【C语言】初识指针

【C语言】初识指针

    • 一、指针是什么？
    • 二、指针和指针类型
    • 1. 指针+-整数
    • 2. 指针的解引用
    • 三、野指针
    • 1.野指针成因
    • 2 .如何规避野指针
    • 四、指针运算
    • 五、二级指针
    • 七、指针数组

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【前言】

有人曾说过不会指针等于没有学习c语言，而我也是非常认同这个观点的，要想学习好c语言，指针是比不可缺少的，如果指针学不会c语言也就没办法学好，而向如此越重要的东西越比较难学，但难学并不代表学不会，这片文章将由简单到复杂让你深刻的了解指针，从此不再害怕指针的学习。

一、指针是什么？

指针理解的2个要点：

  1. 指针是内存中一个最小单元的编号，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

从生活中举例，指针就好比我们家的门牌号一样，每个房间都有自己的门牌号，而我们则可以通过门牌号找到我们想要找到的人，别人也可以通过门牌号找到你。为此我们可以初步的了解指针就表示地址，通过指针我们可以找到相应类型的变量。

总结：指针就是地址，口语中说的指针通常指的是指针变量。

那我们就可以这样理解：

在内存中
在这里插入图片描述

“内存”就好比一个大房子，里面有很多房间，为了能快速找到“内存”里面的值，我们给每个房间一个编号，这就是“内存编号”,这样就可以通过编号找到相应的值。

指针变量
.
我们可以通过&（取地址操作符）取出变量的内存其实地址，把地址可以存放到一个变量中，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就是一个之指针变量。
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）。
那这里的问题是：
一个小的单元到底是多大？（1个字节）
如何编址？
经过仔细的计算和权衡我们发现一个字节给一个对应的地址是比较合适的。
对于32位的机器，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
...
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，那我们就可以给
（2^32Byte == 2^32/1024KB ==2^32/1024/1024MB
==2 ^32/1024/1024/1024GB == 4GB )4G的空闲进行编址。
同样的方法，那64位机器，如果给64根地址线，那能编址多大空间，自己计算。
这里我们就明白：

  1. 在32位的机器上，地址是32个0或者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。
  2. 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，才能存放一个地址。

总结：

  1. 指针是用来存放地址的，地址是唯一标示一块地址空间的。
  2. 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。

二、指针和指针类型

这里我们在讨论一下：指针的类型
我们都知道，变量有不同的类型，整形，浮点型等。那指针有没有类型呢？
准确的说：有的。
当有这样的代码：

int num = 10;
p = &num;

要将&num（num的地址）保存到p中，我们知道p就是一个指针变量，那它的类型是怎样的呢？
我们给指针变量相应的类型。

char  *pc = NULL;
int  *pi = NULL;
short *ps = NULL;
long  *pl = NULL;
float *pf = NULL;
double *pd = NULL;

这里可以看到，指针的定义方式是： type + * 。
其实：

  • 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。

那指针类型的意义是什么？

1. 指针±整数

代码示例：

#include <stdio.h>
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;
}

代码结果：

003FFB44
003FFB44
003FFB45
003FFB44
003FFB48

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. 指针的解引用

我们知道，指针保存被指向变量的地址，那么指针的作用是什么呢？
其实我们可以通过指针保存的地址，来访问内存中的目标变量，并将其修改。这就需要使用指针的解引用操作.

代码示例：

#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。
	*pi = 0;  //重点在调试的过程中观察内存的变化。
	return 0;
}

总结：
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。

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）

1.野指针成因

1.1 指针未初始化

代码示例：

#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;
}

2.2指针越界访问

代码示例：

#include <stdio.h>
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;
}

3.3指针指向的空间释放

这里放在动态内存开辟的时候讲解，这里可以简单提示一下。

2 .如何规避野指针

2.1 指针初始化
2.2小心指针越界
2.3指针指向空间释放即使置NULL
2.4避免返回局部变量的地址
2.5 指针使用之前检查有效性

代码示例：

#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

1.指针±整数

代码示例：一维数组的打印

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[6] = { 1,2,3,4,5,6 };
	int sz = 0, i = 0;
	int* p = arr;//定义一个整形指针，指向arr数组的首元素
	sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//计算元素的个数
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", *p + i);
	}
	return 0;
}

代码结果：

1 2 3 4 5 6

2 .指针-指针

代码示例：自定义字符串长度计算函数

#include <stdio.h>
int my_strlen(const char* right)
{
	char *left = right;//保存数组的首元素地址
	while (*(right)!='\0')//指向'\0'
	{
		right++;
	}
	return right - left;//指向'\0'的指针-指向首元素的指针
}
int main()
{
	char c[] = { "primary-cattle still needs to study hard !" };
	int sz=my_strlen(c);
	printf("%d\n", sz);
	return 0;
}

代码结果：

42

3.指针的关系运算

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、二级指针

指针1是一种用来存放地址的变量,那么是变量也就有地址,所以指针也是有地址的
当我们再创建一个指针2指向该指针1时 ,指针2就被称为2级指针

在这里插入图片描述

对于二级指针的运算有：

*ppa 通过对ppa中的地址进行解引用，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 ，那找到的是 a

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

以此类推,还有三级指针和其他多级指针,常见的指针多为一级指针和二级指针,其他的几乎遇见不到。

七、指针数组

指针数组是数组，是用来存放指针变量的数组！ 说简单点，它和整型数组、字符数组等别无二致，只不过数组类型不同而已。

int arr1[5];
char arr2[6];

在这里插入图片描述

那指针数组是怎样的？

int* arr3[5];//是什么？

arr3是一个数组，有五个元素，每个元素是一个整形指针。

在这里插入图片描述

代码示例：

int main()
{
	//使用指针数组，模拟一个二维数组
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5 };
	int arr2[] = { 2,3,4,5,6 };
	int arr3[] = { 3,4,5,6,7 };
	//指针数组
	int* arr[] = { arr1, arr2, arr3 };

	int i = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < 5; j++)
		{
			printf("%d ", arr[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
	return 0;
}

好了,今天有关c语言初识指针的基础知识就讲到这里了,相信大家现在对指针应该有所了解了,后续会将指针更深层的理解。🎉

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