【C语言】指针基础知识理解

news2024/12/28 17:49:08

1. 内存和地址

1.1 内存

在讲内存和地址之前,我们想有个⽣活中的案例:

假设你在学校宿舍楼,但是宿舍的房间没有编号,你的⼀个朋友发微信来找你玩,如果想找到你,就得挨个房⼦去找,这样效率会很低,但是我们如果根据楼层和楼层的房间的情况,给每个房间编上号,如:

⼀楼:101,102,103...
⼆楼:201,202,203....
...

有了房间号,你的朋友就可以通过房间号快速的找房间,找到你。

如果把上⾯的例⼦对照到计算机中,⼜是怎么样呢?

我们知道计算机上CPU(中央处理器)在处理数据的时候,需要的数据是在内存中读取的,处理后的数据也会放回内存中,那我们买电脑的时候,电脑上内存是8GB/16GB/32GB等,那这些内存空间如何⾼效的管理呢?

其实也是把内存划分为⼀个个的内存单元,每个内存单元的⼤⼩取1个字节

那什么是字节呢?这里给大家补充一个知识点:计算机中常⻅的单位

单位                                       换算关系

bit------------ 比特

byte --------- 字节 ------------- 1byte = 8bit

KB ------------ 千字节 ---------- 1KB = 1024byte

MB ----------- 兆 ---------------- 1MB = 1024KB

GB ----------- 吉字节 ---------- 1GB = 1024MB

TB  ----------- 太字节 ---------- 1TB = 1024GB

PB ----------- 拍字节 ----------- 1PB = 1024TB

 其中,每个内存单元,相当于⼀个学⽣宿舍,⼀个字节空间⾥⾯能放8个⽐特位,也就是1个字节,就好比同学们住的八人间,每个⼈是⼀个比特位

每个内存单元也都有⼀个编号(这个编号就相当于宿舍的门牌号),有了这个内存单元的编号,CPU就可以快速找到⼀个内存空间。

如图所示:

⽣活中我们把⻔牌号也叫地址,

在计算机中我们把内存单元的编号也称为地址。C语⾔中给地址起了新的名字叫:指针

所以我们可以理解为:

内存单元的编号 == 地址 == 指针

2. 指针变量和地址

2.1 取地址操作符(&)

我们在C语⾔中,经常会在代码找那中创建变量,

其实就是向内存申请空间,⽐如:

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 10;
    return 0;
}

 ⽐如,上述的代码就是创建了整型变量a,内存中申请4个字节,⽤于存放整数10,

其中每个字节都有地址,我们通过VS中内存窗口也能看到:

那我们如何能得到a的地址呢?

这⾥就得学习⼀个操作符&,它叫取地址操作符

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 10;
	&a;//取出a的地址
	printf("%p\n", &a);//打印a变量所存空间的地址
	return 0;
}

运行结果,我们得到一个地址:0x0039FBDC

但是&a取出的是a所占4个字节中地址较⼩的字节的地址

虽然整型变量占⽤4个字节,我们只要知道了第⼀个字节地址,

依次访问到4个字节的数据也是可⾏的。

2.2 指针变量和解引⽤操作符(*)

2.2.1 指针变量

那我们通过取地址操作符(&)拿到的地址是⼀个数值,⽐如:0x0039FBDC,

这个数值有时候也是需要存储起来,⽅便后期再使⽤的,

那我们把这样的地址值存放在哪⾥呢?答案是:放在指针变量中。

⽐如:
 

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int* pa = &a;//取出a的地址并存储到指针变量pa中
	return 0;
}

指针变量也是⼀种变量,这种变量就是⽤来存放地址的,存放在指针变量中的值都会理解为地址。

2.2.2 如何拆解指针类型

我们看到pa的类型是 int* ,我们该如何理解指针的类型呢?

int a = 10;

int * pa = &a;

这⾥pa左边写的是 int* , * 是在说明pa是指针变量,

⽽前⾯的 int 是在说明pa指向的是整型(int)类型的对象。

通过下图就更好理解:

int a = 10; 相当于向内存申请4个字节空间,这是变量a的空间,该空间对应一个内存的地址,它的地址假设为0x0012ff40,赋值为10,也就是将这个空间存放一个 10 。a的类型是整型。

int* pa = &a; 声明了一个指向整型的指针变量 pa,然后通过 &a 取出变量 a 的内存地址,取出的是第一个字节地址,也就是0x0012ff40,并将该地址赋值给指针变量 pa 。pa的类型是整型指针类型(int*)。

那如果有⼀个char类型的变量ch,想取ch的地址,要放在什么类型的指针变量中呢?

