C~指针知识

一、指针是什么？

指针理解的两个要点：

1. 指针是内存中一个最小单元（字节）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

内存

指针变量

可以通过&（取地址操作符）取出变量的起始内存地址，把地址可以存放在一个变量中，这个变量就是指针变量

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 10; //在内存开辟一个整型空间（4个字节），将10初始化给这个空间
	int* p = &a;//对变量a使用&取出它的地址，a变量占用4个字节空间，
	            //这里是将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;
}

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）

• 一个小的单元到底是多少？（1个字节）
• 如何编址？

经过仔细的计算和权衡可以发现一个字节给一个对应的地址是比较合适的。

对于32位机器，假设有32根地址线，那么假设每根地址线在寻址的时候产生高电平（高电压）和低电平（低电压）就是（1或者0）

那么32根地址线产生的地址就会是：

             00000000 00000000 00000000 00000000
             00000000 00000000 00000000 00000001
             00000000 00000000 00000000 00000010
             ........ ........ ........ ........
             11111111 11111111 11111111 11111111

这里就有2的32次方个地址

每个地址标识一个字节，就可以给

2^32Byte == 2^32/1024KB == 2^32/1024/1024MB==2^32/1024/1024/1024GB == 4GB
//4GB的空闲进行编址

这里就明白了：

• 在32位机器上，地址是32个0或1组成二进制序列，那地址就得用4个字节的空间来存储，所以一个指针变量的大小就应该是4个字节
• 那如果在64位机器上，如果有64个地址线，那一个指针变量的大小是8个字节，才能存放下一个地址。

总结：

• 指针是用来存放地址的，地址是唯一标识一块地址空间的
• 指针的大小在32位平台是4个字节，在64位平台上是8个字节

二、指针和指针类型

要将&num（num的地址）保存到p中，p就是一个指针变量，下面给出p可能出现的类型

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

2.1 指针± 整数

	include <stdio.h>
	//演示实例
	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;
}

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）

2.2 指针的解引用

#include <stdio.h>
int main()
{
 int n = 0x11223344;
 char *pc = (char *)&n;
 int *pi = &n;
 *pc = 0;   //重点在调试的过程中观察内存的变化。 会使n得第一个字节变为0 ，11223300
 *pi = 0;   //重点在调试的过程中观察内存的变化。 会使n=0
 return 0;
}

总结：指针类型决定了，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*的指针解引用就能访问4个字节

三、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）

3.1 野指针原因

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++)
	{
		*(p++) = i;    //当指针指向的范围超出数组arr的范围时，p就是野指针
	}
	return 0;
}

3.2 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时置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

#include <stdio.h>
int main()
{
    int *p = NULL;
    //....
    int a = 10;
    p = &a;
    if(p != NULL)
   {
        *p = 20;
   }
    return 0;
}

四、指针运算

• 指针 ± 整数
• 指针 - 指针
• 指针的关系运算

4.1 指针 ± 整数

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

4.2 指针 - 指针

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

指针-指针可以求出两个地址之间的元素个数

4.3 指针的关系运算

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

代码简化，这将代码修改如下：

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

实际上在绝大部分的编译器上是可以顺利完成任务的，然而还是应该避免这样写，因为标准不保证它可行

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。

五、指针和数组

#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;
}

运行结果是一样的，可见数组名和数组首元素的地址是一样的
结论：数组名表示的是数组首元素的地址（2种情况除外，在博主的关于数组文章中讲过）

所以可以使用p+i来计算数组下标的地址，访问数组

六、二级指针

指针变量也是变量，是变量就有地址，二级指针变量就是存放指针变量的地址的

对于二级指针的运算有：

• *ppa通过对ppa中的地址解引用，这样找到的是pa，*ppa其实访问的就是pa

	int b = 20;
	*ppa = &b;   //等价于 pa = &b;

• **ppa先通过*ppa找到pa，然后对pa进行解引用操作：*pa，找到的就是a

	**ppa = 30;
	//等价于*pa = 30;
	//等价于a = 30;