C语言-7月21日-指针的深入

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指针的强转问题：

const问题：

const和一级指针的结合问题：

const放在一级指针前面进行修饰（限制指针变量指向的数据）：

const放在一级指针后面进行修饰（限制指针变量本身）：

const对一级指针的前面和后面均进行修饰（限制指针变量和指针变量指向的数据的值）：

const与二级指针结合的问题：

const放在二级指针之前：

const放在二级指针之后：

const放在二级指针之间：

作业：

作业一：利用指针实现strcpy（拷贝函数）：

作业二：利用指针实现strlen(计算字符串长度)函数： 

作业三：里用指针实现strcat（链接字符串）函数：

作业四：利用指针实现strcmp(字符串比较)函数： 

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今天对指针进行了更加深入地学习，回顾一下今天所讲的知识点。

指针的强转问题：

#include
int main()
{
    int ar[] = {1,2,13,14};
    int *p = ar;//p指针现在是整形类型大小为4字节的指针变量
    long long *l = (long long*)p; //在这里我通过long long将p指针的大小强转位8字节
    printf("%lld",*l);
    return 0;

}

在这段代码中，我定义了一个元素个数为4的数组，定义了一个整形类型的指针变量，在下面我又通过long long对整形类型的指针变量进行强转，强制将指针的大小从原来的4字节变为8字节。我的计算机是以小端存储的方式来进行存储的，即是最低地址存放最低字节，所以数据地址的填充如下图所示：

当我执行p++语句时，语句蕴含的意思应该是：p+sizeof(p)，也就是p指针每向后偏移一个单元格，所对应的字节大小应该是4，那当我执行l++语句时（l+sizeof(l)），即应该是l指针每向后偏移一个单元格，所对应的字节大小应该是8字节。

在这里先提前说明，对于栈来说，开辟内存的方式是和数组不一样的：

栈的内存开辟：从高地址向低地址进行内存开辟

数组内存开辟：从低地址向高地址进行内存开辟

在这段代码中，定义的均为局部变量，所以操作系统会在栈区进行开辟，数组包含4个整形值，栈顶指针向上偏移16个字节，与栈底指针相差16字节，这也就是ar所使用的内存区间。此时ar所指向首元素地址，位于栈顶指针所在处。

栈的分派方式

const问题：

先来了解const：const是一个C语言的关键字，const限定一个变量不允许被改变，产生静态的作用。很多时候使用const可以提高程序的安全性和可靠性。

const和一级指针的结合问题：

如果在这里我定义一个使用const修饰的值，并试图对这个值进行修改。

编译器出现了报错，因为这时max已经被const所修饰，不能被改变.

const放在一级指针前面进行修饰（限制指针变量指向的数据）：

在这里我将const放在指针前面修饰，但在执行第6行代码的时候现世报错，编译器提示变量必须是可修改的左值。

下面来分析报错的原因，在const语句中，const限制了指针变量指向的数据，也就是修饰了解引用的过程。在之前的文章：指针的学习 中提到，“*”属指针的操作符，作用是引用指针指向的变量值，引用该变量的地址，然后再通过*解开，此过程称之为解引用。那么现在使用const对*p进行了修饰，也就意味着这个解引用的过程不能再变，指针p和a产生关联，p存放了a的地址，此时*p就是a本身，所以通过解引用的方式试图对a值修改的语句是会报错的。

所以可以得出结论：const修饰p的指向内容，内容不能做修改。

const放在一级指针后面进行修饰（限制指针变量本身）：

现在将const放在指针后面修饰,在执行第七行代码的时候报错，编译器依旧显示变量必须是可修改的左值。

 分析报错的原因：在第5行代码中：const直接修饰了指针本身，也就是p存放a的地址的过程，此时p本身代表的就是a的地址，那么当我们试图更改p中所存放的地址时，自然就会报错了。

所以可以得出结论：当const修饰指针p本身时，指针p的值（也就是p所存放的地址）不能被修改。

const对一级指针的前面和后面均进行修饰（限制指针变量和指针变量指向的数据的值）：

现在将const分别放在指针的前面和后面，执行第六行和第七行的时候编译器报错，报错原因：变量必须是可修改的左值。

分析报错的原因： 在第五行代码const对p变量本身和p变量所指向的内容均进行了修饰，也就是对解引用的过程和p存放a地址的过程均进行了修饰，所以p和*p都是不可被修改的，我们试图更改这两个值，编译器就会报错。

总结：区分const是限制指针变量本身还是指针变量所指向的值：如果const位于*号的左侧，则const用来限制指针变量所指向的值，如果const位于*号的右侧，则const用来限制指针变量本身。

const与二级指针结合的问题：

这里同样有三种结合方式：

const放在二级指针之前：

const int **q;

在这种方式下，const修饰的是int类型的,所以解引用**q等价的值是不能被赋值的，但是可以*q可以被修改地址，在这里二级指针q本身也可以被修改赋值。

const放在二级指针之后：

int **const q;