类比一个整型变量,想取整形的地址,要放在整型类型的指针变量,

没错,要放在char类型的指针变量。我们就很容易写出如下的代码。

#include <stdio.h>
int main()
{
	char ch = 'w';
	char* pc = &ch;//取出ch的地址并存储到指针变量pc中
	return 0;
}

2.2.3 解引⽤操作符

我们将地址保存起来,未来是要使⽤的,那怎么使⽤呢?

在现实⽣活中,我们通过地址要找到⼀个房间,在房间⾥可以拿物品或者存放物品。

C语⾔中其实也是⼀样的,我们只要拿到了地址(指针),就可以通过地址(指针)找到地址(指

针)指向的对象,这⾥再来学习⼀个操作符叫解引⽤操作符(*)

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 100;
    int* pa = &a;
    *pa = 0;
    return 0;
}

这里 *pa = 0 就使⽤了解引⽤操作符, *pa 的意思就是通过pa中存放的地址,找到指向的空间, *pa其实就是a变量了;所以*pa = 0,这个操作符是把a改成了0.

有同学肯定在想,这⾥如果⽬的就是把a改成0的话,写成 a = 0不就完了,为啥⾮要使⽤指针呢?

其实这⾥是把a的修改交给了pa来操作,这样对a的修改,就多了⼀种的途径,

写代码就会更加灵活,后期慢慢就能理解了。

 2.3 指针变量的⼤⼩

对于32位机器,假设有32根地址总线,每根地址线出来的电信号转换成数字信号后是1或者0,那我们把32根地址线产⽣的2进制序列当做⼀个地址,那么⼀个地址就是32个bit位,需要4个字节才能存储。

如果指针变量是⽤来存放地址的,那么指针变的⼤⼩就得是4个字节的空间才可以。

同理对于64位机器,假设有64根地址线,⼀个地址就是64个⼆进制位组成的⼆进制序列,存储起来就需要8个字节的空间,指针变的⼤⼩就是8个字节。

我们就可以测试一下:各种类型的指针变量大小

#include <stdio.h>

int main()
{
	printf("%zd\n", sizeof(char*));
	printf("%zd\n", sizeof(short*));
	printf("%zd\n", sizeof(int*));
	printf("%zd\n", sizeof(double*));
	return 0;
}

X86环境输出结果

X64环境输出结果

 结论:

• 32位平台下地址是32个bit位,指针变量⼤⼩是4个字节

• 64位平台下地址是64个bit位,指针变量⼤⼩是8个字节

• 注意指针变量的⼤⼩和类型是⽆关的,只要指针类型的变量,在相同的平台下,⼤⼩都是相同的。

3. 指针变量类型的意义

有同学会有这样的疑惑,既然指针变量的⼤⼩和类型⽆关,那只要是指针变量,在同⼀个平台下,⼤⼩都是⼀样的,为什么还要有各种各样的指针类型呢?干脆用一个通用指针变量 假如_ptr 什么的不就行了吗?

