C语言指针重点总结(1)

指针是C语言的灵魂,学好指针对于学好C语言至关重要。C语言由于指针的存在,也被称为最基本、最底层的语言。

用自己的话总结知识,自己熟知的部分可以不写,只写遗忘的、重要的知识点,给之前自己总结的内容进行推敲,验证其正确性。

1、指针的概念

内存空间中把内存划分为⼀个个的内存单元,每个内存单元的大小取1个字节,也就是8个位,无论内存空间有多大,都是符合的。每个内存单元也都有⼀个编号(这个编号就相当于宿舍房间的门牌号),有了这个内存单元的编号,CPU就可以快速找到⼀个内存空间。在计算机中我们把内存单元的编号也称为地址。C语⾔中给地址起了新的名字叫:指针。内存单元的编号==地址==指针

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2、指针变量和地址

2.1 取地址操作符&

#include 
int main()
{
 int a = 10;
 printf("%p\n", &a);//&a: 取出a的地址
 return 0;
}

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按照上图的例子,会打印处理:006FFD70,&a取出的是变量a所占4个字节中地址较小的字节的地址。虽然整型变量占用4个字节,我们只要知道了第⼀个字节地址,顺藤摸瓜访问到4个字节的数据也是可行的。

2.2 指针变量和解引用操作符*

2.2.1 指针变量

指针变量也是⼀种变量,这种变量就是⽤来存放地址的,存放在指针变量中的值都会理解为地址。如之前取出的地址&a就可以放在指针变量里,int * pa = &a,这时可以说指针变量就指向了整型变量a。

2.2.1 创建指针变量

int a = 10;

int * pa = &a;

这里pa左边写的是 int * , * 是在说明pa是指针变量,而前⾯的 int 是在说明pa指向的是整型(int) 类型的对象。

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2.2.3 解引用操作符 *

我们只要拿到了地址(指针),就可以通过地址(指针)找到地址(指针)指向的对象,这里就要用到解引用操作符 *。

 #include 
int main()
{
 int a = 100;
 int* pa = &a;
 *pa = 0;
 return 0;
}

*pa 的意思就是通过pa中存放的地址,找到指向的空间, *pa其实就是a变量了;所以*pa = 0,这个操作符是把变量a改成了0,这里是把a的修改交给了pa来操作(pa相当于变量a的代理人),这样对a的修改,就多了⼀种的途径,写代码就会更加灵活。

2.3 指针变量的大小

32位机器有32根地址总线,每根地址线出来的电信号转换成数字信号后是1或者0,那我们把32根地址线产⽣的2进制序列当做⼀个地址,那么⼀个地址就是32个bit位,需要4 个字节才能存储。同理64位机器有64根地址总线,地址有64bit位,需要8个字节才能存储。

结论

1、32位平台下地址是32个bit位,指针变量大小是4个字节。

2、64位平台下地址是64个bit位,指针变量大小是8个字节。

3、注意指针变量的大小和类型是⽆关的,只要指针类型的变量,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 指针的解引用

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)。

3.2 指针+-整数

char* 类型的指针变量+1跳过1个字节, int* 类型的指针变量+1跳过了4个字节。 这就是指针变量的类型差异带来的变化。 指针的类型决定了指针向前或者向后⾛⼀步有多⼤(距离)。

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3.3 void* 指针

在指针类型中有⼀种特殊的类型是 void* 类型的,可以理解为⽆具体类型的指针(或者叫泛型指针),这种类型的指针可以⽤来接受任意类型地址。但是也有局限性, void* 类型的指针不能直接进行指针的+-整数和解引用的运算。

⼀般 void* 类型的指针是使⽤在函数参数的部分,⽤来接收不同类型数据的地址,这样的设计可以 实现泛型编程的效果。使得⼀个函数来处理多种类型的数据。

4. const修饰变量

const的作用(常属性,变量保持不变)

4.1 const修饰的一般类型变量

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const修饰的一般类型变量可以被指针强制修改,但一般不建议这么操作,因为变量a加上const的初衷就是不想变量被修改。

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4.2 const修饰指针变量

1、const如果放在*的左边,修饰的是指针指向的内容,保证指针指向的内容不能通过指针来改变。 但是指针变量本身的内容可变(指针的指向可以改变)。 const int * a==int const * a

