C语言笔记5（指针上）

一、指针的概念

1.1变量和地址

• 变量：直观来说，int a、char ch、float num这些都是声明变量，而a、ch、num就是变量
• 地址：在计算机中，内存被分为一小块一小块的，而每一块都有一个编号，叫做地址。
• 一般变量都存储在内存当中。而每块内存都有一个独一无二的地址，这个地址就是指针
• 如果把内存比作一个宾馆，在声明一个变量时（int a），就相当于在宾馆前台办了入住手续。前台会给你一个门卡和门牌号，简单理解门牌号就是地址。

二、变量的指针与指针变量

指针为变量的地址，而专门用来存储另一个变量的地址的变量就是指针变量。

2.1、指针变量的定义及使用

（1）、指针变量的定义

定义指针变量的符合为*，如下定义了三个指针变量。它们的变量名为pi、pj、pf，而不是*pi、*pj、*pf。*号在此只用来声明。

//声明了两个整型变量和一个浮点型变量
int i, j;
float f;

//声明三个指针变量
int *pi, *pj;
float *pf;

（2）、指针变量的使用

• 取地址符&：单目运算符“&”的功能是取操作对象的地址。常量、表达式和寄存器变量不能取地址，因为它们不是存放在内存某个存储单元中，而是放在寄存器中，寄存器无地址。
• 指针运算符（间接寻址运算符）*：单目运算符“*”的功能是按照操作对象的地址值，访问对应存储单元。与“&”互为逆运算。

//声明一个变量i，初始化值为10
int i = 10;

//利用取地址符&获取i的地址
printf("%d", &i);

//定义一个指针变量pi，指向i的地址
int *pi = &i;

//利用指针运算符*获取pi指向的内存，即为i的值
printf("%d", *pi);

注：在C语言中，所有变量的声明都必须放在最前面，但是有些编译器你没放前面也可以通过，这里注意一下

（3）、&和*运算符的结合方向

“&”和“*”两个运算符优先级相同，但按从右至左方向结合。可理解为从右开始运算

//声明一个变量i
int i = 10;
//声明一个指针变量pi，指向i
int *pi = &i;
//输出i的地址
printf("%d", &*pi);

上面的代码定义了一个指向i的指针变量pi，而输出i的地址使用了“&*pi”。首先，pi是一个指针变量，pi的内容为i的地址。因为运算符是右结合，则先是运算*pi。即为pi地址中的内容，就是10。然后再取地址，&*pi即为i的地址。

2.2、指针变量的初始化

void main(){
    int a = 10;
    //利用取地址符&，获取变量a的地址，给指针变量pa赋值
    int *pa = &a;
}

2.3、指针运算

（1）赋值运算

void main(){
    int *px, *py, *pz, x;
    //1、指向某个地址
    px = &x;
    
    //2、赋予空指针
    py = NULL;
    
    //3、赋予指定地址
    pz = 4000;

}

（2）指针与整数的加减运算

• 指针变量自增或自减，即指针向前或者向后移动一个存储单元
• 指针比那里加上一个整型数，即指针向前或者向后移动指定的存储单元

（3）关系运算

• px < py，判断px指向的地址是否小于py指向的地址
• px == py，判断px和py是否指向同一个地址
• px == 0和px != 0表示px是否为空指针

接下来来一个小练习：

//声明函数
void invert(int *a, int start, int end);

/**
*    采用递归法对a数组的元素进行逆序
*/
void main(){
    
}

/**
*    实现函数
*    a为数组首地址
*    i位起始逆序元素
*    j为逆序结尾元素
*/
void invert(int *a, int start, int end){
    //临时变量，用于交换
    int temp;        

    //当起始逆序元素小于逆序结尾元素时，说明还没有逆序到中间元素    
    if(start < end){
        //将起始元素和结尾元素交换
        temp = a[start];
        a[start] = a[end];
        a[end] = temp;

        //交换后再次调用invert，将其余元素逆序，此时start和end要同时向中间移动
        invert(a, start + 1, end - 1);
    }
}

三、指针与数组

3.1、指向数组的指针

• 数组名即为该数组的首地址，a为一个数组，a = &a[0]。
• 可以通过指针对数组元素进行访问，*a = a[0]、*(a + 1) = a[1]。
• 数组名不能进行指针的操作，像指针p++是合法的，但是数组a++是非法的。