其实指针类型是有特殊意义的,刷新同学们对于指针的认知。

3.1 指针的解引⽤

对⽐下⾯2段代码,主要在调试时观察内存的变化

//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int n = 0x11223344;
	int* pi = &n;
	*pi = 0;
	return 0;
}
/代码2
#include <stdio.h>
int main()
{
    int n = 0x11223344;
    char *pc = (char *)&n;
    *pc = 0;
    return 0;
}

 

我们进行调试:

 

 

 调试我们可以看到,代码1会将n的4个字节全部改为0,但是代码2只是将n的第⼀个字节改为0。

 结论指针的类型决定了,对指针解引⽤的时候有多⼤的权限(⼀次能操作⼏个字节)。

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

3.2 指针+-整数

先看⼀段代码,调试观察地址的变化。

#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;
}

代码运⾏的结果如下:


 

我们可以看出,

char* 类型的指针变量+1跳过1个字节, int* 类型的指针变量+1跳过了4个字节。

这就是指针变量的类型差异带来的变化。

结论:指针的类型决定了指针向前或者向后走⼀步有多大(距离)

3.3 void* 指针

在指针类型中有⼀种特殊的类型是 void* 类型的,可以理解为⽆具体类型的指针这种类型的指针可以⽤来接受任意类型地址。但是也有局限性, void* 类型的指针不能直接进⾏指针的+-整数和解引⽤的运算。

举个栗子:

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 10;
	int* pa = &a;
	char* pc = &a;
	return 0;
}

当编译代码时,发现将⼀个int类型的变量的地址赋值给⼀个char*类型的指针变量。编译器给出了⼀个警告(如下图),是因为把char*类型存了整型的地址,整形的地址是int*类型,类型不兼容。编译器给出了⼀个警告,⽽使⽤void*类型就不会有这样的问题。

使⽤void*类型的指针接收地址:
 

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 10;
    void* pa = &a;
    *pa = 10;

    return 0;
}

VS编译代码的结果:
 

这⾥我们可以看到, void* 类型的指针可以接收不同类型的地址,但是⽆法直接进⾏对指针解引用操作。是因为void* 是无类型的指针它接受任意类型的地址,所以对void* 进行解引用操作,就不清楚访问多少字节,所以编译器报错了。
 

同理,也不能进行指针的+-整数运算,因为void* 是无类型的指针它接受任意类型的地址,所以对void* +1,就不清楚跳过多少字节,所以同样编译器报错了。

那么 void* 类型的指针到底有什么⽤呢???

⼀般 void* 类型的指针是使⽤在函数参数的部分,⽤来接收不同类型数据的地址,

这样的设计可以实现泛型编程的效果。使得⼀个函数来处理多种类型的数据,

在下面指针学习中我们会遇到。到时候讲解~

4. const修饰指针

4.1 const修饰变量

变量是可以修改的,如果把变量的地址交给⼀个指针变量,通过指针变量的也可以修改这个变量。但是如果我们希望⼀个变量加上⼀些限制,不能被修改,怎么做呢?这就是const的作⽤。接下来给大家详细const这一关键字。

在C语言中,const是一个关键字,用于声明一个变量为常量(constant)。即该变量的值在声明后不能被修改。

下面我们来看一个代码:

#include <stdio.h>

int main()
{
	int m = 0;
	m = 20;//m是可以修改的

	const int n = 0;
	n = 20;//n是不能被修改的

	return 0;
}

上述代码中m是变量,是可以随便改值的,但n是不能被修改的,其实n原本是变量,只不过被const修饰后,让n具有了常属性,就不能对n进行修改了。只要我们在代码中对n就⾏修改,就报错了,致使没法直接修改n。
 

4.2 通过指针操作间接改变n

const 修饰n,理论上 n 是变量 加const修饰本不应该被改变:

#include <stdio.h>

int main()
{
	const int n = 10;
	int* pn = &n;
	printf("n = %d\n", n);
	
    *pn = 5;//但是 指针p 采用间接的方法,改变了n
	printf("n = %d\n", n);

	return 0;
}

 

 输出结果:

我们可以看到这⾥⼀个确实修改了,但是我们还是要思考⼀下,为什么n要被const修饰呢?就是为了不能被修改,如果p拿到n的地址就能修改n,这样就打破了const的限制,这是不合理的,所以应该让p拿到n的地址也不能修改n,那接下来怎么做呢?
 

