C++学习day--16 野指针和空指针

news2024/12/24 10:13:53

1、什么是野指针?

野指针就是指向的位置是不可知的(随机的、不正确的、没有明确限制的)

造成野指针的原因:

1、指针未初始化

2、指针越界

3、指针指向的空间被释放

规避野指针的方法: 

1. 指针初始化
2. 小心指针越界
3. 指针指向空间释放及时置NULL
4. 避免返回局部变量的地址
5. 指针使用之前检查有效性
 

2、空指针 

空指针,就是值为 0 的指针 。( 任何程序数据都不会存储在地址为 0 的内存块中 ,它是被操作系 统预留的内存块。)

空指针的定义:

int *p = 0;
或者
int *p = NULL; // 强烈推荐,在VS编译器中,把NULL转到定义发现,NULL的值就是0

 空指针的使用:

1)指针初始化为空指针,目的就是,避免访问非法数据。
int *select = NULL;
2 )指针不再使用时,可以设置为空指针,也是防御式编程,避免指针成为野指针
int *select = &xiao_long_lv;
select = NULL;
3)指针 使用前进行合法性判断
int *p = NULL;
if (p) {  //p 等同于 p!=NULL
// 指针不为空,对指针进行操作
}

 坏指针的使用:

坏指针的定义:坏指针就是没有初始化的指针,或者非法赋值的指针,比如给指针赋值一个整数!

情形一:
int *select; // 没有初始化
printf(" 选择的房间是: %d\n", *select);
在新版本的VS编译器是编译有警告,运行出错!在老版本VC2010可以运行,结果为 0xCCCCCCCC,这个表示一个随机值,现在的编译器更为严格,直接不让运行。

情形二:
select = 100;
printf(" 选择的房间是: %d\n", *select);

3、const关键字的使用

先看代码:

第一种情况:没有const的情况,指针变量能改变,所指向的空间也能改变

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//const 和指针
int main(void) {
	int wife = 24;
	int girl = 18;
	//第一种 渣男型
	int* zha_nan = &wife;
	*zha_nan = 25;
	zha_nan = &girl;
	*zha_nan = 19;
	printf("girl : %d wife: %d\n", girl, wife);  
    return 0;
}

运行结果: 

 第二种情况:const修饰int,有两种写法

第一种写法:const写在int后面

int const* p=NULL

 第二种写法:const写在int前面

const int *p=NULL

 两种写法都是等价的,const都是修饰int,什么意思呢?就是说const修饰的指针变量本身可以改变,但是指向的那块空间的内容不能改变!!因此上面两个代码报错的原因是指针变量p指向的空间不能改变!!因此报错。

 怎么记忆这两种写法呢?因为会和后面的const修饰指针变量容易混淆!只需要记住一点,const离谁近就修饰谁,有符号‘*’的地方更远即可。如 int const *p,const离int和离指针变量p一样近,但是指针变量p前面有‘*’隔开,所以距离更远,因此const修饰的是int !!

 注释掉错误代码运行,结果如下:

结果表明:虽然指针p指向的那块空间不能被改变,但是指针变量p本身的指向是可以改变的! 

第三种情况:const修饰指针变量

 为什么const修饰的是指针变量,通过上面的方法,我想const修饰什么自己应该能很清晰地分清楚。

因为const修饰的是指针变量,因此指针变量指向的值不能变,也就是指针变量不能再指向别的地址了,因此代码最后一行那里报错了。 

 注释掉报错运行:运行结果:

 第四种情况:

 有两个const,很明显,一个离int近,一个离指针变量近,说明两个都修饰,那么也就是说指针变量不能变,所指向的空间也不能改变。但是不是说原来的整形变量不能改变,只是说不能通过解引用来改变指向的空间的值!本案例中,语句:wife=90;是正确的,但是*super_nuam_nan=90;就是错的

总结const 离类型(int)近,还是离指针变量名近,离谁近,就修饰谁,谁就不能变。这个总结很棒,就是看const是离int近还是离变量名近,* 号作为间隔符,也就是有*的地方距离就要远一点,例如: int * const p=&b,const修饰的是p,因为前面int中间有* 隔开,因此距离要远一点!!所以修饰的不是int,而是p。 即指针变量名,说明指针的指向不能改变!

