C语言学习笔记--C指针
C指针
通过指针，可以简化一些C编程任务的执行，还有一些任务，如动态内存分配，没有指针是无法执行的。所以，学习指针是很有必要的。
每一个变量都有一个内存位置，每一个内存位置都定义了可使用连字号（&）运算符访问的地址，它表示了在内存中的一个地址。下面实例，将输出定义的变量地址：
实例：
#include
int main ()
{
int var1;
char var2[10];
printf("var1 变量的地址： %p\n", &var1 );
printf("var2 变量的地址： %p\n", &var2 );
return 0;
}
上面代码被编译和执行时，会产生下列结果：
var1 变量的地址： 0x7fff5cc109d4
var2 变量的地址： 0x7fff5cc109de
通过上面的实例，了解了什么是内存地址以及如何访问它。
什么是指针
指针是一个变量，其值为另一个变量的地址，即，内存位置的直接地址。就像其他变量或常量一样，必须在使用指针存储其他变量地址之前，对其进行声明。指针变量声明的一般形式为：
type *var-name;
在这里，type是指针的基类型，他必须是一个有效的C数据类型，var-name是指针变量的名称。用来声明指针的星号 * 与乘法中使用的星号是相同的。但是，在这个语句中，星号是用来指定一个变量是指针。以下是有效的指针声明：
int *ip; //一个整型指针
double *dp; //一个double型指针
float *fp； //一个浮点型指针
char *ch； //一个字符型指针
所谓实际数据类型，不管是整型、浮点型、字符型，还是其他的数据类型，对应指针的值得类型都是一样的，都是一个代表内存地址的长的十六进制数。
不同数据类型的指针之间唯一的不同是，指针所指向的变量或常量的数据类型不同。
如何使用指针？
使用指针时会频繁进行一下几个操作：定义一个指针变量、把变量地址赋值给指针、访问指针变量中可用的值。这些是通过使用一元运算符 * 来返回位于操作数所指定地址的变量的值。下面的实例涉及到了这些操作：
实例：
#include
int main ()
{
int var = 20; /* 实际变量的声明 */
int *ip; /* 指针变量的声明 */
ip = &var; /* 在指针变量中存储 var 的地址 */
printf("Address of var variable: %p\n", &var );
/* 在指针变量中存储的地址 */
printf("Address stored in ip variable: %p\n", ip );
/* 使用指针访问值 */
printf("Value of *ip variable: %d\n", *ip );
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，会产生下列结果：
Address of var variable: bffd8b3c
Address stored in ip variable: bffd8b3c
Value of *ip variable: 20
C中的NULL指针
在变量声明的时候，如果没有确切的地址可以赋值，为指针变量赋一个NULL值是一个良好的编程习惯。赋为NULL值的指针被称为空指针。
NULL指针是一个定义在标准库中的值为零的常量。注意下面的程序：
实例：
#include
int main ()
{
int *ptr = NULL;
printf("ptr 的地址是 %p\n", ptr );
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，会产生下列结果：
ptr的地址是0x0
在大多数的操作系统中，程序不允许访问地址为0的内存，因为该内存是操作系统保留的。然而，内存地址0有特别重要的意义，它表明该指针不指向一个可访问的内存地址。但按照惯例，如果指针包含空值（零值），则假定它不指向任何东西。
如需检查一个空指针，你可以使用if语句，如下所示：
if(ptr) /* 如果 p 非空，则完成 */
if(!ptr) /* 如果 p 为空，则完成 */
C指针详解
在C中，有很多指针相关的概念，这些概念都很简单，但是都很重要。下面列出了必须清楚的一些与指针相关的概念：
| 概念 | 描述 |
|---|---|
| 指针的算术运算 | 可以对指针进行四种算术运算：++，- -，+，- |
| 指针数组 | 可以用来定义用来存储指针的数组。 |
| 指向指针的指针 | C允许指向指针的指针。 |
| 传递指针给函数 | 通过引用或地址传递参数，使传递的参数在调用函数中被改变。 |
| 从函数返回指针 | C允许函数返回指针到局部变量、静态变量和动态内存分配。 |
指针的算术运算
C指针是一个用数值表示的地址。因此，可以对指针执行算术运算。可以对指针进行四种算术运算：++、–、+、-。
假设ptr是一个指向地址1000的整型指针，是一个32位的整数，让我们对该指针执行下列的算术运算：
ptr++
在执行完上述的运算之后，ptr将指向位置1004，因此ptr每增加一次，它都将指向下一个整数位置，即当前位置往后移4个字节。这个运算会在不影响内存位置中实际值的情况下，移动指针到下一个内存位置。如果ptr指向一个地址为1000的字符，上面的运算会导致指针指向位置1001，因为下一个字符位置是在1001。
递增一个指针
在程序中使用指针代替数组，因为变量指针可以递增，而数组不能递增，数组可以看成一个指针常量。下面的程序递增变量指针，以便顺序访问数组中的每一个元素：
实例：
#include
const int MAX = 3;
int main ()
{
int var[] = {10, 100, 200};
int i, *ptr;
/* 指针中的数组地址 */
ptr = var;
for ( i = 0; i < MAX; i++)
{
printf("存储地址：var[%d] = %x\n", i, ptr );
printf("存储值：var[%d] = %d\n", i, *ptr );