4.3 const修饰指针变量

我们看下⾯代码,来分析

#include <stdio.h>
//代码1
void test1()
{
	int n = 10;
	int m = 20;
	int* p = &n;
	*p = 20;//ok?
	p = &m; //ok?
}

void test2()
{
	//代码2
	int n = 10;
	int m = 20;
	const int* p = &n;
	*p = 20;//ok?
	p = &m; //ok?
}

void test3()
{
	int n = 10;
	int m = 20;
	int* const p = &n;
	*p = 20; //ok?
	p = &m; //ok?
}

void test4()
{
	int n = 10;
	int m = 20;
	int const* const p = &n;
	*p = 20; //ok?
	p = &m; //ok?
}

int main()
{
	//测试⽆const修饰的情况
	test1();
	//测试const放在*的左边情况
	test2();
	//测试const放在*的右边情况
	test3();
	//测试*的左右两边都有const
	test4();
	return 0;
}

分析:

test1 函数

  • int* p = &n; 定义了一个普通的指针 p 指向变量 n 。
    • *p = 20; 这是合法的操作,通过指针修改了所指向变量 n 的值。
    • p = &m; 这也是合法的,将指针 p 重新指向了变量 m 。

test2 函数

  • const int* p = &n; 定义了一个指向常量的指针 p 。
    • *p = 20; 这是不合法的操作,因为 p 指向的是常量,不能通过 p 来修改其指向的值。
    • p = &m; 这是合法的,可以改变指针 p 所指向的对象。

test3 函数

  • int* const p = &n; 定义了一个指针常量 p 。
    • *p = 20; 这是合法的,虽然 p 不能指向别的变量,但可以通过 p 来修改所指向变量的值。
    • p = &m; 这是不合法的,因为 p 是常量指针,不能重新指向别的变量。

test4 函数

  • int const* const p = &n; 定义了一个指向常量的常量指针 p 。
    • *p = 20; 这是不合法的,不能通过 p 来修改其指向的值。
    • p = &m; 这也是不合法的,不能改变 p 的指向

由此得出结论:const修饰指针变量的时候

• const如果放在*的左边,修饰的是指针指向的内容,保证指针指向的内容不能通过指针来改变。但是指针变量本⾝的内容可变。

• const如果放在*的右边,修饰的是指针变量本⾝,保证了指针变量的内容不能修改,但是指针指向的内容,可以通过指针改变

 5. 指针运算

指针的基本运算有三种,分别是:

• 指针+- 整数

• 指针-指针

• 指针的关系运算

5.1 指针+- 整数

因为数组在内存中是连续存放的,只要知道第⼀个元素的地址,依次就能找到后⾯的所有元素。

int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

 

代码如下: 

#include <stdio.h>

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int* p = &arr[0];//p存放了数组首元素的地址
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		//p+i 这⾥用到了指针+整数,p 存放了数组首元素的地址,
		//所以 p + i 就指向了数组中下标为 i 的元素。
		//然后通过 *(p + i) 解引用找到下标对应的元素。
		printf("%d ", *(p + i));
	}
	return 0;
}

 运行结果;

就像把整个数组每个元素遍历一遍。

 5.2 指针-指针

 我们来一个代码:

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int* p = &arr[9];//p存的是最后一个元素的地址
	int* q = &arr[0];//p存的是第一个元素的地址
	printf("%d\n", p - q);//p-q 这里用到了指针-指针

	return 0;
}

 会得到什么结果呢?

运行发现,是9,那么9是什么?其实是p,q两个指针中间相隔的元素个数为9 。

由于数组在内存中是连续存储的,所以 p - q 的结果就是 9 ,表示两个指针之间相隔了 9 个元素。

我们就能得出结论:指针相减的操作并不是简单地对两个地址进行数值上的减法,而是计算两个指针之间所指向的元素个数的差值。 

有的同学会问,指针-指针 有什么用呢?

在一些场景中,我们还会用到 “指针-指针” 

比如 求一个字符串的长度,这里先给大家抛转引玉

C语言中提供了一个库函数,叫strlen,全名叫string length,这个函数是用来计算的是字符串的长度,从字符的首地址开始遍历,以 '\0' 为结束标志,然后将计算的长度返回,计算的长度并不包含'\0'。 函数原型如下:

size_t  strlen (const char* str);

函数的参数为------const char* str:字符指针,指向了一个字符串

返回值的类型------size_t:无符号整数(即:unsigned int)

strlen函数使用:

使用函数时要用头文件

#include <string.h>

 例如:

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main()
{
	char arr[] = "abcdefg";
	int len = strlen(arr);
	printf("长度为:%d\n",len);
	return 0;
}

运行结果:

知道了strlen的用法了, 我们能否自己模拟实现strlen的功能?

