C语言中关于指针变量的使用

   指针变量是C语言中非常重要的概念，也是初学者较为困惑的概念之一。本篇博客将介绍指针变量的概念、作用以及使用方法，帮助初学者更好地理解并使用指针变量。

1.指针变量的概念

    指针是一个存储变量地址的变量，它可以存储任何一种类型变量的地址。指针变量的值是一个16位或32位的内存地址，这个地址指向程序中的另外一个变量，并且可以通过指针变量来访问这个变量。

2.指针变量的作用

  指针变量的作用非常广泛，它们可以被用于许多情况下，如下面几个例子：

（1）函数中传递参数：使用指针作为参数，函数依然可以访问原始数据而不是复制一份，可以大大节省内存空间和时间。

（2）动态内存分配：指针变量可以用于动态分配内存空间。

（3）修改数据：通过指针变量，我们可以直接修改变量的值，而无需通过中间变量。

3.指针变量的使用方法

（1）定义指针变量

定义指针变量的方式与定义其他变量的方式类似，只需要在变量名前加上“*”即可，如下所示：

 

   int *ptr;

这个指针变量可以存放一个整数变量的地址。

（2）指针变量的初始化

指针变量的初始化可以通过把一个变量的地址赋值给指针变量来完成，如下所示：

 

   int a = 10;
    int *ptr = &a;

这里，“&”符号表示获取变量a的地址，并且把这个地址赋值给指针变量ptr。

（3）指针变量的解引用

解引用指针变量的意思是获取指针变量所指向的变量的值，可以通过在指针变量前加上“*”来实现，如下所示：

 

  int a = 10;
  int *ptr = &a;
  int b = *ptr;

这里，“*”符号获取指针变量指向的变量的值，并且把这个值赋值给变量b。

4.指针变量的小技巧

（1）空指针：一个指针变量的值为0，表示它是一个空指针，也就是指向的地址为空，通常用NULL表示。

（2）指针的加减操作：指针变量可以进行加减操作，如ptr++，此时指针变量将指向下一个数据单元。

（3）指针变量的优先级：在表达式中，指针变量的优先级最低，如*ptr+1表示先解引用，再加1。

5. 指针变量的定义

指针变量是一种特殊的变量，它保存的是一个地址，通常是另外一个变量的地址，也可以是动态分配的内存区域的地址。指针变量的定义方式为：

type * identifier;

其中，type 是指向的变量类型，identifier 是变量名称。例如，定义一个指向 int 型变量的指针变量：

int * p;

6. 指针变量的初始化

指针变量必须初始化，否则它将指向一个未知的地址，无法正常使用。指针变量的初始化有以下几种方式：

1）初始化为常量地址

int a;
int * p = &a;

该方式将指针变量 p 的值初始化为 a 变量的地址。

2）初始化为NULL

int * p = NULL;

该方式将指针变量 p 的值初始化为 NULL，表示 p 指向一个空地址。

3）动态分配内存空间

int * p = (int *)malloc(sizeof(int));

该方式将指针变量 p 的值初始化为分配内存空间后的地址。

7. 指针变量的使用

指针变量的主要作用是通过指针间接访问内存。使用指针变量需要注意以下几个方面：

1）引用指针变量指向的内容

通过指针变量来引用其所指向的内容，需要使用解引用符 *。

例如：

int a = 10;
int * p = &a;

printf("%d\n", *p);

输出结果为 10。

2）通过指针变量修改变量的值

通过指针变量对其所指向的内容进行修改操作，需要使用解引用符 *。例如：
 

int a = 10;
int * p = &a;

*p = 20;

printf("%d\n", a);

输出结果为 20。

3）指针变量的运算

指针变量支持加、减、自增、自减等运算。

例如：

int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int * p = a;
    
printf("%d ", *p);
p++;
printf("%d ", *p);
p += 2;
printf("%d ", *p);

输出结果为 1 2 4。

4）指针变量的比较指针变量可以进行 ==、!= 的比较运算。例如：

int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int * p1 = a;
int * p2 = &a[2];

if(p1 == &a[0])
    printf("p1 equals &a[0]\n");
if(p2 > p1)
    printf("p2 is greater than p1\n");

输出结果为 "p1 equals &a[0]" 和 "p2 is greater than p1"。

5）指针变量和数组

指针变量与数组密切相关。数组名本身是一个指向数组首元素的指针变量，可以进行数组元素遍历、数组指针操作、数组指针级别的比较操作等。

例如：

int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int * p = a;

for(int i = 0; i < 5; i++)
    printf("%d ", *(p + i));

输出结果为 1 2 3 4 5。

6）指针的引用和赋值

在函数参数中传递指针变量，需要使用指针的引用 &，赋值操作使用等号 =。例如：

void swap(int * p1, int * p2)
{
    int tmp = *p1;
    *p1 = *p2;
    *p2 = tmp;
}

int main()
{
    int a = 1, b = 2;
    swap(&a, &b);
    printf("a = %d, b= %d\n", a, b);
    return 0;
}

输出结果为 "a = 2, b = 1"，swap 函数中使用了指针变量的引用，交换了指针所指向的变量的值。

7）指针与字符串

字符串常量在内存中是连续的一段空间，它的末尾有一个空字符（'\0'）。字符串常量的地址可以被指针变量所指向。

例如：

char * s1 = "hello";
char s2[] = "world";

printf("%s ", s1);
printf("%s\n", s2);

输出结果为 "hello world"。

8）指针与函数

指针变量还可以作为函数参数，传递指向变量或者数组的指针，从而修改变量或者数组中的元素。

例如：

void getSquare(int * p, int n)
{
    for(int i = 0; i < n; i++)
    {
        p[i] = p[i] * p[i];
    }
}

int main()
{
    int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    getSquare(a, 5);
    for(int i = 0; i < 5; i++)
    {
        printf("%d ", a[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

输出结果为 "1 4 9 16 25"，getSquare 函数使用了指针变量修改了数组中的元素。

9）void 指针

void 指针是一种特殊的指针变量类型，它可以指向任意类型的内存地址，通常用于不确定指针所指向的地址类型，或者不关心指针所指向的内存中存储的内容的情况下。

例如：

int a = 100;
char c = 'A';
float f = 3.14;

void * p1 = &a;
void * p2 = &c;
void * p3 = &f;

printf("%d %c %.2f\n", *(int *)p1, *(char *)p2, *(float *)p3);

输出结果为 "100 A 3.14"，通过使用强制类型转换使得 void 指针可以访问所指向的内存的内容。

    总之，指针变量是一种非常实用的 C 语言特性，也是 C 语言中比较难以掌握的知识点之一。通过掌握指针变量的概念、初始化方法、使用方法、小技巧，以及指针变量与数组、指针变量与字符串、指针变量与函数等方面的关系，可以更好地应用指针变量解决实际问题。指针变量的应用场景非常广泛，特别是在系统底层开发、动态内存分配、数据结构等方面，是必不可少的工具。但是，指针变量的使用也非常容易出错，在使用指针变量的时候需要特别注意指针变量的类型、有效性、边界检查等方面的问题，以避免程序出现莫名其妙的错误。