2、const如果放在*的右边,修饰的是指针变量本⾝,保证了指针变量的内容不能修改,但是指针指向的内容,可以通过指针改变。

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3、const在指针变量*两边都有,如const int * const p=&a,则a变量的内容不能通过指针p来修改且指针pa的指向不能改变,如下图。

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生活中类比

g是一个女孩,b是一个男孩

const int * g=&b;  男孩的钱不允许让女孩改变(不能通过指针g改变变量b的内容),但女孩可以爱上其他人(但指针g的指向可以改变),男孩为了改变这种状态,变成了下面的形式。

int * const g=&b;  男孩的钱可以让女孩改变(可以通过指针g改变变量b的内容),但女孩必须只爱男孩一个人(但指针g的指向不能改变)。

const int * const g=&b; 女孩只爱男孩一个人,且不花男孩的钱,这个可能是专情的经济独立的女孩吧。

5. 指针运算

指针的基本运算有三种,分别是: 指针+- 整数、指针-指针、指针的关系运算。

5.1 指针+- 整数

指针+- 整数
#include 
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

5.2 指针-指针

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//指针-指针
#include 
int my_strlen(char *s)
{
 char *p = s;
 while(*p != '\0' )
 p++;
 return p-s;
}
int main()
{
 printf("%d\n", my_strlen("abc"));
 return 0;
}

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5.3指针的关系运算

//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 i = 0;
 int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
 while(p

6. 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)

6.1 野指针成因

1. 指针未初始化

如:int *p;//局部变量指针未初始化,默认为随机值。

2. 指针越界访问

3. 指针指向的空间释放

局部变量空间释放

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

6.2 如何规避野指针

6.2.1 指针初始化

如果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0,0也是地址,这个地址是⽆法使⽤的,读写该地址会报错。

#include 
int main()
{
 int num = 10;
 int*p1 = #
 int*p2 = NULL;
 
 return 0;
}

6.2.2小心指针越界

⼀个程序向内存申请了哪些空间,通过指针也就只能访问哪些空间,不能超出范围访问,超出了就是 越界访问。

6.2.3 指针变量不再使用时,及时置NULL,指针使用之前检查有效性。

6.2.4 避免返回局部变量的地址

如造成野指针的第3个例子,不要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”。

assert() 宏接受⼀个表达式作为参数。如果该表达式为真(返回值⾮零), assert() 不会产生任何作⽤,程序继续运⾏。如果该表达式为假(返回值为零), assert() 就会报错,在标准错误流 stderr 中写⼊⼀条错误信息,显⽰没有通过的表达式,以及包含这个表达式的文件名和行号。

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assert() 的缺点是,因为引⼊了额外的检查,增加了程序的运⾏时间。 ⼀般我们可以在 Debug 中使用,在 Release 版本中选择禁⽤ assert 就行,在 VS 这样的集成开发环境中,在 Release 版本中,直接就是优化掉了。这样在debug版本写有利于程序员排查问题, 在 Release 版本不影响用户使⽤时程序的效率。

8. 指针的使用和传址调用

8.1 my_strlen函数

库函数strlen的功能是求字符串长度,统计的是字符串中 \0 之前的字符的个数。

strlen函数的原型:size_t strlen ( const char * str );

参数str接收⼀个字符串的起始地址,然后开始统计字符串中 \0 之前的字符个数,最终返回长度。 如果要模拟实现只要从起始地址开始向后逐个字符的遍历,只要不是 \0 字符,计数器就+1,这样直 到 \0 就停止。

int my_strlen(const char * str)
{
 int count = 0;
 assert(str);
 while(*str)
 {
 count++;
 str++;
 }
 return count;
}
int main()
{
 int len = my_strlen("abcdef");
 printf("%d\n", len);
 return 0;
}

8.2 传值调用和传址调用

8.2.1 传值调用

实参传递给形参的时候,形参会单独创建⼀份临时空间来接收实参,对形参的修改不影响实参。

8.2.2传址调用

void Swap2(int*px, int*py)
{
 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);
 printf("交换后:a=%d b=%d\n", a, b);
 return 0;
}

传址调用,可以让函数和主调函数之间建⽴真正的联系,在函数内部可以修改主调函数中的变量;所以未来函数中只是需要主调函数中的变量值来实现计算,就可以采⽤传值调用。如果函数内部要修改 主调函数中的变量的值,就需要传址调用。

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