C语言指针：深入理解与应用

news2024/12/23 4:47:04

C语言指针：深入理解与应用

指针作为C语言的核心概念之一，对于学习C语言的程序员来说具有重要意义。本文将详细介绍C语言指针的基本概念、运算符、指针与数组的关系、函数指针以及指针的常见应用场景等。通过阅读本文，你将对C语言指针有更深入的理解，并能够灵活应用于实际编程中。
在这里插入图片描述

文章目录

  • C语言指针：深入理解与应用
    • 1. 指针的基本概念
      • 1.1 指针的声明
      • 1.2 指针的初始化
      • 1.3 空指针与野指针
    • 2. 指针运算符
      • 2.1 取址运算符（&）
      • 2.2 解引用运算符（*）
    • 3. 指针与数组
      • 3.1 使用指针访问数组元素
      • 3.2 指针表示二维数组
    • 4. 函数指针
      • 4.1 声明函数指针
      • 4.2 初始化函数指针
      • 4.3 使用函数指针调用函数
    • 5. 指针的常见应用场景

1. 指针的基本概念

指针是一个变量，它用于存储另一个变量的内存地址。我们都知道，计算机内存是按字节组织的，每个字节都有一个唯一的地址。当我们声明一个变量时，系统会为这个变量分配一块内存空间，并给出这个空间的地址。通过指针，我们可以直接访问这个地址，从而实现对变量值的操作。

1.1 指针的声明

在C语言中，我们使用*符号来声明一个指针变量。指针变量的声明格式如下：

type *pointer_name;

其中，type表示指针所指向的变量的数据类型，pointer_name表示指针变量的名称。例如，以下代码声明了一个指向整型变量的指针：

int *p;

需要注意的是，指针变量的数据类型与所指向变量的数据类型密切相关。指针变量的数据类型决定了指针在运算时所需的步长以及解引用操作的返回值类型。因此，在声明指针变量时，应确保指针的数据类型与所指向变量的数据类型相匹配。

1.2 指针的初始化

指针变量在声明后需要进行初始化，即为指针变量赋予一个有效的内存地址。指针的初始化可以通过以下三种方式进行：

  • 通过取址操作符&获取变量的地址并赋值给指针；
  • 通过已有指针变量对新指针变量进行赋值；
  • 通过动态内存分配函数（如malloc、calloc等）为指针分配内存空间。

以下代码示例演示了指针的初始化方法：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int main()
{
    int a = 10;
    int *p1 = &a; // 通过取址操作符获取变量a的地址并赋值给指针p1
    int *p2 = p1; // 通过已有指针变量p1对新指针变量p2进行赋值

    int *p3 = (int *)malloc(sizeof(int)); // 通过动态内存分配函数为指针p3分配内存空间
    *p3 = 20;
    printf("%d\n", *p3);
    free(p3); // 释放动态分配的内存空间

    return 0;
}

1.3 空指针与野指针

  • 空指针（NULL Pointer）：一个指针变量如果没有初始化，或者被显式地赋值为NULL，那么这个指针就被称为“空指针”。空指针没有指向任何有效的内存地址，对空指针进行解引用操作会导致未定义行为。在实际编程中，我们应尽量避免使用未初始化的指针，以免引发程序错误。
int *p = NULL;
  • 野指针（Wild Pointer）：一个指针变量如果指向了一个已经释放了的内存地址，或者指向了一个无效的内存地址，那么这个指针就被称为“野指针”。野指针同样存在访问越界、破坏内存等风险。在实际编程中，我们应当注意及时将不再使用的指针赋值为NULL，以避免野指针的产生。

2. 指针运算符

C语言提供了两种指针运算符：取址运算符（&）和解引用运算符（*）。

2.1 取址运算符（&）

取址运算符&用于获取一个变量的内存地址。例如：

int a = 10;
int *p = &a;

在这个例子中，我们使用取址运算符&获取变量a的地址，并将其赋值给指针变量p。

2.2 解引用运算符（*）

解引用运算符*用于获取指针所指向的内存地址中存储的值。例如：

int a = 10;
int *p = &a;
int b = *p;

