C语言——指针（第一讲）

1.内存和地址

2.指针变量和地址

3.指针变量类型的意义

4.const修饰指针

5.指针运算

6.野指针

7.assert 断言

8.指针的使用和传值调用

Hello~~
本期将由我为大家介绍指针——第1讲
欢迎各位的观看！

1.内存和地址

1.1）C语言中的指针就像一把把神奇的

只有当你拿着与房间号匹配的钥匙，才能准确无误的进入房间！
1.2）别急，要想学好指针，首先对内存和地址的了解是必不可少的！
实例：假设你外出旅游要办理入住，这时你就需要拿着钥匙到达指定的房间号，才可以进入房间。
同理，对于计算机而言，你给他下达某个指令，进行访问时，他只有精确的得到地址
才可以执行。
计算机其实是把内存分为一个个的内存单元，每个内存单元大小时一个字节，这个内存单元就相当于一个个的地址，这样CPU就可以快速找到对应的 “房间”

可以这样理解：
地址== 指针

2.指针变量和地址

2.1）取地址操作符&
创建变量的实质是向内存申请空间

  int a = 1;//向内存申请4个字节的空间，来存放变量a 
    printf("%p\n", &a);//&a 表示取出a 的地址
    //注意这里是取出a所占4个字节较小的字节的地址

2.2）指针变量和解引用操作符(*)
指针变量的引入：通过取地址拿到的是变量对应的地址，但是地址也需要进行存放，方便后期使用所以
指针变量：是用来存放地址的，指针变量也是变量，只要是存放在指针变量中的值都会当作地址

#include 
int main()
{
 int a = 10;
 int *p = &a;//取出a的地址并把它放到变量p中
 return 0;
 }

2.3）拆解指针类型

int a = 2;
int * pa = &a;
pa:表示一个指针变量
int * 表示指针变量的类型
int 表示P所指向对象（a)的类型是int 型

图解：

2.4）解引用操作符*
将地址保存起来，具体要怎么使用
只要拿到了地址（指针），就可以通过地址（指针）找到地址（指针）指向的对象，这⾥必须学习⼀个操作符叫解引⽤操作符(*)。

#include 
int main()
{
 int a = 100;
 int* pa = &a;
 *pa = 0;//*pa 其实就等价于a，对pa 进行解引用即 a = 0
 return 0;
 }

2.5）指针变量的大小
首先我们需要知道指针变量是用来存放地址
其次我们就需要知道地址是如何产生的

地址是通过**地址总线**来实现的：
在x86(32)环境下，有32根地址线，每根地址线存放一个1或者0，那么32根地址线就会有32个0或者1组成，每个地址线对应一个比特位，所以对应地址大小就是4个字节
同理，在64位环境下
有64根地址线，每根地址线存放一个1或者0，那么64根地址线就会有64个0或者1组成，每个地址线对应一个比特位，所以对应地址大小就是8个字节

地址大小取决于编译器的环境
32位平台下地址是32个bit位（即4个字节）
64位平台下地址是64个bit位（即8个字节）

上代码！

#include
int main()
{
 printf("%zd\n", sizeof(char *));
 printf("%zd\n", sizeof(short *));
 printf("%zd\n", sizeof(int *));
 printf("%zd\n", sizeof(double *));
 return 0;
}

• 32位平台下地址是32个bit位，指针变量⼤⼩是4个字节
• 64位平台下地址是64个bit位，指针变量⼤⼩是8个字节
• 注意指针变量的⼤⼩和类型是⽆关的，指针变量只是用来存放地址的，只要是指针类型的变量，在相同的平台下，⼤⼩都是相同的。
3.指针变量类型的意义

3.1）解引用

int main()
{
    int n = 0x11223344;
    int* pi = &n;
    *pi = 0;
    return 0;
}

分析：此指针类型是int * 类型，会将n的4个字节全部改为0

#include 
int main()
{
    int n = 0x11223344;
    char* pc = (char*)&n;
    *pc = 0;
    return 0;
}

分析：此指针类型是 char * 类型，会将n的1个字节改为0
综上：指针的类型决定了，对指针解引⽤的时候有多⼤的权限（⼀次能操作⼏个字节）。 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
3.2）指针 + - 整数
可以这样理解：
指针+ 整数：从当前指向的地址向后移
指针- 整数：从当前指向的地址向前移
即：指针 +n或者是 -n,就是跳过n个元素

#include 
    int main()
{
        int n = 10;
        char* pc = (char*)&n;//指针类型 char *
        int* pi = &n;//指针类型int*

        printf("&n     =%p\n", &n);
        printf("pc     =%p\n", pc);
        printf("pc + 1 =%p\n", pc + 1);//char* 后移一个字节
        printf("pi     =%p\n", pi);
        printf("pi + 1 =%p\n", pi + 1);//int*后移4个字节

        return 0;
 }

这就是指针变量的类型差异带来的变化。
结论：指针的类型决定了指针向前或者向后⾛⼀步有多⼤（跳过字节的个数）。

4.const 修饰指针

4.1）const 修饰变量

#include 
int  main()
{
    int n = 2;
    n = 5;//n 可以进行 修改
    const int n = 2;
    n = 5;//n 不能进行修改，因为有const 修饰
    printf("%d\n", n);

    return 0;
}

但是我们可以"曲线救国"，借助n 的地址进行修改

#include 
int main()
{
 const int n = 2;
 printf("n = %d\n", n);
 int*p = &n;
 *p = 20;
 printf("n = %d\n", n);
 return 0;

