针本身，和它指向谁没有关系。

3·野指针

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

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

局部变量指针未初始化，默认为随机值。

p通过随机值找到了一个地址来存放，这叫非法访问内存。因为内存里的空间是你申请并分配给你了，你才可以访问并使用，没有申请不能访问。

2. 指针越界访问

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

test()
{
	int a = 0; //static修饰过后是可以访问的，因为生命周期变了
	return &a;
}
int main()
{
	int* p = test(); //虽然p存放了a的地址
	*p = 9; //但是p不能访问这个地址了，否则是非法访问
//函数结束后a已经把储存空间还给操作系统了
	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

int main()
{
	/*避免野指针
不知道初始化什么，就等于NULL*/
	int* p = NULL;
	/*有效性检查*/
	if (p != NULL)
		return 9;
	return 0;
}

练习

判断这个指针是不是野指针？

#define a 5
int main()
{
	int arr[a];
	int* p;
	for (p = &arr[0]; p < &arr[a];) 
	{
		*p++ = 2;
	}
	return 0;
}

看不懂循环中代码怎么运算的，看下面这段

*p++ = 2;
后置++，先使用后加
*p=2;
p++;

答案：

循环后确实越界了，但是出循环后的指针不解引用就不是野指针。

4·指针运算

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; }

指针加减整数代表指针指向的地址向后或者向前挪动。

形象一点就像这样，方块代表地址，也就是储存空间。

指针-指针

两个指针相减，指针必须指向一段连续空间，减完之后的结构代表两个指针之间相差元素的个数

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	printf("%d\n", &arr[9] - &arr[0]);
	return 0;
}

结果：9

框起来的就是指针之间的元素个数

指针-指针=指针之间的元素个数

或者在数组中理解为下标-下标

再不理解就看这个图

高地址-地地址为正数，反过来为负数。

应用拓展：求字符串长度

int str(char* arr)
{
	char* p = arr;
	while (*arr != '\0') //注意是*arr
	{
		arr++;
	}
	return arr - p;
}
int main()
{
	char arr[] ="adf";
	printf("%d\n",str(arr));
	return 0;
}

指针加指针没有意义，这里不多解释。

指针的关系运算

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

//简化代码
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。

具体画图来说

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。

内容先到这里，明天继续~

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