C语言 指针
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前言
一、指针是什么？
二、指针变量的大小
三、指针和指针类型
四、指针和函数
五、野指针
5.1野指针成因
5.2 如何规避野指针
六、指针运算
6.1 指针+- 整数
6.2 指针-指针
6.3 指针的关系运算
总结
前言
指针理解的2个要点：
- 指针是内存中一个最小单元的编号，也就是地址。
- 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。
一、指针是什么？
1.1 指针变量
整个内存空间是切割成一个个1byte（字节）大小的内存单元并编号来管理的，把内存单元的编号称为地址，地址也叫指针。存放指针（地址）的变量就是指针变量，通过指针变量里存放的地址，可以找到对应的内存单元。
就好比一个人国家划分成许多省，每个省都有邮政编码，根据邮政编码可以找到对应地址的省，而指针变量就像是记录邮政编码的小本子。
- 内存单元有编号，而这个编号其实就是地址，地址被称为指针。
- 存放指针（地址）的变量就是指针变量。
- 把内存单元的编号就称为指针。
- 指针其实就是地址，地址就是编号。
- 指针就是内存单元的编号。
总结：指针就是地址，口语中说的指针通常指的是指针变量。
代码示例：
#include
int main()
{
int a = 10;//a是整型变量，占用四个字节的内存空间，存储10
int* pa = &a;//pa是一个指针变量，用来存放地址的
return 0;
}
调试窗口：
a变量里存放着10，a的地址是0x008ffd80，&a的意思是取得a的地址，运算符&的功能就是取得对象的地址。pa变量中存放的是a的地址0x008ffd80，而pa前面的int表示 pa 指向的对象是int类型的，*说明 pa 是指针变量。
这里注意：int 整形变量占4个字节的内存，&a取出的是a所占4个字节的第一个字节的地址存放在pa变量中，pa指针变量中存的就是a的首地址。
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）
1.2 取地址运算符和间接寻址运算符
C语言为指针的使用提供了一对运算符。为了找到变量的地址，可以使用 & 取地址运算符。如果 a 是变量，那么 &a 就是 a 在内存中的地址。为了获得对指针所指向对象的访问，可以使用 * 间接寻址运算符。如果 p 是指针，那么 *p 表示 p 当前指向的对象。
只要 p 指向 a ，*p 就是 a 的别名。
代码示例：
#include
int main()
{
int a = 0;
int* p = &a;
*p = 10;
return 0;
} 运行结果：
*为解引用操作符，*p意思就是通过p中存放的地址，找到p所指向的对象（此时*p就是a）
&a：找到a的地址；*p找回对象a。
二、指针变量的大小
指针的大小是由硬件机器决定的：
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。
在64位的机器上，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：
- 指针变量是用来存放地址的，地址是唯一标示一个内存单元的。
- 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。
代码示例：
#include
int main()
{
char* pc = NULL;
short* ps = NULL;
int* pi = NULL;
double* pd = NULL;
printf("%zu\n", sizeof(pc));
printf("%zu\n", sizeof(ps));
printf("%zu\n", sizeof(pi));
printf("%zu\n", sizeof(pd));
return 0;
}
运行结果：
4
4
4
4
不管什么类型的指针都是在创建指针变量，指针变量是用来存放地址的。指针变量的大小取决于一个地址存放的时候需要多大空间。
三、指针和指针类型
指针的定义方式是： type + * 。
- 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。
代码示例1：
#include
int main()
{
int a = 0x11223344;
int* pa = &a;
*pa = 0;
return 0;
} 调试窗口：
代码示例2：
#include
int main()
{
int a = 0x11223344;
char* pa = &a;
*pa = 0;
return 0;
} 调试窗口：
结论：
指针类型决定了指针在被解引用的时候访问几个字节。
- int*的指针，解引用访问4个字节
- char*的指针，解引用访问1个字节
代码示例：
#include
int main()
{
int a = 0x11223344;
int* pa = &a;
char* pc = &a;
printf("pa=%p\n", pa);
printf("pa+1=%p\n", pa+1);
printf("pc=%p\n", pa);
printf("pc+1=%p\n", pc+1);
return 0;
}
运行结果：
pa=008FF774
pa+1=008FF778
pc=008FF774
pc+1=008FF775
结论：
- 指针类型决定了指针+1或-1操作的时候，跳过几个字节。
- 指针的类型决定了指针的步长。
代码示例1：
#include
int main()
{
int a = 0;
int* pi = &a;
float* pf = &a;
*pi = 100;
return 0;
}
调试窗口：
代码示例2：
#include
int main()
{
int a = 0;
int* pi = &a;
float* pf = &a;
*pf = 100.0;
return 0;
}
调试窗口：
int* 和 float* 不能通用
- pi 解引用访问4个字节，pi+1 也是跳过4个字节。
- pf 解引用访问4个字节，pf+1 也是跳过4个字节。
但整型数字和浮点型小数在内存中的存储方式不同，所以在监视内存中的结果也不同，也论证 int* 和 float* 不能通用。
四、指针和函数
指针的一个重要作用就是作为函数参数使用。
代码示例：
#include
void text(int* y)
{
*y = 20;
}
int main()
{
int a = 0;
text(&a);
printf("a=%d", a);
return 0;
} 运行结果：
a=20通过函数调用表达式 text(&a) ，调用函数 text 时， text 函数中形参 y 被声明为指向 int 型变量的指针变量。函数被调用时，将 &a 复制到 y 中，指针 y 便指向了a。
由于在指针前加上指针运算符 * ，就可以显示该指针指向的对象。因此 *y 时 a 的别名。对 *y 赋值，也就是对 a 赋值，所以即使从 text 函数返回 main 函数，a 中保存的依然是180。
