指针相关

计算机考研机试笔记之C/C++基础5

指针

指针:变量存储在内存中某一个地址标识的存储空间中,在程序中,通过使用指针,获取变量地址。因此,在程序中输出指针的值为unsigned的整数。
指针变量:用来存放指针的变量。
&取地址运算符。

#include <stdio.h>
int main() {
	int a = 12;
	int *b = &a;
	printf("%d\n",a);
	printf("%d\n",&a);
	printf("%d\n",b);
	return 0;
}

输出:

12
6356744
6356744

指针与数组

数组名可以作为数组的首地址,比如数组int a[10],则a的值为a[0]的地址,a+2的值为a[2]的地址。

#include <stdio.h>
int main() {
	int a[10] = {1,2,3,4,5};
	printf("%d\n",sizeof(int));
	printf("%d\n",a);
	printf("%d\n",a+2);
	printf("%d\n",*a);
	printf("%d\n",*a+2);
	return 0;
}

输出:

4
6356712
6356720
1
3

由于int是占四个字节存储空间,a[0]的存放地址是6356712,a[2]与之相隔两个int型数据,故地址为6356712+4*2 = 6536720

指针作为函数参数

通过指针将变量地址传入函数,可以直接修改变量的值。
常见的例子:

#include <stdio.h>
void swap(int a,int b){//此方式没能转换a与b的值
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;	
}
void p_swap(int *a,int *b){//此方式能够转换a与b的值
	int x;
	int *temp = &x;//声明指针时最好初始化 
	*temp = *a; 
	*a = *b;
	*b = *temp;
	free(temp);
}
int main() {
	int a = 2,b = 5;
	printf("before\t\ta = %d,b = %d\n",a,b);
	swap(a,b);
	printf("usual way\ta = %d,b = %d\n",a,b);
	a = 2;
	b = 5;
	printf("before\t\ta = %d,b = %d\n",a,b);
	p_swap(&a,&b);
	printf("point way\ta = %d,b = %d",a,b);
	return 0;
}

输出:

