[C语言] 指针

1. 指针是什么

2. 指针和指针类型

3. 野指针

4. 指针运算

5. 指针和数组

6. 二级指针

7. 指针数组

目录

1. 指针是什么？

2. 指针和指针类型

2.1 指针+-整数

2.2 指针的解引用

3. 野指针

3.1 野指针成因

3.2 如何规避野指针

4. 指针运算

4.1 指针+-整数

4.2 指针-指针

5. 指针和数组

6. 二级指针

7. 指针数组

---

1. 指针是什么？

指针是什么？

指针理解的 2 个要点：

1. 指针是内存中一个最小单元的编号，也就是地址

2. 平时口语中说的指针， 通常指的是指针变量 ， 是用来存放内存地址的变量

总结：指针就是地址，口语中说的指针通常指的是指针变量。

那我们就可以这样理解：

内存

#include
int main()
{
	int a = 10;//a占4个字节 -   （32位）
	int* pa = &a;//拿到的是a的4个字节中第一个字节的地址
	*pa = 20;
	return 0;
}

指针变量

我们可以通过 & （取地址操作符）取出变量的内存其实地址，把地址可以存放到一个变量中，这个

变量就是指针变量

#include 
int main()
{
int a = 10;//在内存中开辟一块空间
int *p = &a;//这里我们对变量a，取出它的地址，可以使用&操作符。
   //a变量占用4个字节的空间，这里是将a的4个字节的第一个字节的地址存放在p变量
中，p就是一个之指针变量。
return 0;
}

总结：

指针变量，用来存放地址的变量。（存放在指针中的值都被当成地址处理）。

那这里的问题是：

一个小的单元到底是多大？（1个字节）

如何编址？

经过仔细的计算和权衡我们发现一个字节给一个对应的地址是比较合适的。

对于 32 位的机器，假设有 32 根地址线，那么假设每根地址线在寻址的时候产生高电平（高电压）和低电平（低电压）就是（1或者 0 ）；

那么 32 根地址线产生的地址就会是：

00000000 00000000 00000000 00000000

00000000 00000000 00000000 00000001

...

11111111  11111111   11111111   11111111

这里就有 2 的 32 次方个地址。

每个地址标识一个字节，那我们就可以给 （ 2^32Byte == 2^32/1024KB ==

2^32/1024/1024MB==2^32/1024/1024/1024GB == 4GB ） 4G 的空闲进行编址。

同样的方法，那 64 位机器，如果给 64 根地址线，那能编址多大空间，自己计算。

这里我们就明白：

在 32 位的机器上，地址是 32 个 0 或者 1 组成二进制序列，那地址就得用 4 个字节的空间来存储，所以

一个指针变量的大小就应该是 4 个字节。

那如果在 64 位机器上，如果有 64 个地址线，那一个指针变量的大小是 8 个字节，才能存放一个地

址。

总结：

指针是用来存放地址的，地址是唯一标示一块地址空间的。

指针的大小在 32 位平台是 4 个字节，在 64 位平台是 8 个字节 。

2. 指针和指针类型

这里我们在讨论一下：指针的类型

我们都知道，变量有不同的类型，整形，浮点型等。那指针有没有类型呢？

准确的说：有的。

当有这样的代码：

int num = 10;
p = #

要将&num（num的地址）保存到p中，我们知道p就是一个指针变量，那它的类型是怎样的呢？ 我们给指针变量相应的类型。

char         * pc = NULL ;

int             * pi = NULL ;

short       * ps = NULL ;

long          * pl = NULL ;

float         * pf = NULL ;

double    * pd = NULL ;

 这里可以看到，指针的定义方式是： type + * 。

其实：

char* 类型的指针是为了存放 char 类型变量的地址。

short* 类型的指针是为了存放 short 类型变量的地址。

int* 类型的指针是为了存放 int 类型变量的地址。

那指针类型的意义是什么？

指针类型的意义主要是在指针的地址+1的时候决定是+1还是＋4还是+8

 

  指针类型决定了：指针解引用的权限有多大（能操作几个字节）

 指针类型决定了：指针走一步，能走多远（步长）指针分别＋1（向前走）   int+4 、char+1、double+8

//指针类型的意义
// 1.指针类型决定了：指针解引用的权限有多大
// 2.指针类型决定了：指针走一步，能走多远（步长）指针分别＋1（向前走）   int+4 、char+1、double+8
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	int* p = arr;
	char* pc = arr;
	printf("%p\n", p);
	printf("%p\n", p+1);
	printf("%p\n", pc);
	printf("%p\n", pc + 1);
	//十六进制0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
	//四个二进制位可表示一个十六进制位
	//int a = 0x11223344;

	/*char* pc = &a;
	*pc = 0;*/
	/*int* pa = &a;
	*pa = 0;*/
	return 0;
}

2.1 指针+-整数

#include 
//演示实例
int main()
{
int n = 10;
char *pc = (char*)&n;
int *pi = &n;

printf("%p\n", &n);
printf("%p\n", pc);
printf("%p\n", pc+1);
printf("%p\n", pi);
printf("%p\n", pi+1);
return  0;
}