在这个例子中，我们使用解引用运算符*获取指针变量p所指向的内存地址中存储的值（即变量a的值），并将其赋值给变量b。

需要注意的是，解引用操作只能对已经初始化的指针进行，否则可能导致未定义行为。

3. 指针与数组

指针与数组之间存在密切的联系。在C语言中，数组名实际上是一个指针常量，它表示数组首元素的地址。因此，我们可以使用指针来操作数组中的元素。

3.1 使用指针访问数组元素

假设我们有一个整型数组arr，可以通过指针来访问数组中的每个元素。以下代码示例演示了如何使用指针访问数组元素：

#include<stdio.h>

int main()
{
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int *p = arr; // 数组名表示数组首元素的地址

    for(int i = 0; i < 5; i++)
    {
        printf("%d ", *(p + i));
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

在这个例子中，我们将数组arr的首元素地址赋值给指针变量p。然后通过表达式*(p + i)来访问数组中的每个元素。需要注意的是，这里的加法运算是基于指针的加法运算，即p + i表示指针p向后移动i个整型元素的位置。因此，*(p + i)可以正确地访问数组中的第i个元素。

3.2 指针表示二维数组

对于二维数组，我们可以使用指针的指针来表示。以下代码示例演示了如何使用指针的指针表示二维数组：

#include<stdio.h>

int main()
{
    int arr[][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}};
    int (*p)[3] = arr; // 指向整型一维数组的指针

    for(int i = 0; i < 3; i++)
    {
        for(int j = 0; j < 3; j++)
        {
            printf("%d ", *(*(p + i) + j));
        }
        printf("\n");
    }

    return 0}

在这个例子中，我们声明了一个二维数组arr，并将其首元素地址赋值给指针变量p。这里的指针变量p的类型是int (*)[3]，表示它是一个指向整型一维数组的指针。我们可以通过表达式*(*(p + i) + j)来访问二维数组中的每个元素。

需要注意的是，这里的加法运算同样是基于指针的加法运算。p + i表示指针p向后移动i个整型一维数组的位置，*(p + i)表示指向第i个整型一维数组的首元素。因此，*(*(p + i) + j)可以正确地访问二维数组中的第i行第j列的元素。

4. 函数指针

函数指针是一种特殊的指针，它用于存储函数的地址。通过函数指针，我们可以实现对函数的间接调用，从而提高程序的灵活性和可扩展性。

4.1 声明函数指针

在C语言中，我们使用以下格式来声明一个函数指针：

return_type (*pointer_name)(parameter_types);

其中，return_type表示函数返回值的类型，pointer_name表示函数指针的名称，parameter_types表示函数参数的类型。例如，以下代码声明了一个指向返回值为int、参数为两个int类型的函数的指针：

int (*func_ptr)(int, int);

4.2 初始化函数指针

初始化函数指针的方法很简单，只需要将一个函数的地址赋值给函数指针即可。例如，以下代码将函数add的地址赋值给函数指针func_ptr：

int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

int main()
{
    int (*func_ptr)(int, int) = add;
    return 0;
}

需要注意的是，在进行函数地址赋值时，无需使用取址运算符&，直接使用函数名即可表示函数地址。

4.3 使用函数指针调用函数

通过函数指针，我们可以实现对函数的间接调用。以下代码示例演示了如何使用函数指针调用函数：

#include<stdio.h>

int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

int main()
{
    int (*func_ptr)(int, int) = add;
    int result = func_ptr(1, 2); // 间接调用add函数
    printf("1 + 2 = %d\n", result);

    return 0;
}

在这个例子中，我们通过表达式func_ptr(1, 2)实现了对add函数的间接调用，从而得到了两个整数的和。

5. 指针的常见应用场景

指针在C语言编程中有很多应用场景，以下列举了几个常见的应用场景：

  1. 动态内存分配：通过malloc、calloc等函数，我们可以动态地为指针分配内存空间，从而实现对数据结构（如链表、树等）的动态构建和修改。

  2. 函数参数传递：通过指针，我们可以实现对变量的地址传递，从而实现函数内对外部变量的直接修改。

  3. 字符串处理：在C语言中，字符串实际上是一个字符数组。通过指针，我们可以方便地对字符串进行遍历和操作。

  4. 高级函数编程：通过函数指针，我们可以实现对函数的间接调用，从而提高程序的灵活性和可扩展性。例如，在排序算法中，我们可以使用函数指针作为比较函数的参数，从而实现对不同类型数据的排序。