before          a = 2,b = 5
usual way       a = 2,b = 5
before          a = 2,b = 5
point way       a = 5,b = 2
<think>好的,我现在要处理用户关于指针的请求。首先,用户希望了解指针相关信息,并且需要按照特定的格式要求来回答。我需要先确认用户的需求,然后组织信息,确保符合系统级指令中的各项规定。 首先,用户提到的系统级指令包括使用正确的LaTeX格式,行内数学表达式用$...$,独立公式用$$...$$,并且要单独成段。同时,回答必须用中文,结构清晰,逐步解决问题,保证真实可靠。 接下来,我需要回忆指针的基本概念。指针是C/C++等编程语言中的重要概念,用于存储变量的内存地址。需要从基础开始介绍,比如什么是指针,如何声明和使用指针,常见的操作如取地址和解引用,指针的算术运算,以及指针与数组、函数的关系等。另外,还需要注意指针的安全性问题,比如野指针和内存泄漏,这些都是用户可能关心的问题。 在组织内容时,需要分点说明,确保结构清晰。可能需要分为以下几个部分: 1. 指针的基本概念 2. 指针的声明与初始化 3. 指针的操作(取地址、解引用、算术运算) 4. 指针与数组的关系 5. 指针与函数(函数指针指针作为参数) 6. 指针的安全性注意事项 每个部分都需要用简单易懂的中文解释,同时如果有涉及到数学表达式或代码的地方,需要用正确的LaTeX格式。例如,在解释指针变量时,可能需要使用行内公式,如指针变量声明为$int* p;$,而独立公式可能较少,但如果有需要单独展示的代码示例,可能需要用代码块,但根据系统指令,应该用$$...$$,但代码通常不用LaTeX,所以可能需要调整。不过用户要求的是数学表达式,所以代码部分可能需要用普通文本处理,避免使用LaTeX。 另外,需要注意用户可能对指针的理解程度,作为初学者,可能需要避免过于复杂的术语,用实际例子帮助理解。比如,指针的算术运算,可以举例指针加1后的地址变化,结合数组的遍历。 同时,要检查是否存在错误信息。例如,指针和引用的区别,虽然用户没有问到,但如果有提及需要确保正确。此外,野指针和内存泄漏是常见问题,需要准确解释。 在格式上,确保所有行内的代码或变量用$...$包裹,例如声明指针$int* p;$,但这里可能需要确认,如果代码部分不算数学表达式,是否需要用LaTeX。可能用户的意思是数学表达式必须用LaTeX,而代码示例则用普通文本。但根据系统指令,所有行内数学表达式,包括变量,必须使用$...$。因此,像代码中的变量名可能需要用$...$包裹,例如指针变量声明为$int* p;$,但可能更合适的做法是用代码块,但系统指令中没有提到代码块,所以可能需要用LaTeX的格式来呈现代码中的变量。 这可能需要进一步确认,但根据系统指令,行内数学表达式包括变量,所以像代码中的变量名如p应该用$p$,而声明可能写成$int* p;$。不过LaTeX中的代码通常用\texttt{}或者特殊包,但用户可能只需要用普通文本在$...$中。可能用户希望变量名用斜体,但编程中的变量名通常不是斜体,所以这里可能存在矛盾。需要按照用户的指示处理,即使变量名在代码中通常不用斜体,但根据指令,所有行内数学表达式包括变量需要用$...$,所以可能需要将代码中的变量用$...$包裹,比如$int* p;$。不过这可能不太合适,但必须遵守用户的格式要求。 此外,需要确保LaTeX语法正确,例如积分表达式是否正确,但指针相关的内容可能较少涉及数学公式,更多的是代码示例,但如果有涉及内存地址的计算,可能需要用算术表达式,如指针加法$p + 1$,地址差为$sizeof(int)$等,这时候需要用LaTeX格式。 最后,需要检查结构是否清晰,分点是否明确,是否有遗漏的重要概念,以及是否符合中文表达习惯。可能需要多次修改,确保信息准确,同时格式正确。</think>以下是指针相关知识的系统化讲解,按照编程基础到进阶应用的逻辑展开: $$ \text{指针(Pointer):存储变量内存地址的特殊变量} $$ # 一、基础概念 1. **内存地址** 每个变量存储在内存中的位置编号,用十六进制表示,例如:$0x7ffd6493bc5c$ 可通过取地址运算符`&`获取,如:$int\ a;\ printf("\%p",\ \&a);$ 2. **指针本质** 指针变量存储目标变量的地址,其关系可表示为: $$ \text{指针} \xrightarrow{\text{存储}} \text{目标变量地址} \xrightarrow{\text{指向}} \text{变量值} $$ # 二、声明与初始化 1. **声明语法** ```c type* pointer_name; // 例如:int* p; ``` - `type`决定指针的步长(如:$sizeof(int)=4$字节) 2. **初始化方法** ```c int num = 10; int* p = &num; // p指向num的地址 ``` # 三、核心操作 1. **取地址与解引用** - `&`获取变量地址:$p = \&num$ - `*`访问指针指向的值:$value = *p$ 2. **指针算术运算** 以数据类型大小为步长进行偏移: $$ p + n = p + n \times sizeof(type) $$ 例如:$int* p;$ 执行$p+1$后地址增加$4$字节 # 四、指针与数组 1. **数组名本质** 数组名是首元素地址的常量指针: ```c int arr[3] = {1,2,3}; int* p = arr; // 等价于 p = &arr[0] ``` 2. **遍历数组** 通过指针算术运算访问元素: ```c for(int* ptr=arr; ptr<arr+3; ptr++){ printf("%d", *ptr); } ``` # 五、高级应用 1. **函数指针** 指向函数的指针,用于回调机制: ```c int (*funcPtr)(int, int) = &addFunction; ``` 2. **动态内存分配** 使用`malloc/calloc`申请堆内存: ```c int* arr = (int*)malloc(5 * sizeof(int)); ``` # 六、安全注意事项 1. **野指针问题** 未初始化的指针可能指向非法内存区域,解决方案: $$ \text{初始化时设为NULL:} int* p = NULL; $$ 2. **内存泄漏** 动态分配内存后未释放会导致资源浪费,必须配对使用: ```c free(arr); arr = NULL; // 避免悬垂指针 ``` $$ \text{重要原则:清晰的指针操作层级关系} $$ $$ \text{指针} \rightarrow \text{地址} \rightarrow \text{数据} \rightarrow \text{语义} $$ **学习建议**:通过绘制内存布局图理解指针关系,使用调试器观察地址变化,从单级指针逐步过渡到多级指针(如:`int** pp`)的应用场景。
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