3.2、字符指针和字符数组

在C语言中，系统本身没有提供字符串数据类型，但可以使用两种方式存储一个字符串：字符数组方式和字符指针方式。

（1）字符数组方式

也就是我们比较常用的方式

void main(){
    //定义一个字符数组
    char sentence[] = "Do not go gengle into that good night!";
    printf("%s", sentence);
}

其中sentence就是字符数组的首地址。

（2）字符指针方式实现字符串

void main(){
    char *sentence = "Do not go gentle into that good night!";
    printf("%s", sentence);
}

来个小练习：

/**
*    用数组将字符串sentence复制到字符串copy
*/
void mian(){
    char *sentence = "Do not go gentle into that good night!", copy[50];
    int i;
    //当没有遇到结束符时，一直循环
    for(i = 0; sentence[i] != '\0'; i++){
        //将数据复制到copy中
        copy[i] = sentence[i];
    }
    printf("复制后的copy是：%s", copy);
}

3.3、多级指针及指针数组

（1）多级指针

简单来说就是指针的指针，指针变量作为一个变量，也有自己的存储空间。而这个存储空间也有一个地址：

void main(){
    //定义一个普通变量
    int a = 10;

    //定义一个指针变量，指向a
    int *p = &a;
    
    //定义另一个指针变量，指向指针变量p，此时pp就是二级指针
    int **pp = &p;

    //输出两个指针
    printf("一级指针pa为：%d\n", p);
    printf("二级指针ppa为：%d", pp);

    //指针的指针和普通指针操作一样，可以用*pp获取pp指向地址中的内容，即p存储的内容
    printf("p存储的内容为：%d", *pp);
}

注：因为一级指针和二级指针性质不一样，所以一级指针和二级指针之间不能赋值，如p = pp在编译时会报错（这是书中写的，但是在我实际测试当中，可以赋值，可能是编译器的问题）。

（2）指针数组

即一个元素为指针的数组，定义如下：

int *a[10];

用一个练习熟悉指针数组，解释全在注释当中：

void main(){
    //定义并初始化一个int数组
    int a[5] = {1, 3, 5, 6, 8}, i;

    //定义一个指针数组，与a数组中元素对应
    int *p[5];
    for(i = 0; i < 5; i++){
        p[i] = &a[i];
    }

    //定义一个二级指针，存放指针数组的首地址。指针数组和普通数组一样，数组名为数组首地址
    int **pp = p;

    //利用指针数组首地址输出数据
    for(i = 0; i < 5; i++){
            
        //数组a中第零个元素地址为p，而p的的地址为pp，所以**pp = a[0]
        //数组a中第一个元素地址为p + 1，而p + 1的地址为pp + 1，所有**(pp + 1) = a[1]
        //以此类推，**(pp + n) = a[n]
        printf("%d\t", **(pp + i));
    }
}

3.4、指针与多维数组

（1）多维数组的地址

假设有个二维数组a[4][2]，那么可以分两个维度来理解这个数组。

• 先去掉[2]，只看“a[4]”一个维度。此时a只是个普通的一维数组，而后面的[2]也只是决定了数组a元素的性质
• 在数组a中，有四个元素，我们取一个来分析第二个维度。其第一个元素为a[0]，我们将a[0]看做一个整体，不作为数组元素，只作为一个名称X。那么第二个维度就可以看做X[2]，即一个有两个元素的数组。
• 由上面可知，X数组的首地址为数组名，即X。X实际上是a[0]，类推的话X1、X2等就是a[1]、a[2]。可以间接理解为数组的第一个维度装的全是地址，每个元素X的地址。

（2）多维数组的指针

举个例子方便理解

void mian(){
    //创建一个普通二维数组
	int num[5][5] = {
		{1, 3, 4, 5, 6},
		{4, 5, 7, 8, 8},
		{6, 8, 9, 0, 1},
		{3, 4, 2, 1, 2},
		{4, 5, 6, 3, 2}
	};

    //声明一个指针数组
	int *p_num[5];
	int i, j;

    //初始化指针数组，每个元素分别指向num[0][0]、num[1][0]、、、
	for(i = 0; i < 5; i++){
		p_num[i] = &num[i][0];
	}
		
    //利用指针数组p_num输出num数组中的元素
	for(i = 0; i < 5; i++){

		printf("这是第%d轮数组\n", i+1); 
		for(j = 0; j < 5; j++){
            
            //将p_num[i]作为一个数组首地址，数组存储的内容为*(p_num+j)
			printf("%d\t", *(p_num[i] + j));
		} 
		printf("\n");
	}


}