C语言指针强化

目录

1.指针的强制转化

2.const与一级指针和二级指针的结合

第一节：指针的强制转化

引言

强制转化

扩展

 第二节 const与一级指针和二级指针的结合

const与一级指针的结合

例题 

const与二级指针的结合

例题

扩展

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第一节：指针的强制转化

引言

Windows系统的存储方式为小端存储模式

小端存储模式：数据中的低字节，存储在低地址中；数据中的高字节，存储在高地址中；
大端存储模式：数据中的高字节，存储在低地址中；数据中的低字节，存储在高地址中。

正常情况：

假设有一组数据存储在数组arr中：int arr[] = {1，2，13，14}；那么该组数据如何在内存中存储呢？

 如上图所示，即为数据的存储方式

当想读取不同的数据时，即可通过指针实现，首先定义一个指针：int* p = arr；（数组名arr代表该数组首元素的地址，变量p存储将其进行存储）

即指针首先访问数组元素的首地址，对第一个数据进行读取，当想读第二个数据时，通过p+1即可完成，即*p+1 = 2

指针由第一个位置移动至第二个位置，进而读取第二个数据：2

在这里强调：p+1，即指针p向右移动了1个单元格，而1个单元格的大小由指针指向的变量的类型决定，此处，int为四个字节，故而移动四个小格。

强制转化

int *p = arr；

char *q = p；（这句语句正确吗？）

显然错误，此时接受该指针变量的类型已经发生了改变，所以需要进行强制转换；

int *p = arr;

char *q = (char*)p;

通过强制转换来保证语法的正确性，但同时结果也发生了改变：

(char*)p+1的结果肯定不是2了，那是多少呢？

 

char类型为1个字节，所以1个小格为一个单元格，故而，(char*)p + 1 = 0;

#include 
int main()
{
	int arr[4] = { 1,2,13,14 };
	int* p = arr;
	char* q = (char*)p + 1;
	printf("%d", *q);
	return 0;
}

 如果将数据类型提升为 long long，那结果又会是如何呢？

 long long为8字节，所以指针移动如上，所以结果是d吗？不，进行数据读取时也是按照数据类型进行读取，所以应该读取为8个字节的数，那是否为d e？也不是。

#include 
int main()
{
	int arr[4] = { 1,2,13,14 };
	int* p = arr;
	long long* q = (long long*)p + 1;
	printf("%llx", *q);
	return 0;
}

 结果为何为e 00 00 00 0d？

这与栈的内存开辟与数组存储的方式以及小端模式有关：

首先要开辟内存空间（X86系统分配内存空间为4G），局部变量内存的开辟位于栈区（栈区在Win系统下为1M，在Linux系统中为10M）

     栈内存开辟：从高地址到低地址进行内存开辟；

     数组内存：从低地址到高地址进行存储。

由于Win系统的小端存储模式，故而，低字节的数据存储于低地址处，低字节的数据存储于低地址处，但我们一般读取数据时，应该从高位向地位读取，从而我们读取的顺序为从高地址到低地址进行读取。

所以读取的结果为 e 00 00 00 0d

总结：指针+num 《=》 指针偏移sizeof（指针指向的类型）* num 个字节

扩展

存储空间内的“地雷”

在数组中，一般位于数组的头部与尾部“地雷”以“cccc”四字节的形式出现，若访问到此处，程序可能会崩掉或者出错。

例：定义两个变量：

int a = 0;

int b = 0;

则两个变量之间差多少个字节？

首先用代码实现：

#include 
int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;
    printf（"%p\n",&a);
    printf("%p\n",&b);
	printf("%d", &a - &b);
	return 0;
}

答案为3；

由于int类型为4字节，所以两个变量之间相差12个字节，内存空间分配如下：

         

同时也可以通过VS 2019自行调试：

1.给出断点；

2.开始调试；

3.进入窗口；

4.点击内存并选择；

5.输入"&＋变量"。

       

 第二节 const与一级指针和二级指针的结合

const与一级指针的结合

（const与变量结合使其变为常变量，从而使其变为常量，即不能通过赋值方式改变变量的值）

首先定义一个一级指针：int* p = &a;