4.2）const修饰指针变量

分为2 种情况：const 在* 左边，const 在* 右边

#include 
int main()
{
     int n = 0;
    const int* p = &n;//const 在* 左边限制了指针指向的内容，即指针指向的内容不能修改，但是指针变量本⾝的内容可变
    *p = 20;//编译器会报错
    int*const p = &n;//const 在* 右边限制了指针变量本⾝，即指针变量指向的内容不能修改，但是指针指向的内容可变
    *p = 20;
    return 0;
}

5.指针运算

指针运算有3 种
指针±整数
指针-指针
指针关系运算
5.1）指针±整数

#include 
//指针+- 整数
int main()
{
 int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
 int *p = &arr[0];
 int i = 0;
 int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
 for(i=0; i<sz; i++)
 {
     printf("%d ", *(p+i));//p+i 这⾥就是指针+整数
 }
 return 0;
}

对于本代码需要知道以下几个点
1）数组在内存中是连续存放的，只要知道数组首元素地址，就能顺藤摸瓜找到访问其他元素
2）数组名代表数组首元素的地址，注意除2种例外（Up 主会在后期进行分享）
3.)*指针 +n或者是 -n,就是跳过n个元素
5.2）指针-指针

#include 
int my_strlen(char *s)//用指针进行接收，s 表示接收的是字符串中第一个字符的地址
{
 char *p = s;
 while(*p != '\0' )
 p++;
 return p-s;//指针——指针得到的是元素与元素之间的个数
}
int main()
{
 printf("%d\n", my_strlen("abc"));//my_strlen（）函数功能是统计字符串个数，把字符串"abc"传给函数
 return 0;
}

5.3）指针的关系运算

#include 
int main()
{
 int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
 int *p = &arr[0];
 int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
 while(p<arr+sz) //指针的⼤⼩⽐较
 {
 printf("%d ", *p);//解引用，取内容
 p++;
 }
 return 0;

6.野指针

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）

6.1野指针的形成

6.1.1指针没有初始化
明确知道指针指向哪⾥就直接赋值地址，如果不知道指针应该指向哪⾥，可以**给指针赋值NULL.**NULL 是C语⾔中定义的⼀个标识符常量，值是0,读写该地址会报错。

#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;
}

6.1.2:指针的越界访问

#include 
int main()
{
 int arr[10] = {0};
 int *p = &arr[0];
 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;
}

6.1.3指针指向的 空间已释放

#include 
int* test()
{
 int n = 100;
 return &n;
}
int main()
{
 int*p = test();
 printf("%d\n", *p);
 return 0;
 }

分析：内存分为3 个区域：栈区，堆区，静态区；局部变量存放在栈区，当出变量作用域的时候变量占用的空间就会销毁（空间的释放）
6.2避免野指针
1）指针进行初始化

#include 
int main()
{
 int num = 10;
 int*p1 = #
 int*p2 = NULL;//指针的初始化
 
 return 0;
 }

2）小心指针越界
3） 指针变量不再使⽤时，及时置NULL，指针使⽤之前检查有效性

int main()
{
 int arr[10] = {1,2,3,4,5,67,7,8,9,10};
 int *p = &arr[0];
 for(i=0; i<10; i++)
 {
 *(p++) = i;
 }
 //此时p已经越界了，可以把p置为NULL
 p = NULL;
 //下次使⽤的时候，判断p不为NULL的时候再使⽤
 //...
 p = &arr[0];//重新让p获得地址
 if(p != NULL) //判断
 {
 //...
 }
 return 0;
}

4）避免返回局部变量的地址

7.assert 断言

assert.h 头⽂件定义了宏 assert() ，⽤于在运⾏时确保程序符合指定条件，如果不符合，就报错终⽌运⾏。这个宏常常被称为“断⾔”
使⽤ assert() 有⼏个好处：它不仅能⾃动标识⽂件和出问题的⾏号，还有⼀种⽆需更改代码就能开启或关闭 assert() 的机制。如果已经确认程序没有问题，不需要再做断⾔，就在 #include 语句的前⾯，定义⼀个宏 NDEBUG 。

#define NDEBUG
#include 

8.指针的使用和传址调用

1）交换2个整形变量

//交换2个整形变量
#include 
void Swap1(int x, int y)
{
 int tmp = x;//引入中间变量
 x = y;
 y = tmp;
}
int main()
{
 int a = 0;
 int b = 0;
 scanf("%d %d", &a, &b);
 printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
 Swap1(a, b);
 printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);
 return 0;
}

通过分析得知：形参只是对实参的一份临时拷贝，通过对形参的改变并不会影响实参的值
所以要想让函数内部与函数外部建立联系，我们就必须借助指针来 实现

#include 
void Swap2(int*px, int*py)//用指针来接收
{
 int tmp = 0;
 tmp = *px;
 *px = *py;
 *py = tmp;
}
int main()
{
 int a = 0;
 int b = 0;
 scanf("%d %d", &a, &b);
 printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
 Swap1(&a, &b);//传址调用，将变量的地址传递给了函数
 printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);
 return 0;
}

2）strlen 模拟实现
strlen () 是一个库函数，用来统计字符串个数，遇到 \0 就停止
strlen（）需要引入头文件#include

int my_strlen(const char * str)//对于字符指针而言，他只接收字符串的首字符，因为字符串在内存中的存储同数组一样：连续存放的
{
 int count = 0;//计数器
 assert(str);//确保指针有效性（避免野指针的出现）
 while(*str)
 {
 count++;
 str++;
 }
 return count;
}
int main()
{
 int len = my_strlen("abcdef");//把常量字符串传给函数
 printf("%d\n", len);//6
 return 0;
}

OK~~有关指针的第一讲到此结束啦！鄙人暂时退下
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