我们可以写一个my_strlen函数,根据指针-指针=两个指针之间元素的个数

在 my_strlen 函数里,首先将指针 p 初始化为与传入的指针 s 相同,然后通过一个 while 循环,只要 *p 指向的内容不为 '\0' (即字符串结束标志),就将 p 向后移动一位。当循环结束时,p 指向了字符串结束标志 '\0' 的下一个位置。最后通过计算 p - s ,得到的是两个指针之间相隔字符的个数,即得到的就是字符串的长度。

代码:

#include <stdio.h>

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

int main()
{

	char arr[] = "abcdef";
	int len = my_strlen(arr);
	printf("%d\n", len);

	return 0;
}

 运行结果:

 那么有关于strlen的更多细节,参考下面的链接。

 【C语言进阶】字符串+内存函数的介绍-CSDN博客

5.3 指针的关系运算

看下面的代码:

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int* p = &arr[0];
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	while (p < arr + sz) //指针的⼤⼩⽐较
	{
		printf("%d ", *p);
		p++;
	}
	return 0;
}

在 while 循环中,使用指针的⼤⼩⽐较,通过比较指针 p 是否小于 arr + sz 来控制循环的结束条件。这里的 arr + sz 实际上指向了数组 arr 末尾元素的下一个位置。

 

在循环内部,使用 *p 来获取指针所指向的元素的值,并通过 p++ 将指针向后移动一位,从而实现对数组元素的依次访问和打印。

6. 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)

6.1 野指针成因

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;
}

运行我们发现,编译器其实很聪明,如果指针变量不初始化,它也不让我们使用

 

 2. 指针越界访问

#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;
}

运行发现,最终程序崩溃了。 

 

原来在这个代码中,我们定义了一个大小为 10 的整数数组 arr ,并将指针 p 初始化为指向数组的第一个元素 arr[0] 。
然后在 for 循环中,循环条件是 i <= 11 ,这意味着当 i 从 0 增加到 11 时,会尝试对超出数组 arr 范围的内存进行写入操作。
当 i 的值超过 9 时,p 所指向的位置就超出了数组 arr 的有效范围,此时 p 就变成了野指针。对野指针指向的内存进行操作是未定义的行为,可能会导致程序崩溃。

3. 指针指向的空间释放
 

#include <stdio.h>

int* test()
{
	int a = 10;
	return &a;
}

int main()
{
	int* p = test();
	printf("Hello World!\n");
	printf("%d\n", *p);
	return 0;
}

在上述代码中*p用来接收a放回的地址,一但接收了a的地址,p就是野指针,因为a在进入test函数时创建,出函数就销毁了,如果中间没有打印Hello World!的话,p打印出来的值是13,但是因为打印了Hello World!破坏了函数栈帧空间,所以打印出来一个随机值。 

同时编译器也很聪明报了一个警告

 这其实也是很经典的一个问题——返回栈空间地址 

就像代码示例中,test 函数返回了局部变量 a 的地址,这就是返回了栈空间地址。

这种错误可能导致不可预测的结果。比如说,有时程序可能看起来能正常工作,但这只是巧合。其他时候,可能会出现以下情况:

  • 输出一些随机的、毫无意义的数值。
  • 导致程序崩溃。

再比如,如果在一个更复杂的程序中多次这样错误地返回栈空间地址,可能会出现难以排查的间歇性错误,使得程序的稳定性和可靠性大打折扣。

总之,为了保证程序的正确性和稳定性,应避免返回栈空间地址。

 6.2 如何规避野指针

6.2.1 指针初始化

如果明确知道指针指向哪⾥就直接赋值地址,如果不知道指针应该指向哪⾥,可以给指针赋值NULL.

