指针——“C”

各位CSDN的uu们你们好呀，今天，小雅兰学习的内容是指针，这次只会讲一些很简单的知识点，更详细的指针知识会在以后的博客中逐步剖析清楚，那么现在，就让我们进入指针的世界吧

指针是什么

指针和指针类型

野指针

指针运算

指针和数组

二级指针

指针数组

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

总结：指针就是地址，口语中说的指针通常指的是指针变量。

内存

有4G、8G、16G的内存
把内存划分为一个个的内存单元，这个内存单元的大小是1个字节
每个字节都给一个唯一的编号，这个编号我们称之为地址，地址在C语言中也叫：指针。
编号==地址==指针

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

下面，我们来看一小段代码来理解一下

#include<stdio.h>
int main()
{
   int a=10;
   //在内存中开辟一块空间
   //a是整型，占用4个字节的内存空间，每个字节都有对应的地址
   int *pa=&a;
   //这里我们对变量a，取出它的地址，可以使用&操作符
   //&a——得到的是a的地址（指针），其中得到的是a所占内存中4个字节中第一个字节的地址
   //pa是指针变量
   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的空间进行编址。

那么，64位机器，给64根地址线。

这里我们就明白：

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。
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：

指针变量是用来存放地址的，地址是唯一标示一个内存单元的。
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。

指针和指针类型

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？答案自然是肯定的

我们来看一小段代码：

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;

指针的定义方式为：type+ *

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。
long*类型的指针是为了存放long类型变量的地址。
float*类型的指针是为了存放float类型变量的地址。
double*类型的指针是为了存放double类型变量的地址。

char*类型的指针解引用只能访问一个字节
int*类型的指针解引用可以访问四个字节
short*类型的指针解引用可以访问两个字节
long*类型的指针解引用可以访问四个字节
float*类型的指针解引用可以访问四个字节
double*类型的指针解引用可以访问八个字节
所以：指针类型决定了，在解引用指针的时候，能访问几个字节

然后我们来看看，指针的大小是不是究竟是我们之前所说的4个字节呢，在VS2022下运行一下

#include<stdio.h>
int main()
{
	printf("%u\n", sizeof(char*));
	printf("%u\n", sizeof(short*));
	printf("%u\n", sizeof(int*));
	printf("%u\n", sizeof(long*));
	printf("%u\n", sizeof(float*));
	printf("%u\n", sizeof(double*));
}

注意：在我的VS2022上，必须使用×86的平台，才能打印出全4的这种结果

指针类型的意义

指针+-整数

直接上代码：

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int* pa = &a;
	char* pc = &a;
	printf("%p\n", pa);
	printf("%p\n", pa + 1);
	printf("%p\n", pc);
	printf("%p\n", pc + 1);
	return 0;
}

仔细来看，发现：pa的地址和pa+1的地址相差了四个字节

pc的地址和pc+1的地址相差了一个字节

pa+n——>+n*sizeof(int)

pc+n——>+n*sizeof(char)

所以，指针类型决定了，指针进行+1、-1的时候，一步走多远

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）。

指针的解引用

若是给定一个初始化为全0的数组，要把数组的内容改为：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10，不能使用数组下标的方式，那该怎么办呢？

这就要用到我们的指针了

#include<stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	int* p = &arr[0];
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*p = i + 1;
		p++;
	}
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

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）。

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）

那么，为什么会出现野指针这种东西呢？

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;
    //非法访问了
	return 0;
}

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++)
   {
        //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;
}

指针指向的空间释放

#include<stdio.h>
int* test()
{
	int a = 10;
	return &a;
    //出了这个函数，a这块空间就还给操作系统了
}
int main()
{
	int* p = test();
	*p = 100;//所以不能这么使用
	return 0;
}

这个问题以后动态内存开辟的博客会仔细讲解，这里先看这么一小段简单的代码

我们又该如何规避野指针这个东西呢？

指针初始化

一个指针不知道应该指向哪里的时候，暂时可以初始化为NULL

小心指针越界
指针指向空间释放，及时置NULL
避免返回局部变量的地址
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;
}
如果是这样使用
int *p=NULL;
*p=100;
程序会崩溃

指针运算

指针+-整数
#define N_VALUES 5

float values[N_VALUES];

float *vp;

//指针+-整数；指针的关系运算

for (vp = &values[0]; vp < &values[N_VALUES];)
{
     *vp++ = 0;
     //++的优先级比*高
     //++是后置的，先使用vp的值再++
}
指针-指针