总结： 指针的类型决定了指针向前或者向后走一步有多大（距离）。

int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	/*int* p = arr;*/
	char* pc = arr;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		//*(p + i)=1;  //其实是下标为i的地址   数组赋值1  走一步跳过一个整型，解引用访问的也是一个整型
		*(pc + i) = 1;//一个字节跳过一个字节的访问，一个字节一个字节的操作，当做char来访问
	}
	return 0;
}

整型指针加1跳过一个整型，字符指针加1跳过一个字符。 

2.2 指针的解引用

//演示实例
#include 
int main()
{
int n = 0x11223344;
char *pc = (char *)&n;
int *pi = &n;
*pc = 0;   //重点在调试的过程中观察内存的变化。
*pi = 0;   //重点在调试的过程中观察内存的变化。
return 0;
}

总结：

指针的类型决定了，对指针解引用的时候有多大的权限（能操作几个字节）。

比如： char* 的指针解引用就只能访问一个字节，而 int* 的指针的解引用就能访问四个字节。

3. 野指针

概念： 野指针就是指针指向的位置是不可知的（随机的、不正确的、没有明确限制的）

3.1 野指针成因

1. 指针未初始化

#include

int main ()

{

     int * p ; // 局部变量指针未初始化，默认为随机值

     * p = 20 ;

     return 0 ;

}

2. 指针越界访问

#include

int main ()

{

    int arr [ 10 ] = { 0 };

    int * p = arr ;

    int i = 0 ;

    for ( i = 0 ; i <= 11 ; i ++ )

  {

        // 当指针指向的范围超出数组 arr 的范围时， p 就是野指针

        * ( p ++ ) = i ;

  }

    return 0 ;

}

3. 指针指向的空间释放

这里放在动态内存开辟的时候讲解，这里可以简单提示一下。

比如你和你女朋友分手了，虽然你记得她的手机号码，但是如果你打电话给她就是非法骚扰。

 &a 返回给主函数后，空间释放；进入test函数时a创建，出这个函数时a销毁了，也就是说return 返回a的地址时，a的生命周期已经结束了，a占4个字节的地址还给了系统。能放但是这块空间已经不是你的程序创建声明的空间了。野指针相当于你去开一间房子，当房子到期了，你记住了房号，你是可以非法入住的。

3.2 如何规避野指针

1. 指针初始化   养成初始化习惯

2. 小心指针越界

3. 指针指向空间释放即使置 NULL

4. 避免返回局部变量的地址

5. 指针使用之前检查有效性

#include

int main ()

{

    int * p = NULL ;

    //....

    int a = 10 ;

    p = & a ;

    if ( p != NULL )

  {

        * p = 20 ;

  }

    return 0 ;

}

因为NULL是0,0地址空间是不属于用户的 。应该先给p=&a，再解引用。

#include
int main()
{
	//当不知道p应该初始化为什么地址的时候，直接初始化为NULL
	//int* p = NULL;
	//明确知道初始化的值
	/*int a=10;
	int* ptr = &a;*/
	//C语言本身不会检查数据的越界行为的

	int* p = NULL;  //一个指针变量当你不知道它指向什么地方时，你让它置为空指针
	//当它指向的空间被释放了后，你也把它置为空指针，所以当它指向有效空间时就给他个有效地址，这样指针要是空指针，要么是指向有效空间

	if(p!=NULL)
		*p = 10;

	return 0;
}

4. 指针运算

指针 +- 整数

指针 - 指针

指针的关系运算

4.1 指针+-整数

#define N_VALUES 5
float values[N_VALUES];
float *vp;
//指针+-整数；指针的关系运算
for (vp = &values[0]; vp < &values[N_VALUES];)
{
    *vp++ = 0;
}

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int* p = arr;//让p指向数组首元素
	int* pend = arr + 9;//指向第10个元素
	while (p <= pend)
	{
		printf("%d\n", *p);//解引用   相当于变量  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
		p++;
	}
	return 0;
}

4.2 指针-指针

int my_strlen(char *s)
{
      char *p = s;
      while(*p != '\0' )
             p++;
      return p-s;
}

 指针-指针得到的两个指针之间的元素个数

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	char c [5];
	//指针与指针相减的前提：两个指针指向同一块空间
	printf("%d\n", &arr[9] - &c[0]);//?
	// 指针-指针得到的两个指针之间的元素个数
	printf("%d\n", &arr[9] - &arr[0]);  //9
	return 0;
}

#include

//计数器方法：
//int my_strlen(char* str)
//{
//	int count = 0;
//	while (*str!='\0')
//	{
//		count++;
//		str++;
//	}
//	return count;
//}
int my_strlen(char* str)
{
	char* start = str;
	while (*str != '\0');
	{
		str++;
	}
	return str - start;
}
int main()
{
	//strlen(); -  求字符串长度
	// int len = strlen("abc");
	//printf("%d\n", len);
	// 
	//递归
	int len = my_strlen("abc");//传递过去的是首个字符a的地址   相当于 char arr[]="abc";相当于传arr
	printf("%d\n", len);
	return 0;
}