当const与其结合使用时，共分为三种情况：

1.const放在指针前：const int* p = &a;

const放在指针前，意味着const作用于（*p），即不能通过对指针变量p解引用的方式改变a的值

但是，对变量p不产生影响，p可以改变，去存储其他变量的地址。

2.const放在指针后，变量前：int* const p = &a;

 const放在指针后，意味着const作用于p本身，即指针变量只能存储变量a的地址，指针变量p不能指向其他变量

3.指针前与指针后都放const,则二者皆不能改变：const int* const p = &a;

此种情况下，指针变量与指针皆为常变量，所以都没有办法改变

例题 

给出条件，判断语句的对错：

int a = 0,b = 0;
const int* p = &a;
*p = 10; //(1)
p = &b;  //(2)

int*const p = &a;
*p = 10; //(3)
p = &b;  //(4)

const int* const p = &a;
*p = 10; //(5)
p = &b;  //(6)

const int a = 0;
const int b = 0;
int *p = &a; //(7)

（1）错（2）对

原因：const对指针*p 起作用，则*p不能通过解引用的方式来改变a的值，但是指针变量并没有受到限制，所以指针变量p的值可以被改变

（3）对（4）错

原因: const作用于p本身，即指针变量只能存储变量a的地址，指针变量p不能指向其他变量,但是*p并没有受到限制，所以可以通过解引用的方式改变a的值

（5）错（6）错

原因：二者皆受到限制

(7)错

原因：此时a,b变量皆为常变量，若（7）式成立，则意味着可以通过解引用的方式改变a的值，所以错位，正确语句应该显示不能通过解引用的方式来改变a的值： const int *p = &a;

const与二级指针的结合

首先定义一个二级指针：int** s = &p;

与const结合时，共有六种情况：

1.const int **s = &p; 

2.int * const *s = &p;

3.int **const s = &p;

4.const int* const * s = &p;

5.const int* const * const s = &p;

6.int*const* const s = &p;

例题

int a = 0;
int b = 0;
const int *p = &a;
int* const q = &a;
int** s1 = &p;
s1 = &q;
**s1 = 20; //(1)
const int **t1 = &p;
t1 = &q; //(2)
*t1 = &b; //(3)
**t1 = 10; //(4)
int *const*s2 = &p;
*s2 = &a; //(5)
**s2 = 100; //(6)

(1) 对 对**s1没有任何限制；

（2）对 对t1没有任何限制；

（3）对 对*t1没有任何限制；

（4）错 const int **t1 = &p;不能通过对t1解引用的方式改变a的值；

（5）错 int* const*s2 = &p;不能通过对s2解引用的方式改变p的值；

（6）对 对s2没有任何限制。

扩展

const ,指针与字符串常量

首先判断这条语句是否正确：

char* str = "hello";

用编译器实现：

显然无法实现，因为hello是一个字符串常量

字符串常量与全局变量，静态内存等等共同存储在数据区中，即（.data）（局部变量存储在栈区，动态内存存储在堆区）

而语句意思为：str保存字符串常量存储的地址，若上试成立，则意味着可以通过解引用的方式改变字符串常量中的字符： *str + 1 = ‘a’；显然错误

正确的应为：const char *str = "hello"；

练习：

const int a = 0;
int b = 0;
const int* p = &a;
p = &b; //(1)
*p = 10; //(2);
const int* const* s = &p;
*s = &a; //(3)
**s = 10; //(4)
const int **t = &p;(5)      
*t = &a; //(6)
const int* const* t = &p;
**t = 10; //(7)
*t = &a;  //(8)
p = &a;   //(9)

 分析：根据题干，首先，变量a为一个常变量，不能被修改，b为一个变量，*p为常变量，不能通过解引用的方式改变变量的值；

（1）对 p没有任何限制；//此时p已经指向变量b

（2）错 不能通过解引用的方式改变b的值；

（3）错 不能通过解引用的方式改变p的值；

 (4)   错  不能通过解引用的方式改变b的值；

（5）对 *p在以上语句中已经被限制，所以不加const，即可通过解引用两次t，改变b的值，但是当解引用一次时*t = p，解引用第二次时，*p则无法进一步解引用，所以不能通过该种方式进行改变b的值，所以在**t前加上const；

（6）对 *t无限制；

（7）错；

（8）错 **t与*t都被限制；

（9）p本身不受限制。