4、指针与整数的算术运算:(重中之重) 

指针自增:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void) {
	int ages[] = { 21,15,18,14,23,28,10 };
	int len = sizeof(ages) / sizeof(ages[0]);
	for (int i = 0; i < len; i++) { //使用数组的方式来访问数组
		printf("第%d 个学员的年龄是:%d\n", i + 1, ages[i]);
	}
	//打印数组的地址和第一个成员的地址
	printf("ages 的地址: 0x%p , 第一个元素的地址: 0x%p\n", ages,&ages[0]);
	int* p = ages;
	printf("数组的第一个元素:%d\n", *p);//访问第一个元素
	p++; //访问第二个元素,注意这里 p = p+ 1*(sizeof(int))  
	printf("数组的第二个元素:%d\n", *p);
	p = ages;//指针p重新指向数组ages
	for (int i = 0; i < len; i++) {
		printf("数组的第%d 个元素:%d 地址:0x%p\n", i + 1, *p, p);
		p++;
	}
	printf("------------------------\n");
	return 0;
}

运行结果:

通过下标访问数组不用多说,想必已经很熟悉了。 主要是讲一下下面的代码,对数组地址和数组首元素地址这里有必要说一下,数组地址指的是整个数组的地址,数组首元素地址指的是第一个元素的地址,虽然他们在值上是一样的,但是意义不一样。还有就是数组名就是一个指针,指向首元素的地址。

通过指针指向数组首元素地址来访问数组,发现指针每次跳跃了4个字节,刚好是int类型的大小。推断:指针p+1跳跃的是指针类型的大小。

#include<stdio.h>
int main() {
	char ch[4] = { 'a','b','c','d' };
	char* cp = ch;
	for (int i = 0; i < 4; i++) {
		printf("数组的第%d 个元素:%c 地址:0x%p\n", i + 1, *cp, cp);
		cp++;
	}
	//总结: p++ 的概念是在 p 当前地址的基础上 ,自增 p 对应类型的大小 p= p + 1 * (sizeof(类型))
	return 0;
}

运行结果:

 而我们知道,char类型占一个字节,通过运行结果可以知道,指针加1就是跳跃指针类型的大小:

指针p + n 跳跃了(指针的类型大小)*4个字节。

画图理解:

 

总结: p++ 的概念是在 p 当前地址的基础上 ,自增 p 对应类型的大小, 也就是说 p = p+ 1*(sizeof(类型))

 指针自减:

先有一个问题:让用户输入一个字符串,然后反向输出,注意:不能改变原来的字符串! 如: "12345" 逆转成 "54321" 输出。代码实现如下:

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

int main(void) {
	char input[128];
	int len;
	char tmp;
	scanf_s("%s", input, 128);
	printf("%s逆转后:",input);
	len = strlen(input);
	//方法 1 交换
	for( int i=0; i<len/2; i++){
		tmp = input[i];
		input[i] = input[len-i-1];
		input[len-i-1] = tmp;
	}
	for(int i=0; i<len; i++){
		printf("%c", input[i]);
    }
    printf("\n%s\n", input);
	return 0;
}

运行结果:

 

 这个结果发现,原来字符串已经该变了,虽然实现了逆转,但是不符合题目要求。这个不是通过指针实现的,是还没学习指针前的做法,现在学了指针,用指针试试:

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

int main(void) {
	char input[128];
	int len;
	char tmp;
	scanf_s("%s", input, 128);
	printf("%s逆转后:",input);
	len = strlen(input);
    //第二种方法
	char* p = &input[len - 1];
	for (int i = 0; i < len; i++) {
		printf("%c", *p--);
	}
	printf("\n");
	for(int i=0; i<len; i++){
		printf("%c", input[i]);
    }
	return 0;
}

运行结果:

 

 这个就是倒序打印,没什么算法思想在里面,在这里我要说一点就是代码:*p--或者*p++,这个是先解引用,p再减减,或者再加加。如果想让p先减减或者先加加再解引用,代码这样写:

*(--p)或者*(++p)

写成这样:

