数据结构学习（C语言）之预备知识
（郝斌老师上课内容）
简介：预备知识：
4_ 预备知识_指针1
5 预备知识_指针2
6 所有的指针变量只占4个子节用第一个字节的地址表示整个变量的地址
7_ 如何通过函数修改实参的值
8_ 结构体的使用概述
9_ malloc()动态分配内存概述
10_ 跨函数使用内存讲解及其示例
4_ 预备知识_指针_1
5_ 预备知识_指针_2
指针的重要性：指针是C语言的灵魂
定义：地址：地址是内存单元的编号,从0开始的非负整数，范围：0-FFFFFFFF【0-4G-1】
指针：指针就是地址，地址就是指针。
指针变量是存放内存单元地址的变量。
指针的本质是一个操作受限的非负整数。
分类：
1、基本类型指针:
基本概念
int i=10;
int *p = &i; //等价于 int *p; p = &i;
详解这两部操作：
1）p存放了i的地址，所以我们说p指向了i
2）p和i是完全不同的两个变量，修改其中的任意一个变量的值，不会影响另一变量的值
3）p指向i， *p 就是 i 变量本身。更形象的说所有出现 *p 的地方都可以换成i，所有出现i
的地方都可以换成 *p
# include
int main(void)
{
int * p; //p是个变量名字, int * 表示该p变量只能存储int类型变量的地址
int i = 10;
int j;
p = &i;//p保存i的地址，p指向i；修改p的值不影响i的值，修改i的值不影响p的值；任何场合下，*p和i可以互换。*p等价于i。
j = *p; // 等价于 j = i;
printf("i = %d, j = %d, *p = %d\n", i, j, *p);
//p = 10; //error
return 0;
}
总结：
a、如何一个指针变量(假定为p)存放了某个普通变量(假定为i)的地址，那我们就可以说：“p指向了i”， 但p与i是两个不同的变量，修改p的值不影响i的值，修改i的值不影响p的值.
b、 *p 等价于 i 或者说 *p 可以与 i 在任何地方互换
c、如果一个指针变量指向了某个普通变量，则 指针变量 就完全等价于 该普通变量
注意：
指针变量也是变量，只不过它存放的不能是内存单元的内容，只能存放内存单元的地址普通变量前不能加常量和表达式前不能加&
如何通过被调函数修改主调函数中普通变量的值:
Ⅰ 实参为相关变量的地址
Ⅱ 形参为以该变量的类型为类型的指针变量
Ⅲ 在被调函数中通过 *形参变量名 的方式就可以修改主函数相关变量的值
//这样并不能改变i的值，因为只能有实参将数传递给形参，却不能使得形参将值传给实参
# include
void f(int i)
{
i = 100; //
}
int main(void)
{
int i = 9;
f(&i);
printf("i = %d\n", i);
return 0;
}
//结果为9，没能改变主调函数中i的值
# include
void f(int * p) //不是定义了一个名字叫做*p的形参, 而是定义了一个形参，该形参名字叫做p,它的类型是int *
{
*p = 100; //
}
int main(void)
{
int i = 9;
f(&i); //将i的地址传给了p，那么就说p指向i，也就是*p和 i完全等价了，也就是*p可以与i在任何地方互换
printf("i = %d\n", i);
return 0;
}
2.指针和数组的关系
变量并不一定连续分配，随机分配内存。
指针 和 一维数组
数组名:一维数组名是个指针常量，
它存放的是一维数组第一个元素的地址，
它的值不能被改变
一维数组名指向的是数组的第一个元素
下标和指针的关系:
*a[i] <<==>> (a+i)
假设指针变量的名字为p
则p+i的值是 p+i * (p所指向的变量所占的字节数)
指针变量的运算
指针变量不能相加，不能相乘，不能相除
如果两指针变量属于同一数组，则可以相减
指针变量可以加减一整数，前提是最终结果不能超过指针允许指向的范围
p+i的值是p+i*(p所指向的变量所占的字节数)
p-i的值是p-i*(p所指向的变量所占的字节数)
p++ 等价 p+1
p-- 等价 p-1
# include
int main(void)
{
int a[5] = {1,2,3,4,5}; //a指向的就是a[0]
//a[3] == *(3+a); //指向 第四个元素
printf("%p\n", a+1);//%p表示输出地址
printf("%p\n", a+2);
printf("%p\n", a+3); //输出的地址是连续的
printf("%d\n", *a+3); //*a+3等价于 a[0]+3
return 0;
}
如何通过被调函数修改主调函数中一维数组的内容【如何界定一维数组】
两个参数：
存放数组首元素的指针变量
存放数组元素长度的整型变量
# include
void Show_Array(int * p, int len)
{
int i = 0;
for (i=0; i 
内存：内存是多字节组成的线性一维存储空间。
内存的基本划分单位是字节。
每个字节含有8位，每一位存放1个0或1个1.
