【C语言】指针篇——你必须要掌握的指针基础知识

番茄西红柿发布于2021-09-27 13:36 / 3058人阅读

摘要：一指针概述指针是个变量存放内存单元的地址编号。即存放指针变量的地址的指针二级指针指向的空间的值是一个一级指针。总结指针是语言非常重要的一部分内容繁多不易懂本文仅介绍了一些基本知识后续还会深入了解指针。

文章目录

前言
一、指针概述
二、野指针
- 形成野指针的原因
- 如何规避野指针
三、指针的基本运算
- 指针+- 整数
- 指针-指针
四、指针和数组
五、指针数组
总结

前言

指针是C语言的重点和难点，熟练的掌握指针能够更好的理解计算的存储方式，同时简化代码，增强程序的效率。

一、指针概述

指针是个变量，存放内存单元的地址（编号）。

指针的创建

在定义指针变量的时候，在变量前面加上’ * '，代表这个变量是一个指针，再往前面加上一个类型名，就代表指针的类型，称为XX指针。

指针的初始化：

使用&（取地址操作符）可以获得变量的地址，将其赋值给已经定义好的指针变量，需要它们的类型相同，类型不同的时候可以使用强制转换。
如果暂时不知道需要存放什么地址的时候，可以先让它指向NULL（(void*)0），NULL本质就是0，0这个地址是不允许存储的。

#include int main(){	int a = 10;//在内存中开辟一块空间	int *p = &a;//这里我们对变量a，取出它的地址，可以使用&操作符。				//将a的地址存放在p变量中，p就是一个指针变量。	return 0;}

指针的大小

指针可以是不同的类型，char*、int*、float*、double*、long*等我们熟知的类型，那指针在内存中占多大的空间呢？

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是产生一个电信号正电/负电（1或者0）
那么32根地址线产生的地址就会是：

00000000 00000000 00000000 00000000
……
111111111 111111111 111111111 111111111
共有2³²个地址，每一个地址能指向一个内存单元（一字节），那么有2³²个内存单元。

我们知道一个内存单元的大小为一字节，一根地址线是32位01组成的，那么要存放指针（地址），也就需要32个bit，也即4字节。所以在32位平台下不论是什么类型的指针都是4个字节。

同理，在64位平台下有64根地址线，每个地址是64位，所以需要8个字节。

如何使用指针

使用’ * '操作符对指针进行解引用，可以获取到指针指向空间的值
我们来运行下方代码。

#include int main(){	int n = 0x11223344;	char* pc = (char*)&n;//将n的地址（指针）强制转换成char* 类型	int* pi = &n;	*pc = 0;//改变它指向空间的值	*pi = 0;	return 0;}

我们开始调试代码，查看n的内存，最左边是地址，右边是以16进制显示内存里存放的数据，而n也是以16进制存进去的，两个16进制代表一个字节，如下图：

当执行完语句 *pc=0;

因为pc指向的是char* 类型，只能访问一个字节，所以只能修改一个字节。
再执行*pi = 0;

此时n的内存数据全部变成了0，说明int*类型的指针可以访问4个字节。

总结：
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。

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 。
即存放指针变量的地址的指针，二级指针指向的空间的值是一个一级指针。

int main(){	int a = 20;	int* p = &a;	int** pp = &p;	printf("%d/n", *p);//解引用即可拿到指针指向空间里面的值	printf("%d/n", *p); //对二级指针，需要两次解引用才能拿到最开始的值	return 0;}

二、野指针

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）。

形成野指针的原因

指针未初始化

#include int main(){	int *p;//局部变量指针未初始化，默认为随机值	*p = 20;//往一个随机的地址（不属于本程序的空间）里面放入数据，是不允许的	return 0;}

指针越界访问
指针想要访问不属于本程序的空间，造成越界访问，程序出错，在使用数组的时候最容易发生。

#include 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
当动态开辟的内存被释放后，此时的指针就属于野指针，它指向的位置它不能正常访问。关于动态内存分配，后续会细讲。

int main(){	//开辟一个整形空间	int* p = (int*)malloc(sizeof(int));	//释放该空间	free(p);	//此时p即为野指针，因为它指向的空间已经无法访问，一般需要将其置空	//将其指向空指针，防止后续调用出错	p = NULL;	return 0;}

如何规避野指针

指针初始化
小心指针越界
指针指向空间释放即使置NULL
指针使用之前检查有效性

三、指针的基本运算

关于指针的运算一般有两个，指针+指针，语义是合法，但没有意义。

指针± 整数
指针-指针

指针± 整数

对int和char类型的指针分别进行+1操作，%p以16进制打印

int main(){	int n = 10;	char* pc = (char*)&n;//将n的地址（指针）强制转换成char* 类型	int* pi = &n;	printf("&n：    %p/n", &n);	printf("pc：    %p/n", pc);	printf("pc + 1：%p/n", pc + 1);	printf("pi：    %p/n", pi);	printf("pi + 1：%p/n", pi + 1);	return 0;}

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-指针

int main(){	int arr[10] = { 0 };	//取出数组第一个元素和最后一个元素的地址	int* start = arr;	int* end = &arr[9];	printf("%d/n", end - start);	return 0;}

总结：
指针-指针等于它们之间相差的类型数据的个数。即本例的第10个元素和第1个元素之间相差9。

四、指针和数组

一起来看一下数组名是什么

#include 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。也是一个指针

那么我们就可以用一个指针来代替数组名，如下代码：

int main(){	int arr[10] = { 0 };	int* p = arr;	int i = 0;	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//计算数组元素个数	//对数组赋值	for (i = 0; i < sz; i++)	{		*(p + i) = i;	}	//打印数组数据	for (i = 0; i < sz; i++)	{		printf("%d ", *(p + i));	}	return 0;}

注意：
数组名在下面两种情况下不是首元素的地址

sizeof(数组名) - 这里的数组名不是首元素的地址，是表示整个数组的，这里计算的是整个数组的大小，单位还是字节
&数组名 - 这里的数组名不是首元素的地址，是表示整个数组的，拿到的是整个数组的地址

int main(){	int arr[10] = { 0 };	int sz = sizeof(arr);	printf("sizeof(arr)计算的是整个数组的大小：%d/n", sz);	printf("数组首地址：      %p/n", arr);	printf("数组首元素地址：  %p/n", &arr[0]);	printf("数组的地址：      %p/n", &arr);	printf("数组首地址+1：    %p/n", arr + 1);	printf("数组首元素地址+1：%p/n", &arr[0] + 1);	printf("数组的地址+1：    %p/n", &arr + 1);	//数组名确实是首元素的地址	//但是有2个例外：	//1. sizeof(数组名)  - 这里的数组名不是首元素的地址，是表示整个数组的，这里计算的是整个数组的大小，单位还是字节	//2. &数组名 - 这里的数组名不是首元素的地址，是表示整个数组的，拿到的是整个数组的地址	//	return 0;}

五、指针数组

存放指针的数组。

int main(){	int a = 1;	int b = 2;	int c = 3;	int* arr[10] = { &a,&b,&c };	for (int i = 0; i < 3 ; i++)	{		printf("%d ", *(arr[i]));	}	return 0;}

总结

指针是C语言非常重要的一部分，内容繁多不易懂，本文仅介绍了一些基本知识，后续还会深入了解指针。

希望能对大家学习指针有所帮助！

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