4、C语言面试笔试--内存操作-指针

1、指针变量

1.1 基本概念

与普通变量不同，指针定义时的数据类型并不是指针变量本身的数据类型，而是其所指目标数据的数据类型，称之为基类型。指针初始化的一般形式如下：

 数据类型  * 指针名=初始地址值；

其中指针变量名前的仅仅是一个说明符，表示其后的名称是一个指针变量名。这里的并没有访问指针目标的含义。
有关指针的注意事项如下：
在定义指针变量后系统为该指针变量分配一个地址大小的存储单元，指针变量中存放的是地址值。特别注意，无论指针变量的基类型是何种数据类型，占用的内存大小都是相同的，例如“char *p1;double *p2”，在32位系统中有sizeof（p1）=sizeof（p2）=4，即p1和p2两个指针变量均占用4个字节。

尽管任何指针变量中存放的都是地址值，但一个指针变量只能存放相同基类型的数据地址。

一个指针变量本身占用的空间很小，但可以指向一整块很大的连续控件，这个一整块的连续控件通常是采用动态分配函数malloc分配，存放在堆空间中。

指针和地址有什么区别？指针意味着已经有一个指针变量存在，其值是一个地址，指针变量本身也有地址，而地址本身并不代表任何变量存在，地址仅表示内存空间的一个位置。

1.2 指针运算

指针与整数的加减：p±n 以该地址量为基点的其阿芳或后方的第n个数据的地址。例如，对于基类型为type的指针p，p±n的结果是地址值p±n*sizeof(type)，其中sizeof（type）称之为步长，显然步长是与指针变量的基类型有关。
指针++和–：++代表运算后指向下一个数据的位置，指针–代表运算后指向上一个数据的位置，运算后指针地址值的变化量取决于滋镇的基类型。
两个指针相减：并非他们的两个地址值直接做减法运算，而是两指针所指地址之间的数据个数。
NULL（与0等效）：一旦某个指针赋值为NULL，就将该指针值设置为0，表示真真变量没有意义，就不能再存储数据，如int *p=NULL, *p=10，是错误的。

也就是说我们一定要记住，指针运算指的是针对指针的基类型进行的运算，而不是地址的加加减减

野指针：一个指针变量的值（地址值）为垃圾值的指针变量称之为野指针；
产生野指针的原因及其解决办法如下：
指针变量定义时没有被初始化，解决办法是在定义指针时初始化，可以是具体的地址值，也可以是NULL。
指针p被free或者delete之后没有置为NULL，后面又去使用。解决办法就是释放指针指向的内存空间，然后将指针指向NULL。
指针操作超越了所指变量的作用域，解决办法是在所指变量的作用域结束之前释放掉变量的纸质空间，并让指针指向NULL。

1.3 面试题

以下程序的输出是（）

int *pint=0;
pint+=6;
printf("%d\n"，pint);

答案：24
首先题中在定义指针的时候p=0，也就是相当于p=NULL.
其次，+6，其实也就是相当于+6*sizeof(pint)；所以输出的地址值是24
以下程序的输出结果是什么？

#include 
void main()
{
	int*p1,*p2;
	int value;
	p1=(int *)0x500;
	p2=(int *)0x508;
	value=p2-p1;
	printf("%d\n",value);
}

输出结果是2
解析:8/4=2

以下程序执行会输出什么？

#include
int main()
{
	char *p="Linux";
	printf("[%c]",*p++);
	printf("[%c]",*p);
	return 0;


}

请问执行Test函数会有什么样的结果？
#include
#include 
#include 

void test (void)
{
	char *str=(char*)malloc(100);
	strcpy(str,"hello");
	free(str);
	if(str!=NULL)
	{
		strcpy(str,"world");
		printf(str);
	}
}

void main()
{
	test();



}

因为执行free（str）语句后，str会成为野指针，其中地址值是不为NULL的垃圾地址，将world字符串存放在垃圾地址空间中，后果难以预料，非常危险。

2、 常量和常量指针

2.1 字面常量和符号常量

常量分为字面常量和符号常量。字面常量只能引用不能修改，字面常量通常保存在静态数据区，由p指针指向它，不能通过p指针修改该常量。

char *p="abc"；

像上面这种写法，在C语言中是在太多了，只能由p指针指向它，不能通过p指针修改该常量。
其中“abc”为常量，程序员最好采用const char *p="abc"定义。这样在后面执行 *p='x’就会发生错误，也能一眼找到原因。
另外，如果p指向的常量字符串不是通过malloc函数分配的，执行free§，会导致程序崩溃。