  5. 数组和指针的关系：在C语言中，数组名实际上是一个指向数组首元素的指针。通过指针，我们可以方便地对数组进行遍历和操作。例如，以下代码使用指针遍历一个整型数组：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int *p = arr; // 数组名是指向首元素的指针

    for (int i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
    {
        printf("%d ", *(p + i)); // 通过指针访问数组元素
    }
    printf("\n");

    return 0;
}
  1. 结构体和指针：指针也可以指向结构体类型的数据。通过结构体指针，我们可以方便地对结构体成员进行访问和修改。以下代码展示了如何使用结构体指针访问结构体成员：
#include <stdio.h>

typedef struct
{
    int x;
    int y;
} Point;

int main()
{
    Point pt = {1, 2};
    Point *p = &pt; // 指向结构体的指针

    printf("x = %d, y = %d\n", p->x, p->y); // 使用->运算符访问结构体成员

    return 0;
}
  1. 指针数组：指针数组是一种数组，它的每个元素都是一个指针。指针数组可以用于存储多个指针，从而实现对多个数据的间接访问。以下代码展示了如何使用指针数组：
#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 1, b = 2, c = 3;
    int *arr[3] = {&a, &b, &c}; // 指针数组

    for (int i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
    {
        printf("%d ", *arr[i]); // 通过指针数组访问数据
    }
    printf("\n");

    return 0;
}
  1. 指向指针的指针：在C语言中，指针也可以指向另一个指针。指向指针的指针可以用于实现多级间接访问。以下代码展示了如何使用指向指针的指针：
#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 1;
    int *p1 = &a;   // 指向整型变量的指针
    int **p2 = &p1; // 指向指针的指针

    printf("%d\n", **p2); // 通过指向指针的指针访问数据

    return 0;
}
  1. 动态内存分配：在C语言中，我们可以使用指针与内存分配函数（如malloc、calloc和realloc）来动态地分配或调整内存空间。动态内存分配可以使我们在程序运行时根据需要申请合适大小的内存空间，而不是在编译时就固定。以下代码展示了如何使用动态内存分配：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    int n = 5;
    int *arr = (int *)malloc(n * sizeof(int)); // 动态分配内存

    if (arr == NULL)
    {
        printf("Memory allocation failed!\n");
        return 1;
    }

    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        arr[i] = i + 1; // 初始化数组
    }

    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]); // 输出数组
    }
    printf("\n");

    free(arr); // 释放内存

    return 0;
}
  1. 函数指针：在C语言中，指针也可以指向函数。函数指针可以用于实现回调函数、函数表等功能。以下代码展示了如何使用函数指针：
#include <stdio.h>

int add(int a, int b) { return a + b; }
int sub(int a, int b) { return a - b; }
int mul(int a, int b) { return a * b; }

int main()
{
    int (*func_ptr[3])(int, int) = {add, sub, mul}; // 函数指针数组

    int a = 5, b = 3;
    for (int i = 0; i < sizeof(func_ptr) / sizeof(func_ptr[0]); i++)
    {
        printf("%d\n", func_ptr[i](a, b)); // 通过函数指针调用函数
    }

    return 0;
}
  1. 指针和多维数组：指针可以用来访问多维数组。要注意的是，对于多维数组，需要使用指针数组或者多级指针来实现间接访问。以下代码展示了如何使用指针访问二维数组：
#include <stdio.h>

int main()
{
    int arr[][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
    int (*p)[3] = arr; // 指向二维数组的指针

