C语言初阶指针详解

文章目录

• 前言
• 一、指针是什么？
• 二、指针类型
• 三、指针自身的内存
• 四、一级指针和二级指针
• 五、指针的运算
  • 1.赋值
  • 2.指针加减整数
• 指针的安全问题
• 总结

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前言

   本文总结了初学C语言指针整理出的详细知识点和一些在学习过程当中遇到的问题。

一、指针是什么？

        要了解指针，我们先要知道内存的概念，计算机中数据就是存储在内存当中，而内存又被为了一块一块的，方便存储不同的数据，举个例子，将数据看作客人，那内存就是客人的房间，而房间上的号码牌就是内存的地址，我们的内存就这样被分为了一间间的房间，来让不同的数据存入。

        当我们想要使用数据的时候，就能通过房间号来访问到数据，那么这个房间号，也就是数据对应的地址，我们就用一个创建一个指针变量来存储它，可以理解为，指针变量就是用来存放数据的地址。

二、指针类型

        既然指针是一个变量，那么每种变量都有其对应的数据类型，而指针变量的类型是可变的，它取决于指针所指向的数据的类型。正如刚才所说，酒店房间入住了不同的客人，即内存中存放的可以是char、short、int、float、double等等类型的数据，那么指针的类型也要在一定程度与其指向的数据类型相关联，才能让我们正确访问到数据。

        所以我们C语言语法规定，指针变量的类型只需要在其对应的数据类型变量名后面加上*，就是该指针的类型。如： 

 (1)char:指针的类型是char*
 (2)int:指针的类型是int*
 (3)float:指针的类型是float*
 (4)double:指针的类型是double*

        于是，我们只要用取地址符&取到对应变量的地址，存放到指针里面去，就完成了一个指针变量的创建。

         取地址运算符&：单目运算符&是用来取操作对象的地址。例：&i 为取变量 i 的地址。对于常量表达式、寄存器变量不能取地址（因为它们存储在存储器中，没有地址）

        (1)char*类型指针：char ch='a';    char* pch=&ch;//pch即是一个指向char类型数据的指针

        (2)int*类型指针：int i=1;    int* pi=&ch;//pi即是一个指向int类型数据的指针

        (3)float*类型指针：float f=1.0;    float* pf=&f;//pf即是一个指向float类型数据的指针

        (4)double*类型指针：double d='a';    double* pd=&d;//pd即是一个指向double类型数据的指针

        而当我们想要访问到这个指针所指向的数据时，我们就可以用解引用符来使用数据。

        指针运算符*：与&为逆运算，作用是通过操作对象的地址，获取存储的内容。例：*pi=i=1、

*pf=f=1.0。

三.指针自身的内存

        当指针变量创建成功后，那么我们也需要在内存当中开辟一块空间来存放这一指针变量，可以将指针也看作酒店的一位客人，他也是需要入住一个房间的，那么问题就来了，那这个指针变量的指针怎么表示呢？

四.一级指针和二级指针

        其实，我们最开始创建的int*、char*类型的指针，这些指针都被叫做一级指针，这类指针是用来存放除了指针变量以外的变量的地址，而二级指针就是专门用来存放指针的地址。二级指针变量的类型只需要在一级指针的基础上，多加一个*号在原来*后面。如：

        (1)char** ppch=&pch        ppch是一个指向char*类型数据的二级指针

        (2)int** ppi=&pi        ppi是一个指向int*类型数据的二级指针

        (3)float** ppf=&pf        ppf是一个指向float*类型数据的二级指针

        (4)double** ppd=&pd        ppd是一个指向double*类型数据的二级指针

        同理，我们也可以用解引用操作符（*）来对二级指针进行解引用操作，访问到之前的一级指针。而指针还可以为三级、四级指针，创建方法与二级指针的创建方法一样，但一般应用场景很少用到更高级的指针。