内存和编号是一一对应的。
软件在运行前需要向操作系统申请存储空间。在软件运行期间，该软件所占空间不再分配给其他软件。当软件运行完毕后，操作系统将回收该内存空间（操作系统并不清空该内存空间中遗留下来的数据）。所以会有垃圾数字。
NOTE：1）指针变量也是变量，普通变量前不能加*，常量和表达式前不能加&。
2）局部变量只在本函数内部使用。
6_ 所有的指针变量只占4个子节用第一个字节的地址表示整个变量的地址
//无论指针指向的变量占多少个字节，指针变量统一都只占4个字节
# include
int main(void)
{
double * p;
double x = 66.6; //一个double占8个字节
p = &x; //x占8个子节 1个字节是8位, 1个字节一个地址
//p只存放了一个地址，第一个字节的地址
double arr[3] = {1.1, 2.2, 3.3};
double * q;
q = &arr[0];
printf("%p\n", q); //%p实际就是以十六进制输出
q = &arr[1];
printf("%p\n", q); //p,q相差8
return 0;
}
7_ 如何通过函数修改实参的值
如何通过被调函数修改主调函数中普通变量的值
1）实参为相关变量的地址；
2）形参为以该变量的类型为类型的指针变量；
3）在被调函数中通过 *形参变量名的形式的形式就可以修改主函数。
//这种方式无法实现改变地址
# include
void f(int * q);
int main(void)
{
int i = 9;
int * p = &i;// int *p; p = &i;
printf("%p\n", p);
//想通过f函数修改指针p的值
f(p); //肯定不行，因为p虽然是指针，但是仍然是变量
printf("%p\n", p);
return 0;
}
void f(int * q)
{
q = (int *)0xFFFFFFFF;
}
//修改指针变量的值，只能修改地址
# include
void f(int ** q);
int main(void)
{
int i = 9;
int * p = &i;// int *p; p = &i;
printf("%p\n", p);
//想通过f函数修改指针p的值
// f(p); 肯定不行，因为p虽然是指针，但是仍然是变量
f(&p);
printf("%p\n", p);
return 0;
}
void f(int ** q)
{
*q = (int *)0xFFFFFFFF;
}
8_ 结构体的使用概述
为什么会出现结构体：
为了表示一些复杂的数据，而普通的基本类型变量无法满足要求
什么叫做结构体：
结构体是用户根据实际需要自己定义的复合数据类型
# include
# include
struct Student //结构体不是变量，是数据类型。变量分配内存，数据类型没有分配内存
{
int sid;
char name[200];
int age;
}; //分号不能省
int main(void)
{
struct Student st = {1000, "zhangsan", 20};
printf("%d %s %d\n", st.sid, st.name, st.age);
st.sid = 99;
//st.name = "lisi"; //error
strcpy(st.name, "lisi"); //字符串必须这样进行赋值
st.age = 22;
printf("%d %s %d\n", st.sid, st.name, st.age);
//printf("%d %s %d\n", st); //error 不能直接使用st，必须通过变量名.成员的方式
return 0;
}
如何使用结构体： struct_1 struct_2
两种方式—— struct Student st={1000,”zhagnsan”,20};
struct Student*pst=&st;
1)通过结构体变量名来实现
st.sid
2)通过指向结构体变量的指针来实现【重点】
pst->sid
pst所指向的结构体变量中的sid这个成员
# include
# include
struct Student
{
int sid;
char name[200];
int age;
}; //分号不能省
int main(void)
{
struct Student st = {1000, "zhangsan", 20};
//st.sid = 99; //第一种方式
struct Student * pst; //定义了一个指针变量pst，存的是struct Student 的地址，
pst = &st;
pst->sid = 99; //第二种方式 pst->sid 等价于 (*pst).sid 而(*pst).sid等价于 st.sid, 所以pst->sid 等价于 st.sid
return 0;
}
# include
# include
struct Student
{
int sid;
char name[200];
int age;
}; //分号不能省
void f(struct Student * pst);
void g(struct Student st);
void g2(struct Student *pst);
int main(void)
{
struct Student st; //已经为st分配好了内存，但是是一个垃圾值 //int i //为i分配了内存
f(&st);
g2(&st);
//printf("%d %s %d\n", st.sid, st.name, st.age);//输出方法一
return 0;
}
//这种方式耗内存 耗时间 不推荐
