C语言中指针的深度理解（1）

原创已于 2024-12-23 11:58:41 修改 · 2k 阅读

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#c语言 #开发语言

于 2024-12-21 19:19:44 首次发布

一.什么是指针

计算机中的内存被划分为一个个的内存单元，每个内存单元即一个字节里放置八个比特位，每个内存单元都会有各自的编号方便CPU快速找到，我们把他们的编号称为地址，C语言中地址就是指针。

二.指针的三个相关值

举个例子

int a=0;
int* p=&a;
*p=100;

1.指针变量p

p中存放了一个地址。拆解int * p,int是p指向的对象的类型，*代表p是指针变量。

2.*p 解引用p

1）这个操作符放在p前，执行这个语句就会得到p所指向的那个对象，即a。

*p=100就会把原本a的值改成100。

2）指针的类型决定了对指针解引用的权限。

例如char*解引用就只能访问一个字节，int*可以访问四个字节。

3.&a 取出a的地址

三.指针变量的大小

不管什么地址，只要是地址，在32位下大小都是四个字节，64位下是八个字节。

例如：

int a[]={1,2,3,4};
printf("%d",sizeof(&a));
printf("%d",sizeof(arr+0));

注：除了arr单独放在&和sizeof后时表示整个数组，其余情况都代表首元素的地址。

所以第一个求的是整个数组地址的大小，第二个求的是首元素地址的大小。都为4或者8个字节。

四.指针的运算

1.指针+-整数

指针的类型决定了指针向前还是向后走整数步有多大。

*（p+2)也就是跳过了2*该指针类型所占的字节大小。

2.指针-指针

计算前提是两个指针指向的是同一空间，指针-指针的绝对值是指针之间元素的个数。

3.注意事项

1）不可以指针加指针，类比于日期减日期可得到天数，但日期加日期无意义。

2）void*指针，无具体类型，可以用来接收任意类型地址，但不能直接进行指针的+-整数运算和解引用操作，一般是要进行强制类型转换才可以。

五.const修饰指针

const修饰变量n后，在语法上加上限制，我们就无法强制修改n，但是如果使用n的地址就可以修改n的值。为了防止这一现象出现，我们用const来修饰指针变量。

一般而言，const修饰指针变量可以放在*的左边或右边，意义不同。

eg. int const*p 和int *const p

直接上结论，1.const放在*的左边，修饰的是指针指向的内容即*p,所以p指向的内容就无法被改变，但是p指针变量本身可以改变。如下图，第一个不ok,第二个ok。

2.放在右边，const修饰的是p,则p指向的内容可以改变，但是p指针变量本身不可以改变。如下图，第一个ok,第二个不OK。

六.野指针的成因和规避

1.指针未初始化

如下图

规避方法：如果不知道指针应该指向哪里，就给指针赋值NULL，例如int*p2=NULL.

2.指针越界访问

如下图

 #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;
 }
 //当指针指向的范围超出数组arr的范围时，p就是野指针

规避方法：一个程序申请了多少空间，指针也就只能访问多少空间，不能超出范围访问。

3.指针指向的空间释放

如下图，局部变量n只能在函数中使用，出了函数就释放空间了。

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

规避方法：指针变量不再使用时及时将其变成NULL，指针使用前用assert检查有效性。

 assert(p != NULL);

4.assert断言

1.头文件为assert.h，用于在运行中保证程序符合指定条件。

2.assert()宏接受一个表达式作为参数，表达式为真返回值非零，assert不会产生任何作用，程序正常运行。表达式为假，就会报错，在标准错误stderr中写入一条错误信息。

如果确认程序没有问题不需要再做断言，可以在，就在 #include <assert.h>语句的前面，写上#define NDEBUG。

注：assert一般只能在debug中使用，在release中直接被优化了。

七.传值调用和传址调用

eg 写一个函数交换两个整型变量的值，我们可能会写出下面这个程序:

 #include <stdio.h>
 void Swap1(int x, int y)
 {
 int tmp = x;
 x = y;
 y = tmp;
 }
 int main()
 {
 int a = 0;
 int b = 0;
 scanf("%d %d", &a, &b);
 printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
 Swap1(a, b);
 printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);
 return 0;
 }

运行后程序并未交换两个整型的值。

这是因为实参在传递给形参时，形参会单独创建一份临时空间来接受实参，对形参修改，但不会影响实参。为了解决这个问题，我们要使用指针来将ab地址传给swap，交换其地址，就可以达到效果了。

#include <stdio.h>
 void Swap2(int*px, int*py)
 {
 int tmp = 0;
 tmp = *px;
 *px = *py;
 *py = tmp;
 }
 int main()
 {
 int a = 0;
 int b = 0;
 scanf("%d %d", &a, &b);
 Swap2(&a, &b);
 printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
 printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);
 return 0;
 }

运行成功。