【c语言】指针初阶【上】

1.指针是什么？

指针是什么?

指针理解的两个要点：

1.指针是内存中一个最小单元的编号，也就是地址。（就像是一栋楼房里，每一间房都有一个门牌号）。

2.平时口语中说的指针，通常指的是指针变量，是用来存放内存地址的变量。

总结：

指针就是地址，口语中说的指针通常指的是指针变量。

那我们就可以这么理解：  

指针变量：

我们可以通过&（取地址操作符）取出变量的起始地址，把地址存放到一个变量中，那么这个变量就被称之为指针变量。（如下是一个简单的示例）

#include <stdio.h>
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。
    //a变量占用4个字节的空间，这里是将a的4个字节的第一个字节的地址存放在p变量
中，p就是一个之指针变量。
 return 0;
}

总结：

指针变量就是用来存放地址的变量。（存放在指针中的值都被当成地址处理）

那这里的问题是：

一个小的单元到底是多大?

如何编址？

经过仔细的计算和权衡我们发现一个字节给一个对应的地址是比较合适的。

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时候产生高电平（高电压）和低电平（低电压），就是1或者0，那么32根地址线产生的地址就会是：

00000000  00000000  00000000  00000000

00000000  00000000  00000000  00000001

...

 11111111   11111111     11111111      11111111

这里有2的32次方个地址。

每个地址标识一个字节，那么我们就可以给4GB的空间进行编址。（2^32bite==2^32/1024KB==2^32/1024/1024MB==2^32/1024/1024/1024GB==4GB)

这里我们就明白：

· 在32位的机器上，地址是32个0或者1组成的二进制序列，那地址就得用4个字节得空间来存储，所以一个指针变量得大小就应该是4个字节。

·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：

指针是用来存放地址的，地址是唯一标识一块地址空间的。

指针的大小在32位机器上是4个字节，在64位机器上是8个字节。

2.指针和指针类型

这里我们讨论一下：指针的类型

我们都知道，变量有不同的类型，整型，浮点型等。那指针有没有类型呢？

准确的说，有的。

当有这样的代码：

int num=20;
p=#

要将&num保存到p中，我们知道p就是一个指针变量，那它的类型是怎样的呢？

我们给指针变量相应的类型：

char  *pc = NULL;
int   *pi = NULL;
short *ps = NULL;
long  *pl = NULL;
float *pf = NULL;
double *pd = NULL;

这里可以看到，指针定义的方式是：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。

那指针类型的意义是什么？

2.1 指针+-整数

#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;
}

总结：

指针的类型决定了指针向前或向后走一步有多大（距离）。

2.2 指针的解引用

#include <stdio.h>
int main()
{
 int n = 0x11223344;
 char *pc = (char *)&n;
 int *pi = &n;
 *pc = 0;   //重点在调试的过程中观察内存的变化。
 *pi = 0;   //重点在调试的过程中观察内存的变化。
 return 0;
}

我们可以看这段代码运行起来后，内存中n的变化，首先注释掉int型指针以及相关操作，可以看到：char类型的指针变量一次只能修改一个字节的内容。

而当我们用int型指针操作的时候：

可以看到，通过int型指针的解引用，一下子修改了4个字节的内容。

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，int*的指针解引用就能访问四个字节。

3. 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）。

3.1 野指针成因

1.指针未初始化

#include<stdio.h>
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

#include<stdio.h>
int main()
{
  int arr[10]={0};
  int *p=arr;
  int i=0;
  for(i=0;i<=11;i++)
  {  
     *(p+i) = i;//当指针指向的范围超出数组arr的范围时，p就是野指针
   }
   return 0;
}

3.指针指向的空间释放

3.2 如何规避野指针

1.指针初始化

2.小心指针越界

3.指针指向空间释放后，要及时置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

#include<stdio.h>
int main()
{
  int *p = NULL;
  //...
  int a = 10;
  p = &a;
  if(p != NULL)
   {
      *p = 20;
   }
   return 0;
}