/* 移动到下一个位置 */
ptr++;
}
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，会产生下列的结果：
存储地址：var[0] = bf882b30
存储值：var[0] = 10
存储地址：of var[1] = bf882b34
存储值： var[1] = 100
存储地址：of var[2] = bf882b38
存储值：var[2] = 200
递减一个指针
同样的，对指针进行递减运算，即把值减去其数据类型的字节数，如下所示：
#include
const int MAX = 3;
int main ()
{
int var[] = {10, 100, 200};
int i, *ptr;
/* 指针中最后一个元素的地址 */
ptr = &var[MAX-1];
for ( i = MAX; i > 0; i--)
{
printf("存储地址：var[%d] = %x\n", i-1, ptr );
printf("存储值：var[%d] = %d\n", i-1, *ptr );
/* 移动到下一个位置 */
ptr--;
}
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，会产生下列结果：
存储地址：var[2] = 518a0ae4
存储值：var[2] = 200
存储地址：var[1] = 518a0ae0
存储值：var[1] = 100
存储地址：var[0] = 518a0adc
存储值：var[0] = 10
指针的比较
指针可以用关系运算符进行比较，如==、<和>。如果p1和p2指向两个相关的变量，比如同一个数组中不同元素，则可对p1和p2进行大小比较。
下面的程序修改了上面的实例，只要变量指针所指的地址小于或等于数组的最后一个元素的地址&var[MAX-1],则把变量指针进行递增：
实例：
#include
const int MAX = 3;
int main ()
{
int var[] = {10, 100, 200};
int i, *ptr;
/* 指针中第一个元素的地址 */
ptr = var;
i = 0;
while ( ptr <= &var[MAX - 1] )
{
printf("Address of var[%d] = %x\n", i, ptr );
printf("Value of var[%d] = %d\n", i, *ptr );
/* 指向上一个位置 */
ptr++;
i++;
}
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，会产生下列结果：
Address of var[0] = bfdbcb20
Value of var[0] = 10
Address of var[1] = bfdbcb24
Value of var[1] = 100
Address of var[2] = bfdbcb28
Value of var[2] = 200
指针数组
先看一个实例，他用到了一个由3个整数组成的数组：
实例：
#include
const int MAX = 3;
int main ()
{
int var[] = {10, 100, 200};
int i;
for (i = 0; i < MAX; i++)
{
printf("Value of var[%d] = %d\n", i, var[i] );
}
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行是，会产生下列结果：
Value of var[0] = 10
Value of var[1] = 100
Value of var[2] = 200
可能有一种情况，我们想要让数组存储指向int或char或其他数据类型的指针。下面是一个指向整数的指针数组的声明：
int *ptr[MAX];
在这里，把ptr声明为一个数组，由MAX个整数指针组成。因此，ptr中的每个元素，都是一个指向int值的指针。下面的实例用到了三个整数，它们将存储在一个指针数组中，如下所示：
实例：
#include
const int MAX = 3;
int main ()
{
int var[] = {10, 100, 200};
int i, *ptr[MAX];
for ( i = 0; i < MAX; i++)
{
ptr[i] = &var[i]; /* 赋值为整数的地址 */
}
for ( i = 0; i < MAX; i++)
{
printf("Value of var[%d] = %d\n", i, *ptr[i] );
}
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，会产生下列结果：
Value of var[0] = 10
Value of var[1] = 100
Value of var[2] = 200
也可以用一个指向字符的指针数组来存储一个字符串列表，如下：
#include
const int MAX = 4;
int main ()
{
const char *names[] = {
"Zara Ali",
"Hina Ali",
"Nuha Ali",
"Sara Ali",
};
int i = 0;
for ( i = 0; i < MAX; i++)
{
printf("Value of names[%d] = %s\n", i, names[i] );
}
return 0;
}
当上面代码被编译和执行时，会产生下列结果：
Value of names[0] = Zara Ali
Value of names[1] = Hina Ali
Value of names[2] = Nuha Ali
Value of names[3] = Sara Ali
指针数组和数组指针的区别
指针数组：可以说成是“指针的数组”，首先这个数组是一个由指针变量组成的数组。其次，“指针”修饰这个数组，意思是说这个数组的所有元素都是指针类型。在32位系统中，指针占四个字节；在64位系统中，指针占八个字节。