我们来模拟实现一下strlen函数，在此之前，我们其实已经学习过了计数器的方法和递归的方法，现在我们来复习一下吧

计数器的方法
#include<stdio.h>
int my_strlen(char* str)
{
	int count = 0;//计数器
	while (*str != '\0')
	{
		count++;
		str++;
        //本质上就是指针+整数
        //str=str+1;
	}
	return count;
}
int main()
{
	char arr[10] = "abcdef";
	int len = my_strlen(arr);
	printf("%d\n", len);
	return 0;
}
递归的方法
#include<stdio.h>
int my_strlen(char* str)
{
	if (str != '\0')
	{
		return 1 + my_strlen(str + 1);
	}
	else
	{
		return 0;
	}
}
int main()
{
	char arr[10] = "abcdef";
	int len = my_strlen(arr);
	printf("%d\n", len);
	return 0;
}
指针-指针的方法（地址-地址）

要求：两个指针指向的空间是同一块，指针的类型是一致的
#include<stdio.h>
int my_strlen(char* str)
{
	char* start = str;
	while (*str != '\0')
	{
		str++;
	}
	return str - start;//指针-指针
}
int main()
{
	char arr[10] = "abcdef";
	int len = my_strlen(arr);
	printf("%d\n", len);
	return 0;
}
指针-指针得到的是指针和指针之间的元素个数
#include<stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int n = &arr[9] - &arr[0];
	printf("%d\n", n);
	return 0;
}
指针+整数=指针

指针-指针=整数

指针的关系运算
#define N_VALUES 5

float values[N_VALUES];

float* vp;

for(vp = &values[N_VALUES]; vp > &values[0];)
{
    *--vp = 0;
}
可以把代码简化一下
#define N_VALUES 5

float values[N_VALUES];

float* vp;

for(vp = &values[N_VALUES-1]; vp >= &values[0];vp--)
{
    *vp = 0;
}
实际在绝大部分的编译器上是可以顺利完成任务的，然而我们还是应该避免这样写，因为标准并不保证它可行。

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。

允许p1和p3比较，不允许p1和p2比较

指针和数组

指针就是指针，不是数组

数组就是数组，也不是指针

指针的大小：4或者8个字节，指针是存放地址的，地址的存放需要多大空间，指针变量的大小就是多少
数组的大小：取决于数组的元素个数和每个元素的类型

#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;
}

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)

sizeof(数组名)，计算整个数组的大小，sizeof内部单独放一个数组名，数组名表示整个数组。
&数组名，取出的是数组的地址。&数组名，数组名表示整个数组。

那么这样写代码是可行的：

int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};

int *p = arr;//p存放的是数组首元素的地址

指针是可以指向数组元素的
因为指针可以运算，所以借助于指针可以访问数组

既然可以把数组名当成地址存放到一个指针中，我们使用指针来访问数组就成为可能。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
    int *p = arr; //指针存放数组首元素的地址
    int i=0;
    int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    for(i=0; i<sz; i++)
    { 
       printf("&arr[%d] = %p   <====> p+%d = %p\n", i, &arr[i], i, p+i);
    }
    return 0;
}

所以 p+i 其实计算的是数组 arr 下标为i的地址，那我们就可以直接通过指针来访问数组。

#include<stdio.h>
int main()
{
  int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
  int *p = arr; //指针存放数组首元素的地址

  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  int i = 0;
  for (i = 0; i<sz; i++)
  {
      printf("%d ", *(p + i));
  }
  return 0;
}

二级指针

指针变量也是变量，是变量就有地址，那指针变量的地址存放在哪里？这就是二级指针。

a是要向内存申请4个字节的空间的

pa是指针变量，用来存放地址，也得向内存申请4个或者8个字节的空间

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;

指针数组

指针数组是指针还是数组？

答案：是数组，是存放指针的数组。

数组我们已经知道整型数组，字符数组。

int arr1[5];

char arr2[6];

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，每个元素是一个整型指针。

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int c = 30;
	//指针数组
	//存放指针的数组
	int* arr[] = { &a,&b,&c };
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		printf("%d ", *(arr[i]));
	}
	return 0;
}

接下来，模拟实现一个二维数组

#include<stdio.h>
int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5 };
	int arr2[] = { 2,3,4,5,6 };
	int arr3[] = { 3,4,5,6,7 };
	int* ptr[] = { arr1,arr2,arr3 };
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < 5; j++)
		{
			printf("%d ", ptr[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
	return 0;
}

拓展：

#include<stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int i = 0;
	int* p = arr;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%p==%p\n", &arr[i], p + i);
	}
	return 0;
}