5.指针的运算

1.赋值

        指针里面存放的地址，既可以通过取地址符来取得，还可以直接赋予，或者是两个指针之前互相传递。

int *px, *py, *pz, x = 10;
//赋予某个变量的地址
px = &x;
//相互赋值
py = px;
//赋值具体的地址
pz = 100;

        2.指针加减整数

             指针加减一个整数，表示指针向前或向后移动整数个单位，而这个单位取决于指针指向的数据的大小。如：int *类型指针指向的是int类型的变量，而int类型的变量大小是四个字节，那么指针加1，就是向前移动四个字节，相当于跳过了一个int类型的数据。char* 类型指针指向的是char类型变量的指针，那么指针加1，就是向前移动一个字节，相当于跳过了一个char类型的数据。、

        通过指针的加减操作，我们可以用指针来遍历一个数组，我们可以先让指针指向数组的首元素，然后对指针进行解引用操作，就可以访问到首元素，再让指针加1，指向下一个元素，再解引用，访问到下一个元素，重复这个操作就能一直访问到最后一个元素。

int arr[10]={0};//创建存放十个int类型变量的数组
int *ptr=arr;//arr数组名是数组首元素的地址
for(i=0;i<10;i++)
{
    (*ptr)++;//让数组中的元素每次自增1，最后会得到1,2,3,4,5,6,7,8,9,10
    ptr++；
}

        注意：数组名可以看作是一个指针，因为它其实存放的就是数组首元素的地址，而数组名只有两种特殊情况下表示的含义不是数组首元素的地址。

        1.用取地址符取一个数组的地址，即&arr，此时取的是整个数组的地址，这个地址的数值与数组首元素的地址是相同的，但如果将arr当做一个指针，那么这个arr指针能操作的只是数组首元素，而如果是将&arr赋给一个指针，那么这个指针能操作的是整个数组，再具体一点，arr对应的指针+1只能越过一个数组元素，但&arr对应的指针+1却能越过整个数组，只是因为arr和&arr的起始地址都是数组首元素的地址，所以他们的值才会相同，但表示的意义却不同。

        2.用sizeof（arr）函数计算数组大小时，此时的arr表示的也是整个数组，而不是数组首元素的地址，sizeof（arr）计算出来的是整个数组的大小，而不是首元素的大小。

        6.指针的安全问题

        指针越界访问

        其实，从上面举的遍历数组的例子就能发现一个问题，那就是我只开辟了一个能存放十个int类型变量的数组，那如果这个指针一直加1，直到超过了十个整形，到了数组外面怎么办，此时就会发生越界访问的情况，如果数组后面四个字节存放了很重要的信息，此时通过解引用操作将其改变了，程序就会崩溃，所以要避免指针越界访问。

        再举个例子:

char s='a';
int *ptr;//创建一个int*类型的指针，解引用能访问4个字节
ptr=(int *)&s;//将s的地址赋给ptr指针，ptr是int*类型指针，所以要先强制类型转化
*ptr=100;//将100赋给s

        当创建了变量s，因为它是char类型的，那么内存中只会开辟一个字节的空间来存储s，而当我们创建一个int*类型的指针并存放s的地址，那么此时ptr是指向s的一个int*指针，但当ptr解引用时，访问是一个int变量的大小，也就是4个字节，此时再将100赋给这四个字节，那么原来不属于s的后面三个字节也被随之改变了，同理，这三个字节有可能存放很重要的信息却被我们非法篡改了，这可能会造成系统崩溃。

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总结

        1.指针是一个专门用来存放地址的变量，可以通过取地址符（&）取到变量的地址赋给指针，也可以通过解引用符（*）对指针进行解引用操作，访问到原变量。

        2.指针的类型要与指向的数据类型相对应，一级指针在数据类型名后面加上一个*，二级指针加上两个*，更高级的指针，以此内推。

        3.指针加减整数，就是指针向前向后移动整数个单位，单位大小取决于指针指向的数据类型大小。

        4.在使用指针的过程要避免指针越界访问的安全问题，避免系统错误。