    for (int i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
    {
        for (int j = 0; j < sizeof(arr[0]) / sizeof(arr[0][0]); j++)
        {
            printf("%d ", *(*(p + i) + j)); // 通过指针访问二维数组元素
        }
    }
    printf("\n");

    return 0;
}
  1. 指针和字符串：C语言中的字符串实际上是字符数组，因此我们可以使用指针来操作字符串。以下代码展示了如何使用指针处理字符串：
#include <stdio.h>

int main()
{
    char str[] = "Hello, world!";
    char *p = str; // 指向字符串的指针

    // 使用指针遍历字符串
    while (*p != '\0')
    {
        printf("%c", *p);
        p++;
    }
    printf("\n");

    return 0;
}
  1. 函数返回指针：C语言中的函数可以返回指针，但要注意不要返回局部变量的指针，因为局部变量在函数返回后会被销毁，这样的指针是悬空指针。以下代码展示了一个函数返回指针的例子：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int *create_array(int n)
{
    int *arr = (int *)malloc(n * sizeof(int));
    if (arr == NULL)
    {
        printf("Memory allocation failed!\n");
        return NULL;
    }

    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        arr[i] = i + 1;
    }

    return arr;
}

int main()
{
    int n = 5;
    int *arr = create_array(n);

    if (arr != NULL)
    {
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            printf("%d ", arr[i]);
        }
        printf("\n");

        free(arr); // 释放内存
    }

    return 0;
}
  1. 指针作为函数参数：指针可以作为函数的参数，这样我们可以在函数内部修改指针指向的数据。这种方法在处理数组、字符串和其他数据结构时非常有用。以下代码展示了一个使用指针作为参数的例子：
#include <stdio.h>

void swap(int *a, int *b)
{
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main()
{
    int x = 1, y = 2;
    printf("Before swap: x = %d, y = %d\n", x, y);

    swap(&x, &y);
    printf("After swap: x = %d, y = %d\n", x, y);

    return 0;
}
  1. 指针和结构体：指针可以指向结构体，这样我们可以方便地访问和修改结构体成员。以下代码展示了如何使用指针操作结构体：
#include <stdio.h>

typedef struct
{
    int x;
    int y;
} Point;

void move(Point *p, int dx, int dy)
{
    p->x += dx;
    p->y += dy;
}

int main()
{
    Point pt = {1, 2};
    printf("Before move: (%d, %d)\n", pt.x, pt.y);

    move(&pt, 3, 4);
    printf("After move: (%d, %d)\n", pt.x, pt.y);

    return 0;
}

通过理解和掌握指针在这些场景中的应用，我们可以编写更高效、灵活的程序，并加深对内存管理、数据结构和算法等方面的理解。在实际编程过程中，熟练使用指针是非常重要的技能。

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/600591.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

【Java多线程进阶】线程池详解

【Java多线程进阶】线程池详解

前言 在大量的并发任务中&#xff0c;频繁的创建和销毁线程对系统的开销是非常大的&#xff0c;多个任务执行的速度也是非常慢的。因此&#xff0c;设计出一个好的 Java 线程池就可以减少系统的开销、使程序运行速度提升。在这篇博文中&#xff0c;我将介绍 Java 线程池概念以及…
阅读更多...
RocketMq-主从集群搭建

RocketMq-主从集群搭建

目录 1.服务器列表 2.下载安装包 3.node1节点修改runserver.sh文件 4. 所有节点安装jdk 5. node1节点配置RocketMQ集群 1.配置node1节点borker-a的master配置文件 2.配置node2节点配置borker-a的slave borker-a-s节点 3.配置node3节点配置borker-b的master节点 4.配置…
阅读更多...
【Python】Python系列教程--Python3 基本数据类型（五）

【Python】Python系列教程--Python3 基本数据类型（五）

文章目录 前言多个变量赋值标准数据类型Number&#xff08;数字&#xff09;数值运算数值类型实例String&#xff08;字符串&#xff09;List&#xff08;列表&#xff09;Tuple&#xff08;元组&#xff09;Set&#xff08;集合&#xff09;Dictionary&#xff08;字典&#x…
阅读更多...
低代码开发重要工具：jvs-rules 规则引擎功能介绍（三）

