「C语言回顾之旅」第一篇：指针详解

说明：

    最近学校课程开设了《数据结构》的课程，无疑，数据结构的重要性在IT生涯的进阶路上是不可置疑的，也常说，数据结构是专业性与非专业性的分界线。所以无论以后走的是什么方向，毕竟是读计算机专业的，所以必须学好数据结构的。虽然目前我给自己定的方向是走运维／系统架构方向的，可有句话说得好，不懂开发的运维注定会被淘汰，在IT这一行，要让自己变得更加强大。最近也一直在学Python，感觉还不错，学数据结构相信对自己也肯定有好处的，对一些较为底层的知识有些了解和理解，这样才能走得更远！

    无疑C语言就很重要了，而在C语言当中，数组／指针／结构体／链表等这些都是非常重要的，所以根据往前自己的学习经验，需要把C语言中的指针之后等更深入的知识好好再回顾和总结一遍，为学好数据结构打下坚实的基础吧！

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一.指针变量

1.定义指针变量

·变量的指针包含两方面信息：指向变量的地址和指向存储单元的数据类型；

·定义指针变量需要指定基类型，方法如下：

·基类型说明存储单元的数据类型，指针的值即是所指向变量的地址；

·注意下面的一个赋值为非法的：

·基于内存的地址编址可知，内存的值是无符号整型；

·为指针变量赋初值时注意是否有乱指的情况（即指向程序不授权的地址，会出错），会有下面三种情况：

·可看下面一个非法的示范：

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2.引用指针变量

·两个重要的符号：

·常用的三种指针引用：

（1）对指针变量赋值

（2）引用指针变量指向的值

（3）直接引用

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3.指针变量作用之一：作函数参数

·编写一个交换两数值的程序，用指针实现，代码如下：

a.main函数代码如下：

b.swap函数代码如下：

·编译，链接与执行：

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二.指针与数组

1.数组元素的指针

·所谓数组元素的指针就是数组元素的地址；

·数组的引用有下标法和指针法，在编译时，最终数组引用的实现都是通过指针实现的；

·数组名实际为一地址常量（指针常量），指向数组的第一个元素，该地址值不可改变；

·可以以指针的操作方式来引用数组中的元素；

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2.通过指针运算引用数组元素

·只讨论加减：

·a[3]中，[ ]实际是取址运算符，等价于：*(a+3)；

·通过指针运算操作，编写一个遍历数组的程序：

a.代码如下：

b.执行过程：

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3.数组名作函数参数

·显然与指针变量作函数参数是一致的，只是换个写法，即在定义或调用函数时，下面的功能是一致的：

a.创建函数时形式不一样，实际传递的还是指针：

b.引用函数时，放入的都是指针：

·原理为：在编译时，最终数组引用的实现都是通过指针实现的；

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4.指针与多维数组

--多维数组元素的指针

·创建一个如下的二维数组进行分析：

·只从文字数字上看，二维数组与指针的关系会比较抽象，可用下面的示意图形象化：

·作如下重要说明：

a.二维数组名实则是一个指针变量，包含了指向的存储单元和数据类型；

b.二维数组名指针变量指向的数据类型为：一维数组名，即指针变量；

c.所以二维数组名应为多重指针，即指向指针的指针；

d.前面说[ ]实则为取址运算符，则a[1]，即为对多重指针a作运算：*(a+1)，从而得到多重指针a指向的第2个指针变量；

e.*(a+1)或者说a[1]实则就是普通的一维数组名，也是一个指针，因此一维数组是如何处理的，即可对其作相应处理；

f.**(a+1)或者a[1][0]，在这里就是对应的值3；

g.无论中间的指针指向如何复杂，根据数组的特性，最终的元素（在这里是数值），在内存中的存储空间是连续的。

--指向多维数组元素的指针变量

·根据一维数组和二维数组的特性，定义指向多维数组的指针变量时，有如下的两种方式：

a.定义二维数组指针所指向的一维数组指针变量，与前面指针变量指向一维数组是类似的；

b.定义指向二维数组名的二维数组指针变量，下面重点讨论；

·编写程序，通过指向二维数组的多重指针变量的运算来遍历二维数组：

a.代码如下：

b.执行过程如下：

·注意的是不能对p执行“(*p)++”操作，*p表示一个指针变量，值为地址常量，执行(*p)++，即要改变地址常量，这是非法的；

·可以执行p++操作，因为改变的只是变量p的值，即相当于重新给p赋值；

·一个有趣的现象如下：

a.在上面代码中添加如下一行代码：

b.会多出如下输出：

·虽然*p表示的是第一个一维数组，最多应该只有2个元素，而上面输出的是第二个一维数组的第二个元素；

·由此也可以知道数组元素的在内存中的连续性，以及对多重指针p执行操作时对取值的影响；

--用指向一维数组的指针作函数参数

·实则可以用指向一维数组元素和指向一维数组的指针作函数参数，注意二者的不同，这里只讨论前者；

·编写一个程序，用指向一维数组的指针变量作函数参数，遍历多维数组：

a.main函数代码如下：

b.fun函数代码如下：

c.执行过程如下：

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三.指针与字符串

1.字符串引用方式

·字符串实则是用数组存放，因此有两种方式可以引用字符串；

--常规方式：通过格式声明%s引用

·编写一个程序，通过％s引用字符串：

a.代码如下：

b.执行过程如下：

·通过％s可以输出字符串是因为：string代表字符串的首地址，即string数组的首地址，且后面默认添加'\0'标记；

--字符指针变量方式

·编写一个程序，通过指针变量实现上面的功能：

·原理为把字符串首地址赋给string，string不断指向字符串中的每一个字符，直到指向字符串末尾标记“\0”结束输出；

·根据上面分析，下面三种方法功能一致：

·因为数组最终通过指针实现，上面三种方法实则一致；

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2.字符指针作函数参数

·这与前面的一维数组遍历实则是一致的，无非就是对指针的引用，不再涉及；

·需要注意的是：字符数组（字符串）可以通过批量方式赋值（在初始化时才行），但数值型的数组则不可以；

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3.指针与字符串的注意事项

--字符数组与字符串变量区分

·字符数组存放每一个字符，字符串变量只是存放一个地址；

--关于赋值方式

·可以对字符指针变量赋值，但不能对数组名赋值，以下赋值方式是非法的：

·非法赋值原因在于，在定义一维数组str时，数组名str已经为一地址常量，因此往后再对其赋值是非法的；

·但下面的初始化是可以的：

·其它初始化方式上面已有提及，不再讨论；

--关于存储单元

·对数组分配若干个存储单元以存放不同元素，对字符指针变量则分配1个存储单元，大小可实际编译器；

·判断指针变量大小，可先定义指针变量，再用sizeof或strlen（不包括'\0'）即可；

--关于值是否可变

·可看下面的例子分析：

·关于此内容，可用相关Python中的知识进行理解；

小结：

    数组和字符指针变量最终在实现上还是有所区别的，数组会创建每一个变量，因此数组元素的值是可变的（对变量再进行赋值），有数组时通过指针操作实则是操作数组中的每一个变量，这些变量被赋值为字符常量；指针直接指向字符串某个字符，中间并没有变量，由于字符串常量都不可改变的，因此不能通过此方式修改字符串。