#include
int my_strlen(char* str) //str是个指针，str指向数组arr的首原地址也就是b
{
	if (*str != '\0')  //* str 解引用拿到的是 b i t,如果是str 那么拿到的是个地址
		return 1 + my_strlen(str + 1);
	else
		return 0;
}
int main()
{
	char arr[] = "bit";
	//['b']['i']['t']['\0'] \0是字符串的结束标志，我们在计算字符串时不计算它
	//模拟实现一个strlen函数
	printf("%d\n", my_strlen(arr));//数组名arr相当于首元素的地址-也就是字符b的地址,所以写成char* str
	return 0;
}

4.3 指针的关系运算

for ( vp = & values [ N_VALUES ]; vp > & values [ 0 ];)

{

    *-- vp = 0 ;

}

代码简化 , 这将代码修改如下：

for ( vp = & values [ N_VALUES - 1 ]; vp >= & values [ 0 ]; vp -- )

{

    * vp = 0 ;

}

实际在绝大部分的编译器上是可以顺利完成任务的，然而我们还是应该避免这样写（写法二），因为标准并不保证它可行。

标准规定：

允许指向数组元素的指针与指向数组最后一个元素后面的那个内存位置的指针比较，但是不允许与

指向第一个元素之前的那个内存位置的指针进行比较。

5. 指针和数组

我们看一个例子：

#include 
int main()
{
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
   printf("%p\n", arr);
   printf("%p\n", &arr[0]);
   return 0;
}

运行结果：

可见数组名和数组首元素的地址是一样的。

结论： 数组名表示的是数组首元素的地址 。（2种情况除外，数组章节讲解了）

那么这样写代码是可行的：

int arr [ 10 ] = { 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 0 };

int * p = arr ; //p 存放的是数组首元素的地址

既然可以把数组名当成地址存放到一个指针中，我们使用指针来访问一个就成为可能。

例如：

#include 
int main()
{
   int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
   int *p = arr; //指针存放数组首元素的地址
   int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
   for(i=0; i p+%d = %p\n", i, &arr[i], i, p+i);
  }
   return 0;
}

运行结果：

 所以 p+i 其实计算的是数组 arr 下标为i的地址。

int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	int* p = arr;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%p <==> %p\n", &arr[i], p + i);
		*(p + i) = i;
	}
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", *(p + i));
	}
	//printf("%p\n", arr);//数组名是数组首元素的地址
	//printf("%p\n", &arr[0]);
	return 0;
}

那我们就可以直接通过指针来访问数组。

如下：

int main()
{
int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
int *p = arr; //指针存放数组首元素的地址
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
int i = 0;
for (i = 0; i

int mian()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int* p = arr;//数组名
	//[] 是一个操作符  2和arr是两个操作数
	//a+b
	//b+a
	//arr[2]-->*(arr+2)-->*(2+arr)-->2[arr]
	printf("%d\n", 2[arr]);
	printf("%d\n", arr[2]);//p[2]-->*(p+2)
	//arr[2]<==>*(arr+2)<==>*(p+2)<==>*(2+p)<==>*(2+arr)==2[arr]
	//2[arr]<==>*(2+arr)
	return 0;

}

6. 二级指针

指针变量也是变量，是变量就有地址，那指针变量的地址存放在哪里？

这就是 二级指针 。

int main()
{
	int a = 10;
	int* pa = &a;//pa是指针变量，一级指针
	//ppa就是一个二级指针变量
	int* *ppa=&pa;//pa也是个变量 ，&pa取出pa在内存中的起始地址  *paa 是指针，int * *ppa 告诉我指向pa
	//pppa就是一个三级指针变量
	int*** pppa = &ppa;
	return 0;
}

// *ppa==pa
//*pa==a
//**ppa==a

对于二级指针的运算有：

*ppa 通过对 ppa 中的地址进行解引用，这样找到的是 pa ， *ppa 其实访问的就是 pa .

int b = 20 ;

* ppa = & b ; // 等价于 pa = &b;

**ppa 先通过 *ppa 找到 pa , 然后对 pa 进行解引用操作： *pa ，那找到的是 a .

** ppa = 30 ;

// 等价于 *pa = 30;

// 等价于 a = 30;

7. 指针数组

指针数组是指针还是数组？

答案：是数组。是存放指针的数组。

数组我们已经知道整形数组，字符数组。

int       arr1 [ 5 ];

char    arr2 [ 6 ];

 那指针数组是怎样的？

int* arr3 [ 5 ];      // 是什么？

arr3 是一个数组，有五个元素，每个元素是一个整形指针。

int main()
{
	int arr[10];//整形数组  - 存放整形的数组就是整形数组
	char ch[5];//字符数组 - 存放的是字符
	//指针数组 - 存放指针的数组
	int *parr[5];//存放整形指针的数组
	char* pch[5];//存放字符指针的数组
	return 0;
}