【C语言/知识梳理/期末复习】指针（一）（附思维导图/概念辨析）

一、内存和地址

（1）内存

• 类比：房间号

• 1byte=8bit，一个bit存储一个二进制的0或1

• 内存被划分为一个个的单元，一个单元的大小是一字节

• 每个内存单元都给一个编号，这个编号就是地址，而在C语言中，编号 == 指针

（2）编址

• 地址总线——简单理解，32位机器有32根地址总线， 每根线只有两态，表⽰0，1【电脉冲有⽆】，那么 ⼀根线，就能表⽰2种含义，2根线就能表⽰4种含 义，依次类推。32根地址线，就能表⽰2^32种含 义，每⼀种含义都代表⼀个地址。 地址信息被下达给内存，在内存上，就可以找到 该地址对应的数据，将数据在通过数据总线传⼊ CPU内寄存器。

（3）总结

• 内存单元的编号 == 地址 == 指针

• 内存被划分为一个个单元，一个内存单元的大小是1个字节。每个内存单元都有一个编号，这个编号就是地址，C语言中又把地址称为：指针。

二、指针变量和地址

（1）取地址操作符（&）
 

//使用
printf("%p\n", &a);

（2）指针变量

①区别：指针和指针变量

• 指针：地址

• 指针变量：专门用来存放地址（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。）

②举例解读

• int* pa = &a;//取出a的地址并存储到指针变量pa中（int*、int * pa、int *pa)即指针变量，加不加空格都可以）

③拆解指针类型

（3）解引⽤操作符（*）

• 使用：*变量名

（4）指针变量大小

• 取决于一个地址的存放需要多大空间。32位机器上，指针变量的大小都是4个字节；64位平台下地址是64个bit位，指针变量的大小是是8个字节。
• 注意：指针变量的大小和类型是无关的，只要是指针类型的变量，在相同的平台下，大小都是相同的。

三、指针变量类型的意义

（1）指针变量的解引用

• 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）。eg,char*的指针解引用访问一个字节，short*一次访问两个字节，int*的指针解引用就能访问四个字节，double*一次访问八个字节，

（2）指针＋- 整数

• 指针的类型决定了指针向前或者向后⾛⼀步有多⼤（距离）
• 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。
   

• 由于数组中存储的内容的地址是连续的，所以可以用指针。//int数组中一个整数占四个字节，可以用int*来。

  

（3）void* 指针

• 理解：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）
• 作用：这种类型的指针可以⽤来接受任意类型地址。
• 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。

四、指针运算

（1）对于数组

• 因为数组在内存中是连续存放的，只要知道第⼀个元素的地址，顺藤摸⽠就能找到后⾯的所有元素。

 

（2）指针 - 指针

• 运算的前提条件：指向同一块空间
• 运算结果：指针 - 指针的绝对值是指针之间的元素个数
• 作用：
• 

  

五、const修饰指针

（1）const 修饰变量

• const int n = 2;
• 变量前加上const上后，在语法上加了限制，只要我 们在代码中对n就⾏修改，就不符合语法规则，就报错，致使没法直接修改n，但n本质上还是变量（常变量）。
• 但是如果我们绕过n，使⽤n的地址，去修改n就能做到了，虽然这样做是在打破语法规则。

（2）const修饰指针变量

• 变量是可以修改的，如果把变量的地址交给⼀个指针变量，通过指针变量的也可以修改这个变量。
• const int* p = &a; 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（不能通过*p来修改p指向的空间的内容（a），限制的是*p，但p是不受限制的）
• int* const p = &a; 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。（限制的是p变量，也就是p变量不能被修改了，但*p（a)不受限制，还是可以通过p来修改p所指向的对象的内容。）

(3）区分：int* p = &a;

• p存放的是地址（a的地址)
• p是变量，有自己的地址
• *p是p指向的地址，即a

六、野指针

（1）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）

（2）成因

1. 指针为初始化
   局部变量如果不初始化，变量的值是随机的
   全局变量/静态变量，如果不初始化，默认值是0
2. 指针越界访问
   
3. 指针指向的空间释放

（3）如何规避野指针

• 指针初始化。
  ①如果明确知道指针指向哪⾥就直接赋值地址
  ②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。）
• 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。
• 指针变量不再使⽤时，及时置NULL，指针使⽤之前检查有效性。
  当指针变量指向⼀块区域的时候，我们可以通过指针访问该区域，后期不再使⽤这个指针访问空间的 时候，我们可以把该指针置为NULL。因为约定俗成的⼀个规则就是：只要是NULL指针就不去访问， 同时使⽤指针之前可以判断指针是否为NULL。
• 避免返回局部变量的地址

七、assert断言

（1）概念

• 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”。

（2）好处

• 能⾃动标识⽂件和出问题的⾏号

（3）缺点

• 引⼊了额外的检查，增加了程序的运⾏时间

（4）使用

• assert() 宏接受⼀个表达式作为参数。
• assert(表达式） 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。
• 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 版本不影响⽤⼾使⽤时程序的效率。
• 如果已经确认程序没有问 题，不需要再做断⾔，就在 #include 语句的前⾯，定义⼀个宏 NDEBUG 。
• （⼀种⽆需更改代码就能开启或关闭 assert() 的机制）

八、指针的使用和传址调用

（1）传值调用

• 调用函数传的是变量的“值
   

（2）传址调用

• 函数在调用的时候，传递的是地址，即传址调用会用到指针。
• 必须用传址调用的情况：写⼀个函数，交换两个整型变量的值
  

解释：传值调用的时候，函数的实参传给形参时，形参是实参的一份临时拷贝。形参有自己独立的空间，对形参的修改不影响实参。即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，Swap函数失败了。

解决：

（3）如何选择传值/传址

• 在一个函数内部改变函数外部的值，就需要传址；而如果只需要使用外部变量的值，传值即可。
• 传址可以建立形参和实参之间的联系

（4）应用示例：strlen的模拟实现

①认识strlen函数

功能：求字符串⻓度，统计的是字符串中 \0 之前的字符的个数。(包含头文件)

原型：

②模拟实现

九、概念辨析练习

【PTA选择题/基础巩固/期末复习】指针（一）

【PTA判断/基础巩固/期末复习】指针

[PTA选择/基础夯实/期末复习】指针（二）