若要在函数中修改变量的值，就需要传入指向该变量的指针，即告诉程序：传入的是指针，请对该指针指向的对象进行处理。
只要在被调用的函数里的指针前写上指针运算符 * ，就能间接地处理该指针指向的对象。这也是 * 运算符又被称为间接访问运算符的原因。另外，通过在指针前写上指针运算符 * 来访问该指针指向的对象，称为解引用。
这里可以对照函数的传址调用加深理解 C语言 函数-CSDN博客
计算和与乘积
代码示例：
#include
void sum_mul(int x, int y, int* Sum, int* Mul)
{
*Sum = x + y;
*Mul = x * y;
}
int main()
{
int a = 3;
int b = 6;
int sum = 0;
int mul = 0;
sum_mul(a, b, &sum, &mul);
printf("sum=%d\n", sum);
printf("mul=%d\n", mul);
return 0;
}
运行结果：
sum=9
mul=18
调用函数 sum_mul 时，会将 sum 和 mul 的地址复制给形参 Sum 和 Mul 。因此 *Sum 就是 sum 的别名，*Mul 就是 mul 的别名。在函数体中，将求得的和赋值给 *Sum，将求得的乘积赋值给 *Mul 这就相当于给 sum 和 mul 进行赋值，因此从 sum_mul 函数返回到 main 函数之后，和与乘积也分别存储在 sum 和 mul 中了。
五、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）
5.1 野指针成因
1. 指针未初始化
代码示例1：
#include
int main()
{
int* p;
*p = 10;
return 0;
} - p没有初始化，就意味着没有明确指向。
- 一个局部变量不初始化时，放的是随机值：0xcccccccc
- *p = 10; 这里非法访问内存了，这里的p就是野指针。
2. 指针越界访问
代码示例2：
#include
int main()
{
int arr[10] = { 0 };
int* p = &arr;
int i = 0;
for (i = 0; i <= 10; i++)
{
*p = i;
p++;
}
return 0;
}
当指针指向的范围超出数组arr的范围时，p就是野指针。
3. 指针指向的空间释放
代码示例3：
#include
int* text()
{
int a = 10;
return &a;
}
int main()
{
int* p = text();
return 0;
}
调用text函数，返回变量a的地址给指针p。
a是局部变量，他所占的空间一旦出了text函数就销毁了，就是将a所占的空间还给了操作系统。所以返回地址的同时，a所占空间销毁。
p在存a的地址的时候，地址所对应的空间已经销毁。p虽然可以通过地址找到对应空间，但是p不能访问和使用这块空间。此时p就是野指针。
5.2 如何规避野指针
1. 指针初始化
2. 小心指针越界
3. 指针指向空间释放，及时置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
代码示例：
#include
int main()
{
int* p = NULL;
int a = 10;
p = &a;
if (p != NULL)
{
*p = 100;
}
return 0;
}
六、指针运算
6.1 指针+- 整数
如果 p 指向数组元素 arr[ i ] ，那么 p+j 指向 arr[ i+j ]。
如果 p 指向数组元素 arr[ i ] ，那么 p-j 指向 arr[ i-j ]。
代码示例1：
#include
int main()
{
int arr[10] = { 0 };
int i = 0;
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
int* p = arr;
for (i = 0; i < sz; i++)
{
*p = 1;
p++;
}
return 0;
} 调试窗口：
代码示例2：
#include
int main()
{
int arr[10] = { 0 };
int i = 0;
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
int* p = arr;
for (i = 0; i < sz; i++)
{
*(p + i) = 1;
}
return 0;
} 调试窗口：
6.2 指针-指针
当两个指针相减时，结果为指针之间的距离，也就是两指针之间数组元素的个数。因此，若 p 指向 arr[ i ] 且 q 指向 arr[ j ]，那么 p - q 就等于 i - j 。
代码示例：
#include
int main()
{
int arr[10] = { 0 };
printf("%d\n", &arr[9]-&arr[0]);
return 0;
} 运行结果：
9
- 指针-指针的绝对值得到的是指针和指针之间元素个数。
- 不是所有指针都能相减，指向同一块空间的2个指针才能相减。
代码示例：
#include
int my_strlen(char* str)
{
char* start = str;
while (*str != '\0')
{
str++;
}
return (str - start);
}
int main()
{
int len = my_strlen("abcdefg");
printf("%d\n", len);
return 0;
} 运行结果：
7
6.3 指针的关系运算
可以用关系运算符（ < 、<= 、> 、>= ）和判等运算符（== 、!=）进行指针比较。
代码示例：
#include
#define N_VALUES 10
int main()
{
int values[N_VALUES] = { 0 };
int* vp = NULL;
for (vp = &values[N_VALUES]; vp > &values[0];)
{
*--vp = 1;
}
return 0;
} 
上面代码可以简化成下方代码吗？
#include
#define N_VALUES 10
int main()
{
int values[N_VALUES] = { 0 };
int* vp = NULL;
for (vp = &values[N_VALUES - 1]; vp >= &values[0]; vp--)
{
*vp = 1;
}
return 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，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。
总结
以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了指针。