NULL 是C语⾔中定义的⼀个标识符常量,值是0,0也是地址,这个地址是⽆法使⽤的,读写该地址会报错。

 

初始化如下:

int main()
{
    int num = 10;
    int* p1 = &num;
    int* p2 = NULL;
    return 0;
}

6.2.2 小心指针越界

⼀个程序向内存申请了哪些空间,通过指针也就只能访问哪些空间,不能超出范围访问,超出了就是越界访问。

就像在指针越界访问中举的代码,改成i<10,这样就不会造成越界访问,避免野指针的问题了。
 

 

6.2.3 指针变量不再使⽤时,及时置NULL,指针使⽤之前检查有效性

当指针变量指向⼀块区域的时候,我们可以通过指针访问该区域,后期不再使⽤这个指针访问空间的时候,我们可以把该指针置为NULL。因为约定俗成的⼀个规则就是:只要是NULL指针就不去访问,同时使⽤指针之前可以判断指针是否为NULL。

其实,我们可以把野指针想象成流浪狗,流浪狗放任不管是⾮常危险的,所以我们可以找⼀棵树把野狗拴起来,就相对安全了,给指针变量及时赋值为NULL,其实就类似把野狗栓前来,就是把野指针暂时管理起来。

不过野狗即使拴起来我们也要绕着⾛,不能去挑逗野狗,有点危险;对于指针也是,在使⽤之前,我们也要判断是否为NULL,看看是不是被拴起来起来的野狗,如果是不能直接使⽤,如果不是我们再去使⽤。

如下面这个代码:

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,67,7,8,9,10 };
	int* p = &arr[0];
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p++) = i;
	}
	//此时p已经越界了,可以把p置为NULL
	p = NULL;
	//下次使⽤的时候,判断p不为NULL的时候再使⽤
	//...
	p = &arr[0];//重新让p获得地址
	if (p != NULL) //判断
	{
		//...
	}
	return 0;
}

6.2.4 避免返回局部变量的地址

如造成野指针的第3个例⼦,不要返回局部变量的地址。

7. assert断⾔

assert.h 头⽂件定义了宏 assert() ,⽤于在运⾏时确保程序符合指定条件,如果不符合,就报

错终⽌运⾏。这个宏常常被称为“断⾔”。

assert(p != NULL);

上⾯代码在程序运⾏到这⼀⾏语句时,验证变量 p 是否等于 NULL 。如果确实不等于 NULL ,程序继续运⾏,否则就会终⽌运⾏,并且给出报错信息提示。
assert() 宏接受⼀个表达式作为参数。如果该表达式为真(返回值⾮零), assert() 不会产⽣
任何作⽤,程序继续运⾏。如果该表达式为假(返回值为零), assert() 就会报错,在标准错误流 (stderr) 中写⼊⼀条错误信息,显示没有通过的表达式,以及包含这个表达式的⽂件名和⾏号。

assert() 的使⽤对程序员是⾮常友好的,

使⽤ assert() 有⼏个好处:

它不仅能⾃动标识⽂件和出问题的⾏号,还有⼀种⽆需更改代码就能开启或关闭 assert() 的机制。如果已经确认程序没有问题,不需要再做断⾔,就在 #include <assert.h> 语句的前⾯,定义⼀个宏 NDEBUG

 #define NDEBUG

#include <assert.h>

然后,重新编译程序,编译器就会禁⽤⽂件中所有的 assert() 语句。如果程序⼜出现问题,可以移除这条 #define NDBUG 指令(或者把它注释掉),再次编译,这样就重新启⽤了 assert() 语句。
assert()的缺点是,因为引⼊了额外的检查,增加了程序的运⾏时间。
⼀般我们可以在 Debug 中使⽤,在 Release 版本中选择禁⽤ assert 就⾏,在 VS 这样的集成开发环境中,在 Release 版本中,直接就是优化掉了。这样在debug版本写有利于程序员排查问题,在 Release 版本不影响⽤⼾使⽤时程序的效率。

