C语言指针详解（1）

news2024/9/22 15:32:02

一、什么是指针

1.1、定义

1.2、取地址操作符（&）

1.3、指针变量和解引用操作符（*）

二、指针变量类型的意义

三、const修饰指针

3.1、const修饰变量

3.2、const修饰指针变量

3.2.1、const放在*的左边

3.2.2、 const放在*的右边

四、指针运算

4.1、指针+-整数

4.2、指针-指针

4.3、指针的关系运算

五、野指针

5.1、定义

5.2、成因

5.2.1、指针未初始化

5.2.2、指针越界访问

5.2.3、指针操作超过所指向变量的生存期

六、传值调用和传址调用

一、什么是指针

1.1、定义

指针在C语言中也叫内存地址。那么什么是内存地址呢？以生活中的房间号为例，正因为生活中的这些房间号，我们才能快速找到要找的房间。而内存地址就相当于这些房间号，有了这些内存地址，CPU就能快速找到一个内存空间。

1.2、取地址操作符（&）

在C语⾔中，我们想要取出一个变量的地址，就要使用一种操作符：&。例如：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	printf("%p\n", &a);
	return 0;
}

上述，我们先定义了一个整型变量a,并赋值为10，然后我们打印地址。

注：打印地址时，用%p。

结果如下：

1.3、指针变量和解引用操作符（*）

既然我们可以用&拿出一个地址，那么是否可以用什么东西来存储地址呢？答案是有的，这种东西就叫做指针变量。如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int* pa = &a;
	return 0;
}

既然我们将地址保存了起来，那么未来一定是要使用的。但是我们要怎样才能使用呢？这个时候就要用到另一种操作符：“*”（解引用操作符）。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 100;
	int* pa = &a;
	*pa = 10;
	printf("*pa=%d\n", *pa);
	printf("a=%d\n", a);
	return 0;
}

结果如下：

可以看到，通过解引用操作符，我们将*pa赋值为10，而a最终的结果也是10，由此我们可以知道：可以通过改变指针变量的值，间接改变指针变量所指向的变量的值。

二、指针变量类型的意义

请看如下代码，观察其运行结果：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 100;
	int* pa = &a;
	char* ch = &a;
	printf("&a=%p\n", &a);
	printf("pa=%p\n", pa);
	printf("pa+1=%p\n", pa+1);
	printf("ch=%p\n", ch);
	printf("ch+1=%p\n", ch+1);
	return 0;
}

其结果如下：

我们可以看出，char*类型的指针+1后只跳过一个字节，而int*类型的指针+1后跳过了4个字节。由此，我们可以知道：不同的指针类型，加上或减去同一个数后，跳过的字节数不同。

三、const修饰指针

3.1、const修饰变量

变量是可以修改的，但是如果在变量前加上const，则变量便不能被修改。

3.2、const修饰指针变量

⼀般来讲const修饰指针变量，可以放在*的左边，也可以放在*的右边，意义是不⼀样的。

3.2.1、const放在*的左边

#include <stdio.h>
int main()
{
	int m = 10;
	int n = 20;
	int const* pa = &m;
	*pa = 20;//不可行，报错
	pa = &n;//可行
	return 0;
}

上述代码说明：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。

3.2.2、 const放在*的右边

#include <stdio.h>
int main()
{
	int m = 10;
	int n = 20;
	int* const pa = &m;
	*pa = 20;//可行
	pa = &n;//不可行，报错
	return 0;
}

上述代码说明：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。

四、指针运算

4.1、指针+-整数

因为数组在内存中是连续存放的，所以只要知道第⼀个元素的地址，利用指针加减整数就能找到数组的所有元素。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[6] = { 1,2,3,4,5,6 };
	int* pa = &arr[0];
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//通过sizeof获取数组长度
	for (int i = 0; i < sz; i++) {
		printf("%d ", *(pa + i));
	}
	return 0;
}

结果如下：

4.2、指针-指针

先说结论：指针-指针的绝对值是两个指针之间元素的个数。

由此，我们可以自行写出一个计算字符串长度的函数my_strlen：

#include <stdio.h>
size_t my_strlen(char* ch) {
	char* strat = ch;
	char* end = ch;
	while (*end != '\0') {
		end++;
	}
	return end - strat;
}
int main()
{
	char arr[] = "abcdef";
	int num = my_strlen(arr);
	printf("%d\n", num);
	return 0;
}

结果如下：

4.3、指针的关系运算

//指针的关系运算 
#include <stdio.h>
int main()
{
 int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
 int *p = &arr[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;
}

结果如下：

五、野指针

5.1、定义

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）。

5.2、成因

5.2.1、指针未初始化

#include <stdio.h>
int main()
{
	int* p;//指针未初始化，默认为随机值
	*p = 10;
	return 0;
}

规避方法：初始化指针：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。

5.2.2、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++){//指针越界访问
		*(p++) = i;
	}
	return 0;
}

当指针指向的范围超出数组arr的范围时，p就是野指针。

5.2.3、指针操作超过所指向变量的生存期

当指针执行的变量的声明周期已经结束时，如果指针仍然指向这块空间，就会使该指针成为野指针。

六、传值调用和传址调用

假如叫你写⼀个函数，交换两个整型变量的值，你可能会写出如下代码：

#include <stdio.h>
void swap(int x, int y) {
	int c = x;
	x = y;
	y = c;
}
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	swap(a, b);
	printf("a=%d\n", a);
	printf("b=%d\n", b);
	return 0;
}

结果如下：

然后你震惊地发现，a和b的值并没有互换，这是因为a、b和x、y的地址不同，所以虽然x和y的值互换了，但是并不影响a和b的值。这就是传值调用。而传址调用则不同：

#include <stdio.h>
void swap(int* x, int* y) {
	int c = *x;
	*x = *y;
	*y = c;
}
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	swap(&a, &b);
	printf("a=%d\n", a);
	printf("b=%d\n", b);
	return 0;
}

结果如下：