【C】指针详解(一篇文章带你玩转指针)

简介: 很多人学习C语言都在为指针头疼,今天一篇文章带你玩转指针。

很多人学习C语言都在为指针头疼,今天一篇文章带你玩转指针。


指针是什么?

在计算机科学中,指针(Pointer)是编程语言中的一个对象,利用地址,它的值直接指向(points to)存在电脑存储器中另一个地方的值。由于通过地址能找到所需的变量单元,可以说,地址指向该变量单元。因此,将地址形象化的称为“指针”。意思是通过它能找到以它为地址的内存单元。

我们前辈综合考虑,将一个内存单元的大小定义为一个字节。

每一个内存单元都对应一个编号,我们通过这个编号就可以找到这块内存,那么编号是怎么产生的呢?

编号是有电子信号产生的,我们32位机器下就有32根地址线,64位机器下就有64根地址线,我们以32位机器举例,每一根地址线能产生0/1二进制数字,所以32根地址线就有2的32次方种编号,也就是2的32次方个字节的内存,4个GB的内存。而要将这32个比特位存储起来,就需要4个字节的内存,所以在32位机器下,不管什么指针大小都是4个字节。以此类推,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。

总结一下:

指针是用来存放地址的,地址是唯一标示一块地址空间的。

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

指针是有类型的,整型数据的地址要放到整型指针中,字符的地址要放到字符指针中。那么都有哪些指针类型呢?

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在这里我们可以看到定义一个指针的方法就是

类型名* 名称


指针的大小在相同的平台下都是相同的,那么指针类型有什么用呢?


指针加减整数

代码演示:

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

运行结果:

b1e894e33d634b7d9bebabcc12b68b73.png


这里的地址都是16进制表示的,我们可以看到pc加一跳过了1个字节,pi加一跳过了4个字节,所以指针类型就决定了指针加减整数跳过的字节数。

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

解引用就是通用过指针来访问指向的内容,只需要在指针变量前加*就可以了。

代码演示:

#include <stdio.h>
int main()
{
   int n = 0x11223344;
   char *pc = (char *)&n;
   int *pi = &n;
   *pc = 0;   
   *pi = 0;   
   return 0;
}

当执行完*pc = 0后,n变为了

62f2d2373f9a47aeb589f19e4cab6a16.png

ee512524b835434b86a96c657a81600d.png

我们可以看到不同的指针类型解引用访问的字节数也是不相同的。

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(能操作几个字节)。 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。


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)指针变量在定义时如果未初始化,其值是随机的,指针变量的值是别的变量的地址,意味着指针指向了一个地址是不确定的变量,此时去解引用就是去访问了一个不确定的地址,所以结果是不可知的。

野指针非常的危险,它指向了不确定的空间,会非法的访问内存。


野指针的成因

1.指针未初始化

2.指针的越界访问

3.指针指向的空间被释放


如何规避野指针

  1. 指针初始化(不确定的先初始化为NULL)
  2. 小心指针越界
  3. 指针指向空间释放即使置NULL
  4. 指针使用之前检查有效性


指针和数组的关系


数组名是什么?

我们看下面代码

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

运行结果:437258ba3aa04d76892c5e8884cb1226.png


我们可以看到,数组名就是首元素的地址。那么我们就可以讲数组名放到一个指针中,就可以通过这个指针来访问这个数组。

例如:

#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))// 这里的*(p+i)==p[i]
   }
   return 0;
}

二级指针


二级指针是什么?

指针变量也是变量,是变量就有地址,二级指针就是来存放指针变量的地址的。

1ee8ac55c1df473cac87f0c1f5db4b33.jpg

二级指针的运算

66f3b45cbf094a3286a8ff5807f7b533.png

这里的ppa就是一个二级指针。

*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 .