低代码开发重要工具：jvs-rules 规则引擎功能介绍（三）

一、JVS规则引擎的决策流可视化组成 决策流的可视化拼装 规则引擎是由多个组件组成的&#xff0c;这些组件共同协作实现规则的管理、执行和决策流的构建。 决策流&#xff1a;决策流是由多个业务节点连接而成的流程&#xff0c;用于实现复杂的业务逻辑。决策流中的业务节点按…
阅读更多...
Rust安装手册

Rust安装手册

Rust 环境搭建 Rust 支持很多的集成开发环境&#xff08;IDE&#xff09;或开发专用的文本编辑器。 官方网站公布支持的工具如下&#xff08;https://www.rust-lang.org/zh-CN/tools&#xff09;&#xff1a; 本教程将使用 Visual Studio Code 作为我们的开发环境&#xff08…
阅读更多...
NIO之Selector解读

NIO之Selector解读

目录 Selector 简介 为什么会出现Selector Selector 和 Channel 关系 可选择通道(SelectableChannel) Channel 注册到 Selector 选择键(SelectionKey) Selector 的使用方法 Selector 的创建 注册 Channel 到 Selector 轮询查询就绪操作 停止选择的方法 Selector 简…
阅读更多...
全志Tina Linux下如何编译glibc库

全志Tina Linux下如何编译glibc库

本文整理自问答&#xff1a;https://bbs.aw-ol.com/topic/3615/ make工具 注意由于AW服务器make版本为3.8.1&#xff0c;在编译glibc高版本时候不兼容&#xff0c;所以需要更新make工具。假如服务器make版本较高&#xff0c;可以不用更新make工具。 网址 http://ftp.gnu.org/…
阅读更多...
chatgpt赋能python：Python函数介绍

chatgpt赋能python：Python函数介绍

Python函数介绍 函数是Python编程中最重要的概念之一。它是一段可重用代码的集合&#xff0c;通过一个名字来暴露出来&#xff0c;可以在Python程序的多个地方调用。函数可以接收任意数量的参数&#xff0c;也可以返回值。Python中函数定义使用关键字 def。 Python函数定义 …
阅读更多...
ChatGPT教你学Python爬虫

ChatGPT教你学Python爬虫

“ chatgpt作为一个编程助手&#xff0c;虽然不能帮我们解决一个复杂的业务需求&#xff0c;但在处理一些具体工具类需求上&#xff0c;能够快速生成我们需要的代码&#xff0c;尤其对一些编程初学者&#xff0c;不仅能借助chatgpt快速完成自己的小工具&#xff0c;还能在与cha…
阅读更多...
Windows安装Eclipse(最新版)

Windows安装Eclipse(最新版)

Eclipse下载解压即用
阅读更多...
硬件 TCP/IP 协议栈

硬件 TCP/IP 协议栈

目录 全硬件的TCP/IP 协议栈简介以太网接入单片机方案以太网接口芯片CH395Q 简介以太网接口芯片CH395Q 命令简介以太网接口芯片CH395Q 寄存器配置与使用移植CH395Q 源码 TCP_Client 实验TCPClient 配置流程TCPClient 实验硬件设计程序设计下载验证 WebServer 实验WebServer 简介…
阅读更多...
chatgpt赋能python：Python编程：如何写文件到指定目录

chatgpt赋能python：Python编程：如何写文件到指定目录

Python编程&#xff1a;如何写文件到指定目录 Python是一种高级编程语言&#xff0c;它具有简单易学、可读性高的特点&#xff0c;并且能够应用于各种领域&#xff0c;尤其是数据科学和机器学习领域。在Python中&#xff0c;我们可以通过编写代码实现将文件写入到指定目录中。…
阅读更多...
JavaEE(系列18) -- 文件操作I/O

