初阶指针(详解)

简介: 初阶指针(详解)

前言

前边我们已经简单了解过了指针这一概念,现在我们对指针的初阶使用进行详细讲解,使大家能更好的了解指针。


一   指针是什么

在计算机科学·中,指针是编程语言中的一个对象,利用地址,它的值直接指向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,将地址形象的称为指针。意思是通过它能找到以它为地址的内存单元。

指针是一个变量,用于存放内存单元的地址(编号)

代码演示:

#include<stdio.h>
int main()
{
  int a = 8;//创建变量a内存储开配一个整形空间存放a的数据
  int* p = &a;//p是指针变量,int* 是类型名,使用&(取地址符)a把变量a的地址存放到指针变量p中
  return 0;
}

通过调试我们也可以发现p中存放的数据就是a的地址,*是解引用操作符,那么*p就是取出p中地址对应的数据。

每个单元都有自己对应的编号,那么问题来了,一个单元是多大的内存?(上文图示中也可以看出每个单元是一个字节的大小

计算机又是如何编址的?

以32位机器为例,假设计算机中存在32根地址线,每根地址线可以发出一个信号(正电/负电),即0和1。

那么就会产生一下可能:

00000000 00000000 00000000 00000000

00000000 00000000 00000000 00000001

                     ……

11111111  11111111  11111111  11111111

总共可以产生2的32次方种个地址(电信号),每个地址标识一个内存单元(1byte),换算下来也就是4GB的空间进行编址。同样在64位机器中也是如此,可以自主计算。

讲到这里我们就明白:

32位机器上,地址是32个0和1组成的二进制序列,那么一个地址就要用到4个字节的空间来存储(1个字节等于8个二进制位),所以一个指针变量在32位机器中大小是4个字节。

那么64位机器中就是64根地址线,由64个0和1组成的二进制序列,那么一个地址就要用到8个字节的空间来存储,所以一个指针变量在64位机器中大小是8个字节。

总结

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位机器中是4个字节,在64位机器中是8个字节。

二   指针和指针类型

前边我们了解到,变量有自己的类型:整形,浮点型,字符型等,那么指针有没有变量类型呢?准确的来说:有的。

int a=8;
p=&a;

上述代码,将a的地址取出存放到p中,这里我们知道p是一个指针变量,那他的类型是什么呢?

指针变量的类型可以分为以下几种:

char*  p1=NULL;
int*   p2=NULL;
float* p3=NULL;
long*  p4=NULL;
double* p5=NULL;
short* p6=NULL;

通过上述代码我们可以看出,指针的定义方式是“type+*”,其实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。

那么指针类型的意义是什么呢?这里大家想必也会更加清楚了。

指针+-整数

int main()
{
  int n = 9;
  char* p1 = (char*)&n;
  int* p2 = &n;
  printf("%p\n", &n);     //0000007731CFF904
  printf("%p\n", p1);     //0000007731CFF904
  printf("%p\n", p1 + 1); //0000007731CFF905  
  printf("%p\n", p2);     //0000007731CFF904
  printf("%p\n", p2 + 1); //0000007731CFF908
  return 0;
}

通过这段码代码我们可以更直观的看到,char*类型的指针加1地址增加了1,而int*类型的指针加1之后地址增加了4。

总结:

指针的类型决定了指针向前或者向后走的距离有多大

指针的解引用

int main()
{
  int n = 0X11223344;
  char* p1 = (char*)&n;
  int* p2 = &n;
  *p1 = 0;
  *p2 = 0;
  return 0;
}

运行这段代码,通过调试我们观察n在内存中的变化。

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)。例如上图:char*的指针解引用就只能访问一个字节,而int*的指针解引用就能访问四个字节。

三   野指针

概念

野指针就是指针指向的位置是未知的(随机的,不确定的,没有明确的)

野指针的成因

1. 指针未初始化

int main()
{
  int* p;//局部变量指针未初始化,默认为随机值
  *p = 20;
  return 0;
}

2. 指针越界访问

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就变成了野指针
    *(p++) = i;
  }
  return 0;
}

3. 指针指向的空间被释放

动态内存开辟后续会讲,这里简单提一下。

如何规避野指针

1. 指针初始化

2. 注意指针越界

3. 指针指向空间释放及时置NULL

4. 指针使用之前检查有效性

 

四   指针运算

指针+-整数

上文以及做过讲解这里不再进行详讲

int main()
{
  float a[5];
  float* p;
  for (p = &a[0]; p < &a[5];)
  {
    *(p++) = 0;//进行操作时要注意操作符优先级,不确定可以使用括号确定操作顺序
  }
  return 0;
}

这里进行操作时需要注意操作符的优先级。

指针-指针

int main()
{
  int arr[5] = { 0 };
  printf("%d", &arr[4]-&arr[0]);//输出结果为4
  return 0;
}

为什么是4呢?

 

如上图所示,指向arr[0]的指针与指向arr[4]的指针之间有四个元素,它们进行相减得到的就是它们之间相差的元素个数(它们相差的结果存在正负)。

注意:指针-指针的前提是两个指针指向同一块空间。

指针的关系运算

我们知道地址是有大小的

指针的关系运算就是比较指针的大小

int main()
{
  float a[5];
  float* p;
  for (p = &a[5]; p > &a[0];)
  {
    *--p = 0;
  }
  return 0;
}

这段代码的作用就是将数组中5个元素初始化为0(从后往前)。

那么这样简化代码可以吗?

for (p = &a[4]; p >= &a[0]; p--)
  {
    *p = 0;
  }

这段代码会使p指向arr[0]前边的空间。

这段简化后的代码在大多数的编译器上都是可以顺利进行的,但是我们应该避免这样写,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。


总结

好了,本期指针初阶内容到此结束,下期会对指针的内容进行部分扩展补充,感谢阅读!

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