**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 .


字符指针

字符指针是char*,我们一般是用它来存放字符的地址的。但是还有一种用法:

int main()
{
    char* pstr = "hello bit.";//这里是把一个字符串放到pstr指针变量里了吗?
    printf("%s\n", pstr);
    return 0;
}

这里是将这个字符串的首字符的地址放到pstr中去了。

我们看下面的一段代码:

#include <stdio.h>
int main()
{
  char str1[] = "hello world.";
  char str2[] = "hello world.";
  char* str3 = "hello world.";
  char* str4 = "hello world.";
  if (str1 == str2)
    printf("str1 and str2 are same\n");
  else
    printf("str1 and str2 are not same\n");
  if (str3 == str4)
    printf("str3 and str4 are same\n");
  else
    printf("str3 and str4 are not same\n");
  return 0;
}

我们先来分析一下,我们开辟了两个数组,这两个数组中存放的内容是一样的,但是这两个数组的地址肯定不一样,所以第一个肯定是not same,后面的指针变量,指向的都是"hello world."的首元素h的地址,所以他俩肯定一样的,所以第二个肯定是same。我们来看一下结果:

6fea5019dd954bae887dc5ba467cdff2.png

果然,答案和我们想的一样。


指针数组和数组指针


指针数组

指针数组顾名思义,肯定是一个数组,但是数组里面的每个元素都是指针,例如:


int* arr1[10]; //整形指针的数组

char *arr2[4]; //一级字符指针的数组

char **arr3[5];//二级字符指针的数组


我们这里可以利用指针数组模拟一个二维数组:

#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* Arr[] = { arr1,arr2,arr3 };
  return 0;
}

这里的Arr就类似于一个二维数组,但是二维数组的数据是连续存放的,这里的arr1,与arr2是不连续的。


数组名和&数组名

我们先看下面一段代码:

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

运行结果:

c63813bb84fc493f86f8b525e9a82af8.png

在这里我们可以看到,数组名和&数组名表示的地址相同,都是首元素的地址,但是数组名加一跳过的是一个该元素类型的大小,而&数组名跳过的是整个数组的大小,这就是他们的区别。


数组指针

数组指针顾名思义就是指针了。它指向的是整个数组,存放的是数组的地址。


int (p2)[10];(p2就是一个数组指针)
[]的优先级要高于
号的,所以必须加上()来保证p先和结合。
p先和
结合,说明p是一个指针变量,然后指着指向的是一个大小为10个整型的数组。所以p是一个

指针,指向一个数组,叫数组指针。


数组指针的使用

数组指针一般使用与二维数组传参的时候,例如:

#include <stdio.h>
void print(int(*p)[5], int x, int y) //这里的int(*p)[5] 也可以写成int p[][5]
{
  for (int i = 0; i < x; i++)
  {
    for (int j = 0; j < y; j++)
    {
      printf("%d ", p[i][j]);
    }
    printf("\n");
  }
}
int main()
{
  int arr[3][5] = { 0 };
  print(arr,3,5);
  return 0;
}

我们这里传参传的是arr,arr是一个二维数组,首元素就是一个int [5]的一个数组,它的地址就需要用数组指针来接收。


函数指针和函数指针数组


函数指针

函数指针也是一个指针,它是指向函数的,函数也是有地址的,函数指针就是来存放函数的地址的。

我们看下面一段代码:


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

运行结果:

1e7f7c41e0d54797830a36061630d184.png

我们可以看到函数名和&函数名都是该函数的地址。

那么函数指针该怎么表达呢?


void (pfun1) ();
pfun1先和
结合,说明pfun1是指针,指针指向的是一个函数,指向的函数无参数,返回值类型为void。


我们只要知道了函数的返回类型,以及参数,就可以创建函数指针了。


函数指针数组

要把函数的地址存到一个数组中,那这个数组就叫函数指针数组,那函数指针的数组如何定义呢?


int (parr1[10]])();
parr1 先和 [] 结合,说明parr1是数组,数组的内容是什么呢? 是 int (
)() 类型的

函数指针。


函数指针的用途:转移表


今天的分享就到这里了,感谢大家的关注和支持!

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