 8. 指针的使⽤和传址调⽤

8.1 模拟实现strlen

前面我们用 “ 指针-指针 ” 的方法,模拟实现了strlen,我们还可以这样实现

如果要模拟实现只要从起始地址开始向后逐个字符的遍历,只要不是 \0 字符,计数器就+1,这样直到 \0 就停⽌。

参考代码如下:

int my_strlen(const char * str)
{
    int count = 0;
    assert(str);
    while(*str)
    {
        count++;
        str++;
    }
    return count;
}

int main()
{
    int len = my_strlen("abcdef");
    printf("%d\n", len);
    return 0;
}

​

有一些实现要注意的小tips:

在 my_strlen 函数中:

  • 首先,使用 assert 来检查传入的字符串指针是否为空。如果为空,程序会在运行时中断并提示错误。
  • 然后通过一个 while 循环,只要当前指针所指的字符不为空字符 '\0' ,就增加计数器 count 并移动指针 str ,从而实现对字符串长度的计算。
  • 我们觉得该字符串不需要修改,所以加上const进行了保护,const放在*的左边,修饰的是指针指向的内容,保证指针str指向的内容不能通过指针来改变。

8.2 传值调⽤和传址调⽤

学习指针的⽬的是使⽤指针解决问题,那什么问题,⾮指针不可呢?

例如:写⼀个函数,交换两个整型变量的值

假如写一个函数Swap()用来完成交换的操作,具体交换的过程。

在讲操作符详解的时候,曾经分享给大家如何交换两个整型变量的值,

忘了的同学可以查看《【C语言】操作符详解》。

经过思考我们会写出这样的代码?

#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;
 
}

当我们运⾏代码,结果如下:

 我们发现其实没产⽣交换的效果,这是为什么呢?

我们尝试调试⼀下,查找原因

我们发现在main函数内部,创建了a和b,a的地址是0x012ffe30,b的地址是0x012ffe24,在调⽤Swap1函数时,将a和b传递给了Swap1函数,在Swap1函数内部创建了形参x和y接收a和b的值,但是x的地址是0x012ffd4c,y的地址是0x012ffd50,x和y确实接收到了a和b的值,不过x的地址和a的地址不⼀样,y的地址和b的地址不⼀样,相当于x和y是独⽴的空间,那么在Swap1函数内部交换x和y的值,⾃然不会影响a和b,当Swap1函数调⽤结束后回到main函数,a和b的没法交换。Swap1函数在使⽤的时候,是把变量本⾝直接传递给了函数,这种调⽤函数的⽅式我们之前在函数的时候就知道了,这种叫传值调⽤

结论:

实参传递给形参的时候,形参会单独创建⼀份临时空间来接收实参,对形参的修改不影响实参。

所以Swap1()实现是失败的了。

 那怎么办呢?

我们现在要解决的就是当调⽤Swap函数的时候,Swap函数内部操作的就是main函数中的a和b,直接将a和b的值交换了。那么就可以使⽤指针了,在main函数中将a和b的地址传递给Swap函数,Swap函数⾥边通过地址间接的操作main函数中的a和b,并达到交换的效果就好了。

#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);
	printf("交换前:a=%d b=%d\n", a, b);
	Swap2(&a, &b);
	printf("交换后:a=%d b=%d\n", a, b);
	return 0;

}

看输出结果:
我们可以看到实现成Swap2的⽅式,顺利完成了任务,这⾥调⽤Swap2函数的时候是将变量的地址传递给了函数,这种函数调⽤⽅式叫:传址调⽤

传址调⽤,可以让函数和主调函数之间建⽴真正的联系,在函数内部可以修改主调函数中的变量

那么,我们什么情况下需要传值,而什么时候用传址呢?

如果函数中只是需要主调函数中的变量值来实现计算,就可以采⽤传值调⽤

如果函数内部要修改主调函数中的变量的值,就需要传址调⽤

 至此,本节指针相关的基础知识点就分享到这里,

 指针 这一章节是C语言的一个难点,希望大家迈过这道重重的关卡攻克它!

本期博客希望对大家学习有所帮助!喜欢的别忘了三连哦~ ღ( ´・ᴗ・` )



 

 

 

 

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