使用const定义，const的意思是“一个不能被改变的变量”
注意对于define只是替换语句，不是指令，所以没有；分号，但是，const是指令，所以有；分号。
const常量有数据类型，而宏常量没有数据类型。

可以把const常量的地址赋给指针变量，例如：const int i=10;int *p=&i ;
C中默认这种隐式转换，但是在C++中，“cannot convert from ‘const int *’ to ‘int *’”编译错误，需要采用强制转换，即 int *p=(int *)&i ;

2.2 const指针常量

3类：常量指针、常量指针变量、指针变量

2.2.1 常量指针

在定义指针时用const关键字进行修饰，称为const指针常量。

const char *p

用const修饰 * 时称为常量指针，这样就不能通过该指针变量修改指向的内容。

2.2.2 常量指针变量

在C++中还可以用const修饰指针变量名，称之为常量指针变量。
char *const p;
表示指针p是一个常量指针变量，p的值不能再法神改变，所以必须初始化，一旦初始化，p不能指向其他数据，但可以通过指针p修改所指的内容。

 #include
#include 
#include 
int main()
{
	int a=10;
int *p=&a;
int * const q=p;
*q=56;

printf("shuchu %d",*p);
printf("chuchu %d",*q);
}

解释：也就是常量指针变量是在指针的前面加上const，这样，这个指针变量其实也就是初始值代表的指针变量，所以更改这个指针变量的内容，也会导致赋予的指针变量的内容改变。

2.2.3 指针常量

指针变量即为常量指针，又是常量指针变量，例如：

const char  * const p;

指针常量，前一个const修饰指针变量的定义，后一个const修饰变量名，指针p必须初始化，并且p的值和指向的内容都不能修改。

#include
#include 
#include 
int main()
{
	int a=10;
int *p=&a;
const int * const q=p;
*q=56;

printf("shuchu %d",*p);
printf("chuchu %d",*q);
}

如上图，编译错误

3、总结

注意，

const int *p=&a;
int const *p=&a;

以上这两个表达式是相同的，都是常量指针，两个const 都是针对*p。
所以值不能改变，而指向地址可以改变。
而

int * const p ；

const是去修饰 p指针的，所以指针地址不能改变，但是指向的内容值是可以改变的，故称之为常量指针变量。
最后一种

const int * const p

是同时针对地址和值，所以都不能改变。

1、多级指针

在C中指针还可以指向另外的指针，这种指向指针的指针就称之为多级指针。（这一点，只要理解了，指针变量存储了指向的地址，另外指针变量自身也有自己的地址）

int x=10;
int *p=&x;
int **pp=&p;
int ***ppp=&pp;	//三级指针

理解：也就是说，**p取p的地址，（注意不是，p指向的地址，如果写成p，那就成了p的指向地址了，所以需要写成 **pp=&p）

2、void * 的含义与void **

void *p;
int *p;
p1=p2;

"无类型”可以包含“有类型”，void *可以指向任何类型的数据。

void ** 可以看做 （void * *）
也就是类型void * 的类型转换。
（void *） 相当于一个转换成一个无类型的地址。

int n=10;
int *p=& n;
printf（"%d\n"，*(void ** )p）;     

(void **)p 相当于(int *) (void *p)
也就是说，( void ** )p相当于转换成空指针类型，再强制类型转成p的基类型。

面试 1

int main()
{
	char * p="hello ,world";
	return 0;
}

上面程序中p和“hello,world”分别存储在内存中的哪个区域？
p指针变量是在栈控件分配的，
它指向的常量字符串“hello,world”是在静态数据区分配的。

面试2

以下程序有什么问题？

#include
#include 
#include 
void main()
{
	int i,*p;
	p=(int *)malloc(3*sizeof(int));
	for(i=0;i<3;i++)
	{
		*(p+i)=i+1;
		printf("%d\n",*(p+i));
	}
p++;
	free(p);
}

由于释放程序的时候，free释放的不是分配时候的起始地址，所以会导致程序崩溃。
把p++注释掉即可

面试3

以下程序有什么问题

#include 
#include 
void main()
{
	int i,*p,**pp=&p;
	p=(int *)malloc(3*sizeof(int));
	for(i=0;i<3;i++)
			*(p+i)=i+1;
	printf("%d\n",**(++pp));
	free(p);

}

对于表达式**（++pp）,先执行++pp，是增加pp的地址值，此时pp的地址值加1，会指向一个垃圾地址，应该是让p的地址加1，所以应该是 **++pp

#include 
#include t
void main()
{
	int i,*p,**pp=&p;
	p=(int *)malloc(3*sizeof(int));
	for(i=0;i<3;i++)
		*(p+i)=i+1;

	printf("%d\n",++**pp);
	free(p);

}