//整体变量赋值//输出方法二，速度慢，耗空间，耗内存，不推荐
void g(struct Student st)
{
printf("%d %s %d\n", st.sid, st.name, st.age);
}
void g2(struct Student *pst)
{
printf("%d %s %d\n", pst->sid, pst->name, pst->age);
}
void f(struct Student * pst)
{
(*pst).sid = 99;
strcpy(pst->name, "zhangsan");
pst->age = 22;
}
9_ malloc()动态分配内存概述
没有使用malloc()函数的都是静态的，使用这个函数的都是动态的
动态内存分配和释放：
动态构造一维数组
假设动态构造一个int型数组
int *p = (int*) malloc(int len);
1、malloc只有一个int型的形参，表示要求系统分配的字节数
2、malloc函数的功能是请求系统len个字节的内存空间，如果请求分配成功，则返回第一个字节的地址，如果分配不成功，则返回NULL
3、malloc函数能且只能返回第一个字节的地址，所以我们需要把这个无任何实际意义的第一个字节的地址（俗称干地址）转化为一个有实际意义的地址，因此malloc前面必须加（数据类型 *）,表示把这个无实际意义的第一个字节的地址转化为相应类型的地址。如：
int *p = (int *)malloc(50);
表示将系统分配好的50个字节的第一个字节的地址转化为int *型的地址，更准确的说是把第一个字节的地址转化为四个字节的地址，这样 p就指向了第一个的四个字节，p+1就指向了第2个的四个字节， p+i就指向了第i+1个的4个字节。p[0]就是第一个元素， p[i]就是第i+1个元素
double *p = (double *)malloc(80);表示将系统分配好的80个字节的第一个字节的地址转化为double *型的地址，更准确的说是把第一个字节的地址转化为8个字节的地址，这样p就指向了第一个的8个字节，p+1就指向了第2个的8个字节， p+i就指向了第i+1个的8个字节。p[0]就是第一个元素， p[i]就是第i+1个元素
free（p）
释放p所指向的内存，而不是释放p本身所占用的内存动态内存的分配和释放
# include
# include
int main(void)
{
int a[5] = {4, 10, 2, 8, 6};//静态分配，直到程序结束才会释放，但是如果动态，就可以随时自己进行释放
int len;
printf("请输入你需要分配的数组的长度: len = ");
scanf("%d", &len);
//int * pArr = (int *)malloc(sizeof(int) * len);逻辑上和int a[5] = {4, 10, 2, 8, 6};等价
int * pArr = (int *)malloc(sizeof(int) * len);//sizeof(int)整型占的字节数
//一共5个元素，sizeof(int) * len其实也就是20个字节，请求操作系统给20个字节的空间。
//malloc函数只返回第一个字节函数,int类型只返回第一个地址，double类型也只返回第一个字节，所以没有实际意义，需要(int *)强制转换，来告诉编译器返回的是整形的地址，所以就知道pArr指向的是前面四个的地址
// *pArr = 4; //类似于 a[0] = 4;
// pArr[1] = 10; //类似于a[1] = 10;
// printf("%d %d\n", *pArr, pArr[1]);
//我们可以把pArr当做一个普通数组来使用
for (int i=0; i 
10_ 跨函数使用内存讲解及其示例
下程序中，能够通过调用函数fun，使main函数中的指针变量p指向一个合法的整型单元的是
//不可以
main ()
{
int *p;
fun(&p);
...
}
int fun (int **q)
{
int s; //s为局部变量。调用完毕后s就没有了，最终p没有指向一个合法的整型单元
*q=&s;
}
//可以
main()
{
int *p;
fun(&p);
...
}
int fun(int **q)
{
*q=(int *)malloc(4); //返回4个字节，只取第1个字节地址赋给*q，*q==p。执行完后，因为没有free()，内存没有释放。如果没有free()，整个程序彻底终止时才能释放
}
程序内部类定义方法
A aa=new A(); C++这么写实际上内部就是下面的语句
A pa=(A)malloc(sizeof(A));
# include
# include
struct Student
{
int sid;
int age;
};
struct Student * CreateStudent(void);
void ShowStudent(struct Student *);
int main(void)
{
struct Student * ps;
ps = CreateStudent();
ShowStudent(ps);
return 0;
}
void ShowStudent(struct Student * pst)
{
printf("%d %d\n", pst->sid, pst->age);
}
struct Student * CreateStudent(void)
{
struct Student * p = (struct Student *)malloc(sizeof(struct Student));
p->sid = 99;
p->age = 88;
return p;
}