数组指针：数组指针可以说是“数组的指针”，首先这个变量是一个指针。其次，“数组”修饰这个指针，意思是说这个指针存放着一个数组的首地址，或者说这个指针指向一个数组的首地址。
指向指针的指针
指向指针的指针是一种多级间接寻址的形式，或者说是一个指针链。通常，一个指针包含一个变量的地址。当我们定义一个指向指针的指针时，第一个指针包含了第二个指针的地址，第二个指针指向包含实际值的位置。如下图所示：
一个指向指针的指针变量必须如下声明，即在变量名前放置两个星号。例如，下面声明了一个指向int类型指针的指针：
int **var；
当一个目标值被一个指针间接指向另一个指针时，访问这个值需要使用两个星号运算符，如下面实例所示：
#include
int main ()
{
int var;
int *ptr;
int **pptr;
var = 3000;
/* 获取 var 的地址 */
ptr = &var;
/* 使用运算符 & 获取 ptr 的地址 */
pptr = &ptr;
/* 使用 pptr 获取值 */
printf("Value of var = %d\n", var );
printf("Value available at *ptr = %d\n", *ptr );
printf("Value available at **pptr = %d\n", **pptr);
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，会产生下面的结果：
Value of var = 3000
Value available at *ptr = 3000
Value available at **pptr = 3000
传递指针给函数
C语言允许传递指针给函数，只需要声明函数参数为指针类型即可。
下面的实例中，我们传递一个无符号的long型指针给函数，并在函数内改变这个值：
#include
#include
void getSeconds(unsigned long *par);
int main ()
{
unsigned long sec;
getSeconds( &sec );
/* 输出实际值 */
printf("Number of seconds: %ld\n", sec );
return 0;
}
void getSeconds(unsigned long *par)
{
/* 获取当前的秒数 */
*par = time( NULL );
return;
}
当上面的代码被编译和执行时，会产生下列结果：
Number of seconds :1294450468
能接受指针作为参数的函数，也能接受数组作为参数，如下所示：
#include
/* 函数声明 */
double getAverage(int *arr, int size);
int main ()
{
/* 带有 5 个元素的整型数组 */
int balance[5] = {1000, 2, 3, 17, 50};
double avg;
/* 传递一个指向数组的指针作为参数 */
avg = getAverage( balance, 5 ) ;
/* 输出返回值 */
printf("Average value is: %f\n", avg );
return 0;
}
double getAverage(int *arr, int size)
{
int i, sum = 0;
double avg;
for (i = 0; i < size; ++i)
{
sum += arr[i];
}
avg = (double)sum / size;
return avg;
}
当上面代码被编译和执行时，会产生下列结果：
Average value is: 214.40000
从函数返回指针
前面已经了解了C语言中如何从函数返回数组，类似地，C允许从函数返回指针。为了做到这一点，必须声明一个返回指针的函数，如下所示：
int * myFunction()
{
.
.
.
}
另外，C语言不支持在调用函数时返回局部变量的地址，除非定义局部变量为static变量。
看下面的函数，会生成10个随机数，并使用表示指针的数组名（即第一个数组元素的地址）来返回它们，具体如下：
#include
#include
#include
/* 要生成和返回随机数的函数 */
int * getRandom( )
{
static int r[10];
int i;
/* 设置种子 */
srand( (unsigned)time( NULL ) );
for ( i = 0; i < 10; ++i)
{
r[i] = rand();
printf("%d\n", r[i] );
}
return r;
}
/* 要调用上面定义函数的主函数 */
int main ()
{
/* 一个指向整数的指针 */
int *p;
int i;
p = getRandom();
for ( i = 0; i < 10; i++ )
{
printf("*(p + [%d]) : %d\n", i, *(p + i) );
}
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，会产生下列结果：
1523198053
1187214107
1108300978
430494959
1421301276
930971084
123250484
106932140
1604461820
149169022
*(p + [0]) : 1523198053
*(p + [1]) : 1187214107
*(p + [2]) : 1108300978
*(p + [3]) : 430494959
*(p + [4]) : 1421301276
*(p + [5]) : 930971084
*(p + [6]) : 123250484
*(p + [7]) : 106932140
*(p + [8]) : 1604461820
*(p + [9]) : 149169022