深入理解C/C++中的指针、指针变量及内存操作,-优快云博客

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什么是指针？？指针的定义就是其包含的内容是别的变量的地址，并且有方法可以通过指针对该变量进行访问。

直接访问：printf(“%d”,i),scanf(“%d”,&i)

间接访问：使用指针来访问。

指针变量的定义格式如下：

基础类型 *指针变量名
int *i_pointer;
float *j_pointer;

指针与指针变量

指针（Pointer）

定义：指针是一个特殊的变量，它存储了另一个变量的内存地址。这个内存地址是变量数据存储在计算机内存中的位置。
作用：通过指针，你可以直接访问和操作存储在特定内存地址的数据。
如何理解：可以把指针想象成一个指向特定位置的箭头。这个位置存储着某些数据，而指针则告诉你那个数据在哪里。

指针变量（Pointer Variable）

定义：指针变量是一种特殊的变量，它的值是另一个变量的内存地址。从本质上来说，指针变量也是一个指针。
作用：它存储指针的值，即内存地址。通过指针变量，你可以间接访问和修改它指向的内存地址中存储的数据。
如何理解：指针变量可以被看作是一个容器，它保存了一个内存地址。这个地址指向了另一个变量的位置。

如何区分

概念上的区分：所有指针都是指针变量，但通常当我们说“指针”，我们是在讨论它作为一种数据类型或者它的作用；而当我们提到“指针变量”时，我们通常是在讨论特定的变量实例。
语言表达：在编程语言如C/C++中，当你声明一个指针时，你实际上是在声明一个指针变量。例如，在C中，int *ptr; 声明了一个指针变量 ptr，它可以存储一个整型变量的地址。

实际应用

在C/C++中，理解指针和指针变量对于高效和正确的内存管理至关重要。
指针可以用于数组、动态内存分配、传递函数参数等多种情况。
指针的不当使用可能会导致程序错误，如野指针和内存泄漏。

总之，指针是指向内存地址的，而指针变量是存储这个地址的变量。理解这一点对于深入掌握像C和C++这样的编程语言非常重要。

取地址与取值操作符

让我们详细探讨C和C++中的取地址（&）和取值（*）操作符。

取地址操作符（&）

取地址操作符 & 用于获取变量的内存地址。

语法：如果 variable 是一个变量，那么 &variable 表示获取 variable 的内存地址。
用途：
- 用于指针的初始化和赋值。
- 在函数调用中，通过引用传递变量的地址，而不是变量的副本。
例子：
```
int var = 10;
int *ptr = &var; // ptr 现在包含 var 的地址
```
在这个例子中，ptr 是一个指针变量，它存储了 var 的地址。

取值操作符（*）

取值操作符 * 用于访问指针指向的内存地址中存储的数据。

语法：如果 ptr 是一个指针，那么 *ptr 表示访问 ptr 指向的地址所存储的值。
用途：
- 用于通过指针间接访问和修改其指向的内存地址中的数据。
- 在函数调用中，用于解引用传递给函数的指针。
例子：
```
int var = 10;
int *ptr = &var;
int value = *ptr; // value 现在是 10
```
在这个例子中，*ptr 用于获取 ptr 指向的内存地址中存储的数据（即 var 的值）。

两者结合使用

取地址和取值操作符经常一起使用，特别是在指针和引用传递的上下文中。通过这种方式，程序可以间接地访问和修改内存，这是许多低级编程任务的核心。

例子：
```
int var = 10;
int *ptr = &var;
*ptr = 20; // 改变 var 的值为 20
```
这里，ptr 指向 var 的地址。*ptr = 20; 语句实际上改变了 var 的值。

注意事项

指针类型：指针的类型应该与它所指向的变量的类型相匹配。
野指针：未初始化的指针（野指针）可能指向任意的内存地址，使用它们可能会导致不可预测的行为或程序崩溃。
空指针：在使用指针之前，确保它不是空指针（即不指向任何地址）。

通过正确地使用取地址和取值操作符，你可以有效地控制程序中的内存访问，这在系统编程、内存管理和数据结构的实现等方面非常重要。

int i=100;
*&i//根据从右到左的结合顺序先取地址在通过地址找到值，没有任何意义。

指针的传递与偏移

因为C语言中函数的调用传递的是值，只会把数值传递过去，但不会传递地址，所以在外部函数中如何变化都不会对主函数中的变量值有影响。

指针的传递和偏移是高级编程中的两个重要概念，尤其是在像C和C++这样的语言中。让我们详细了解一下这两个概念。

指针的传递（Pointer Passing）

指针的传递是指在函数调用中传递指针参数，而不是数据本身。这使得函数能够直接访问和修改调用者空间中的数据。

为什么使用指针传递？

效率：当数据结构较大时（如大数组或结构体），通过指针传递可以避免大量数据的复制，提高效率。
修改调用者数据：只有通过指针，函数才能修改调用者的数据。

例子

void updateValue(int *p) {
    *p = 5; // 直接修改指针指向的值
}

int main() {
    int a = 0;
    updateValue(&a); // 传递 a 的地址
    // 现在 a 的值被改为 5
}

在这个例子中，updateValue 函数接收一个指向整型的指针，并修改指针指向位置的值。

指针的偏移（Pointer Arithmetic）

指针的偏移是指对指针值进行算术运算，以指向内存中的不同位置。这在处理数组和动态内存时非常有用。

基本运算

加法：ptr + n（ptr 是指针，n 是整数）将指针向前移动 n 个单位。
减法：ptr - n 将指针向后移动 n 个单位。
指针间减法：ptr1 - ptr2 计算两个指针之间的元素数量。

单位的理解

指针的偏移是基于指针指向的数据类型的大小。
比如，对于 int *ptr;（假设 int 占4字节），ptr + 1 将指向内存中紧接着当前 int 值之后的下一个 int 的位置，即向后移动4字节。

例子

int arr[5] = {0, 1, 2, 3, 4};
int *p = arr;
p += 2; // 指向 arr[2]

在这个例子中，p 最初指向数组 arr 的第一个元素。p += 2 使 p 偏移，指向 arr 的第三个元素。

注意事项

类型安全：在进行指针运算时，确保不越界或指向无效的内存区域。
指针类型：不同类型的指针偏移量不同，因为数据类型的大小不同。
数组和指针：在许多情况下，数组名可以作为指向数组首元素的指针。
野指针和空指针：确保指针指向有效的内存地址。

指针的传递和偏移是处理数组、动态内存分配和数据结构时的基础，并且对于理解如何高效地操作内存非常关键。