在这种方式i下，const修饰的是q二级指针本身，也就是const修饰int**类型，所以q指针是不能被修改赋值的，但是*q和**q均可以被修改赋值。

const放在二级指针之间：

int *const *q；

在这种方式下，const修饰的是*q，也就是int *类型，所以*q是不能被赋值的，但是q指针本身和**q均可以被修改赋值。 

作业：

作业一：利用指针实现strcpy（拷贝函数）：

#include
#include
#include
void my_strcpy(int *ar,int *br,int begin_index,int m)//形参分别为：被复制的数组ar，新数组br，元素下标，数组元素个数
{
    assert(ar != nullptr && br != nullptr && begin_index >= 0);
    int *p = ar + begin_index;//p指针的初始位置是被复制数组ar的起始元素；
    int *q = br + begin_index;//q指针的位置也是br数组的起始元素；
    assert(p != nullptr && q != nullptr);
    for(int i = 0;i < m;i++){
        *q = *p;//将p指针对应的地址解引用后的元素赋值给q指针对应地址解引用的元素，循环；
        q++;
        p++;//每次赋值完之后，p指针和q指针的位置向后偏移一位，直到全部复制完成；
    }
}
int main()
{
    int m = 0;//定义整型值m用来存放被复制的数组中一共有几个元素
    printf("Please input the number of array:\n");//输入元素的个数
    scanf("%d",&m);
    int ar[m];
    printf("Please input these numbers.\n");//填充上面个数个元素
    for(int i = 0;i < m;i++){
        scanf("%d",&ar[i]);
    }
    int br[m];
    my_strcpy(ar,br,0,m);//调用函数
    printf("The array you copied br[] is:");
    for(int i = 0;i < m;i++){
        printf("%2d",br[i]);//输出
    }
    return 0;
}

例如在这里我输入元素的个数为5，填充的元素分别为：1，2，3，4，5，运行结果为：

复制完成

作业二：利用指针实现strlen(计算字符串长度)函数： 

#include
#include
#include
int my_strlen(char *ar)
{
    assert(ar != nullptr);
    char *p = ar;
    int m = 0;//定义整型值m来对字符串的长度进行存储
    while(*p != '\0'){//循环条件：p指针解引用后的元素不是字符串的末尾'\0'
        m++;
        p++;//每次循环记录字符串长度的m加1，p指针的位置向后迁移一位
    }
    return m;
}
int main()
{
    char message[] ="";
    printf("Please input the string.\n");
    scanf("%s",message);
    printf("The lenth of the string you put is %d",my_strlen(message));
    return 0; 
}

如图我输入fuckyou！带上感叹号一共是8个字符，我们来看一下运行结果：

结果正确，字符串长度输出成功 ！

作业三：里用指针实现strcat（链接字符串）函数：

#include
#include
#include
void my_strcat(char *message1,char *message2)
{
    assert(message1 != nullptr && message2 != nullptr);
    char *p = message1;
    char *q = message2;
    assert(p != nullptr && q !=nullptr);
    while(*p){//此循环存在的原因：当p指针还停留在第一个字符串时，一直向后迁移，直到到达第一个字符串的末尾
        p++;
    }
    while(*q != '\0'){//跳出第一个循环之后，当指针没有到达第二个字符串的末尾时
        *p++ = *q++;//将第二个字符串的字符添加在第一个字符串的后面，循环。
    }
}
int main()
{
    char message1[100] = {0};
    char message2[100] = {0};
    printf("Please input your first string: \n");
    scanf("%s",message1);
    printf("Please input your second string: \n");
    scanf("%s",message2);
    my_strcat(message1,message2);
    printf("The string you connected is %s\n",message1);
    return 0;
}

如图为我输入的第一个字符串和第二个字传分别为Hello和world：

如图，字符串连接成功！ 

字符串连接成功！

作业四：利用指针实现strcmp(字符串比较)函数： 

#include
#include
#include
int my_strcmp(char *p1,char *p2)
{
    assert(p1 != nullptr && p2 != nullptr);
    int i = 0;
    while(*(p1 + i) == *(p2 + i)){//循环条件为字符串1和字符串2的存在一个字符相同时
        if(*(p1 + i++) == '\0'){
            return (0);
        }
        else{
            return(*(p1 + i) - *(p2 + i));//返回值字符串1减去字符串2的ASCII码
        }
    }
}
int main()
{
    char str1[100];
    char str2[100];
    char *p1 = &str1[0];
    char *p2 = &str2[0];
    printf("Please input the strings you wanna compare：\n");
    scanf("%s%s",str1,str2);
    printf("The result of the strings you compared with is ：%d ",my_strcmp(p1,p2));
    return 0;
}

如图我比较boy字符串和bad字符串，运行结果为：

结果正确