C语言——指针基本语法

概述

• 内存地址
  • 在计算机内存中，每个存储单元都有一个唯一的地址(内存编号)。
    • 通俗理解，内存就是房间，地址就是门牌号
      
• 指针和指针变量
  • 指针（Pointer）是一种特殊的变量类型，它用于存储内存地址。
    • 指针的实质就是内存“地址”
• 指针变量就是存储这个地址的变量。
  
• 指针作用
  • 可间接修改变量的值

指针变量的定义和使用

●
指针也是一种数据类型，指针变量也是一种变量
●
指针变量指向谁，就把谁的地址赋值给指针变量
●
语法格式：

类型 变量;
类型 * 指针变量 = &变量;

• & 叫取地址，返回操作数的内存地址
• • 叫解引用，指操作指针所指向的变量的值
• 在定义变量时，* 号表示所声明的变量为指针类型
  • 指针变量要保存某个变量的地址，指针变量的类型比这个变量的类型多一个*
• 在指针使用时，* 号表示操作指针所指向的内存空间
  示例代码：

#include 

int main() {

    // 定义一个int类型的变量，同时赋值为10
    int a = 10;
    // 打印变量的地址
    printf("&a = %p\n", &a);
    // 定义一个指针变量，int *保存int的地址
    // int *代表是一种数据类型，int *指针类型，p才是变量名
    int* p;
    // 指针指向谁，就把谁的地址赋值给这个指针变量
    p = &a;
    // 打印p, *p, p指向了a的地址，*p就是a的值
    printf("p = %p, *p = %d\n", p, *p);

    return 0;
}

通过指针间接修改变量的值

• 指针变量指向谁，就把谁的地址赋值给指针变量
• 通过 *指针变量 间接修改变量的值

#include 

int main() {
    // 定义一个int类型变量a，同时赋值为0
    int a = 0;
    // 定义int *指针变量，同时赋值a的地址
    int *p = &a;
    // 通过指针间接修改a的值
    *p = 123;
    printf("a = %d\n", a);
    // 定义一个int类型变量b，同时赋值为5
    int b = 5;
    // p 保存 b的地址
    p = &b;
    // 通过指针间接修改a的值
    *p = 250;
    printf("b = %d\n", b);

    return 0;
}

const修饰的指针变量

• 语法格式

int a = 1;
const int *p1 = &a;	// 等价于 int const *p1 = &a;
int * const p2 = &a;
const int * const p3 = &a;

• 从左往右看，跳过类型，看修饰哪个字符
  • 如果是*， 说明指针指向的内存不能改变
  • 如果是指针变量，说明指针的指向不能改变，指针的值不能修改

#include 

int main() {
    int a = 1;
    int b = 2;
    // p1 可以改，*p1不能改
    const int *p1 = &a; // 等价于 int const *p1 = &a;
    // p1 = &b;    // ok
    // *p1 = 555;  // err

    // p2 不能修改，*p2可以修改
    int *const p2 = &a;
    // p2 = &b;    //err
    // *p2 = 555;  // ok

    // p3 和 *p 都不能改
    const int *const p3 = &a;
    // p3 = &b;    // err
    // *p3 = 555;  // err

    return 0;
}

指针大小

• 使用sizeof()测量指针的大小，得到的总是：4或8
• sizeof()测的是指针变量指向存储地址的大小
  • 在32位平台，所有的指针（地址）都是32位(4字节)
  • 在64位平台，所有的指针（地址）都是64位(8字节)

#include 

int main() {
    int *p1;
	int **p2;
	char *p3;
	char **p4;
	printf("sizeof(p1) = %llu\n", sizeof(p1));
	printf("sizeof(p2) = %llu\n", sizeof(p2));
	printf("sizeof(p3) = %llu\n", sizeof(p3));
	printf("sizeof(p4) = %llu\n", sizeof(p4));
	printf("sizeof(double *) = %llu\n", sizeof(double *));

    return 0;
}

指针步长

• 指针步长指的是通过指针进行递增或递减操作时，指针所指向的内存地址相对于当前地址的偏移量。
• 指针的步长取决于所指向的数据类型。
  • 指针加n等于指针地址加上 n 个 sizeof(type) 的长度
  • 指针减n等于指针地址减去 n 个 sizeof(type) 的长度

#include 

int main() {
    char ch;
    char *p1 = &ch;
    printf("p1:%p, p1+1: %p\n", p1, p1 + 1); // 步长为1字节

    int a;
    int *p2 = &a;
    printf("p2:%p, p2+1: %p\n", p2, p2 + 1); // 步长为4字节

    double d;
    double *p3 = &d;
    printf("p3:%p, p3+1: %p\n", p3, p3 + 1); // 步长为8字节

    return 0;
}

野指针和空指针

• 指针变量也是变量，是变量就可以任意赋值
• 任意数值赋值给指针变量没有意义，因为这样的指针就成了野指针
  • 此指针指向的区域是未知(操作系统不允许操作此指针指向的内存区域)
• 野指针不会直接引发错误，操作野指针指向的内存区域才会出问题
• 为了标志某个指针变量没有任何指向，可赋值为NULL
  • NULL是一个值为0的宏常量

#include 

int main() {
    int *p;
    p = 0x12345678; // 给指针变量p赋值，p为野指针， ok，不会有问题，但没有意义
    // *p = 1000;      // 操作野指针指向未知区域，内存出问题，err
    printf("111111111111111111\n");

    int *q = NULL;  // 空指针

    return 0;
}

多级指针

• C语言允许有多级指针存在，在实际的程序中一级指针最常用，其次是二级指针。
• 二级指针就是指向一个一级指针变量地址的指针。

#include 

int main() {
    int a = 10;
    int *p = &a; // 一级指针
    *p = 100;    //*p就是a

    int **q = &p;
    // *q就是p
    // **q就是a

    int ***t = &q;
    // *t就是q
    // **t就是p
    // ***t就是a
    printf("%d, %d, %d\n", *p, **q, ***t);

    return 0;
}