*(p--)或者*(p++) ,这样等价于还是先解引用再减减或者加加。

指针与整数之间的加减运算:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main(void) {
	int ages[] = { 20,18,19,24,23,28,30,38, 35, 32 };
	int len = sizeof(ages) / sizeof(ages[0]);
	int* p = ages;
	printf("第 7 个美女的年龄: %d\n", *(p + 6));//30
	printf("*p+6 = : %d\n", *p + 6);//26
	printf("第 3 个美女的年龄: %d\n", *(p + 2));//19
	int* p1 = &ages[4];
	printf("相对于第 5 个美女,她的前一位的年龄: %d\n", *(p1 - 1));//24
	printf("相对于第 5 个美女,她的前三位的年龄: %d\n", *(p1 - 3));//18
	return 0;
}

 运行结果:

其实指针与整数的加法减法我们已经很熟悉了,就是在原来基础位置偏移 n*(指针类型的大小) ,但是这里注意第二句代码,它是先解引用再加6,所以得到的结果是26。和先加6再解引用是完全不同的。

总结:

指针与整数的运算,指针加减数字表示的意义是指针在数组中位置的移动;

对于整数部分而言,它代表的是一个元素,对于不同的数据类型,其数组的元素占
用的字节是不一样的,
比如指针 + 1,并不是在指针地址的基础之上加 1 个地址,而是在这个指针地址的
基础上加 1 个元素占用的字节数:
 如果指针的类型是 char*,那么这个时候 1 代表 1 个字节地址;
如果指针的类型是 int*,那么这个时候 1 代表 4 个字节地址;
 如果指针的类型是 float*,那么这个时候 1 代表 4 个字节地址;
如果指针的类型是 double*,那么这个时候 1 代表 8 个字节地址。
通用公式:
数据类型 *p;
p + n 实际指向的地址: p 基地址 + n * sizeof( 数据类型 )
p - n 实际指向的地址: p 基地址 - n * sizeof( 数据类型 )
比如:
1 )对于 int 类型,比如 p 指向 0x0061FF14 ,则:
p+1 实际指向的是 0x0061FF18 ,与 p 指向的内存地址相差 4 个字节;
p+2 实际指向的是 0x0061FF1C ,与 p 指向的内存地址相差 8 个字节
(2)对于 char 类型,比如 p 指向 0x0061FF28 ,则:
p+1 实际指向的是 0x0061FF29 ,与 p 指向的内存地址相差 1 个字节;
p+1 实际指向的是 0x0061FF2A ,与 p 指向的内存地址相差 2 个字节;

 5、指针与指针之间的减法运算:

在讲这个知识点之前,我先补充一句,指针与指针之间是没有加法运算的,虽然能做,但是没有任何意义,所以我们认为不能做加法运算。只有减法运算!

(1)使用“指针-指针”的方式计算整数数组元素的偏移值;
 

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

int main(void) {
	int ages[10] = { 20,18,19,24,23,28,30,38, 35, 32 };
	int ages1[4] = { 18, 19, 20, 22 };
	int len = sizeof(ages) / sizeof(ages[0]);
	int* martin = ages + 6;
	int* rock = ages + 9;
	printf("rock - martin = %d\n", rock - martin);
	printf("martin - rock = %d\n", martin - rock);
	martin = ages + 6;
	rock = ages1 + 3;
	printf("martin: %p rock: %p rock-martin: %d\n", martin, rock, rock - martin);
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果:

从运行结果我们可以断定, 指针的减法是指针之间的元素个数,从小的位置算起,遵循左闭右开区间,即最后一个元素不算!但是后面那个结果13是怎么得来的呢?两个地址相减得到16进制数0X34,即十进制52,除以每个元素大小四个字节刚好等于13。但是这个没有意义。我们算出这样的结果没有意义。指针的减法肯定是要对同一数组做减法才有意义!

总结:
1 )指针和指针可以做减法操作,但不适合做加法运算;
(2)指针和指针做减法适用的场合:两个指针都指向同一个数组, 相减结果为两个指针之
间的元素数目,遵循左闭右开原则 ,而不是两个指针之间相差的字节数。
比如:
int int_array[4] = {12, 34, 56, 78};
int *p_int1 = &int_array[0];
int *p_int2 = &int_array[3];
p_int2 - p_int1 的结果为 3 ,即是两个之间之间的元素数目为 3 个。
如果两个指针不是指向同一个数组,它们相减就没有意义。记住这句话!!
(3) 不同类型的指针不允许相减 ,比如
char *p1;
int *p2;
p2-p1 是没有意义的。而且现在在新版本VS编译器编译都通不过。
今天的内容就学到这里,希望慢慢消化一下。

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