JavaEE(系列18) -- 文件操作I/O

前言: 我们平时所说的文件都是指硬盘上的文件,而我们之前在JavaSE阶段代码绝大部分都是围绕内存展开的,定义个变量&#xff0c;其实就是内存上申请空间。 内存和硬盘的区别: 速度&#xff1a;内存比硬盘快很多。空间&#xff1a;内存空间比硬盘小。成本&#xff1a;内存比硬盘贵…
阅读更多...
利用CiteSpace快速锁定领域内最新研究热点并制作精美的可视化专题图

利用CiteSpace快速锁定领域内最新研究热点并制作精美的可视化专题图

【基于Citespace和vosviewer文献计量学相关论文 】 ​ 01 文献计量学方法与应用 1. 文献计量学方法基本介绍 2. 与其他综述方法区别联系 3. 各学科领域应用趋势近况 4. 主流分析软件优缺点对比 5. 经典高分10SCI思路复盘 6. 软件安装与Java环境配置 02 主题确定、数据检…
阅读更多...
Power BI 如何高效管理度量值和字段

Power BI 如何高效管理度量值和字段

内容说明 背景需求&#xff1a; 当分析场景涉及大量数据和分析度量值时&#xff0c;为了更好的区分原始数据和用于分析的度量值&#xff0c;需要合理安排和管理数据字段。 本文总结了三种方法&#xff1a; 移动度量值位置创建字段文件夹&#xff1a;子文件夹和多个文件夹创建…
阅读更多...
chatgpt赋能python：Python函数改名：为什么需要改名以及如何改名

chatgpt赋能python：Python函数改名：为什么需要改名以及如何改名

Python函数改名&#xff1a;为什么需要改名以及如何改名 在Python编程中&#xff0c;函数是非常常见和重要的代码语句&#xff0c;用于完成特定的任务或操作。然而&#xff0c;在实际开发中&#xff0c;我们可能需要对已有函数进行改名&#xff0c;这个过程可能并不简单&#…
阅读更多...
国产BI工具大比拼，帆软Fine BI和观远BI到底该怎么选型？

国产BI工具大比拼，帆软Fine BI和观远BI到底该怎么选型？

之前写了一篇关于BI如何选型的文章《「BI选型秘诀」BI工具不知道怎么选择&#xff1f;这张选型评分表你一定要收藏&#xff01;》。 文章发布后&#xff0c;不少朋友私信我&#xff0c;想要我出个国产BI工具的测评&#xff0c;今天就开始第一期&#xff1a;帆软 VS 观远 仍旧…
阅读更多...
el-form嵌套el-table编辑，校验信息显示在气泡框中

el-form嵌套el-table编辑，校验信息显示在气泡框中

文章目录 概要整体架构流程技术名词解释技术细节 概要 提示&#xff1a;这里可以添加技术概要 正常情况下&#xff0c;el-table可编辑表格&#xff0c;如果输入框内容不合理的情况下&#xff0c;错误提示会显示在el-input下方对应。 但是&#xff0c;我不得不将错误提示放到el…
阅读更多...
chatgpt赋能python：Python几行几列是什么？

chatgpt赋能python：Python几行几列是什么？

Python几行几列是什么&#xff1f; Python几行几列是一款基于Python语言开发的优秀的划线工具。这个工具能够帮助开发者轻松创建、管理和分享自己的Python代码。Python几行几列是一款高效、易用的Python编辑器&#xff0c;它既可以用于快速编写Python代码&#xff0c;也可以用…
阅读更多...
PG数据库 column “has_submit_am“ is of type numeric but expression is of type bool

PG数据库 column “has_submit_am“ is of type numeric but expression is of type bool

目录 场景&#xff1a; 现象&#xff1a; 复盘分析&#xff1a; 解决方法&#xff1a; 测试&#xff1a; 扩展&#xff1a; 场景&#xff1a; 今天遇到一个问题&#xff0c;现场数据库中做了boolean隐式转换smallint时在执行对应的插入时一直报错 column "has_submit…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023