【C语言】初阶指针

ゞ浴缸里的玫瑰 2023-10-14 08:36 138阅读 0赞

#### 初阶指针 ####

*  1. 指针是什么
 *  2. 指针和指针类型
 *  3.野指针
 *  4. 指针运算
 *  5. 指针和数组
 *  6. 二级指针
 *  7. 指针数组

## 1. 指针是什么 ##

指针是一种用来存储变量地址的变量类型。它可以指向任何数据类型，包括基本数据类型（如整数、字符等）和复合数据类型（如数组、结构体等）。通过指针，我们可以间接地访问或修改存储在特定内存地址上的数据。

> 1.  指针是内存中一个最小单元的编号，也就是地址。
> 2.  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。

总结：指针就是地址，口语中说的指针通常指的是指针变量。  
**指针变量就是用来存放地址的变量。**  
那这里的问题是：

*  一个小的单元到底是多大？（1个字节）
 *  如何编址？

经过仔细的计算和权衡我们发现一个字节给一个对应的地址是比较合适的。  
对于32位的机器，假设有32根地址线，那么假设每根地址线在寻址的时候产生高电平（高电压）和低电  
平（低电压）就是（1或者0）；  
那么32根地址线产生的地址就会是：

> 00000000 00000000 00000000 00000000  
> 00000000 00000000 00000000 00000001  
> …  
> 11111111 11111111 11111111 11111111

这里就有2的32次方个地址。  
每个地址标识一个字节，那我们就可以给 （2^32Byte == 2^32/1024KB == 2^32/1024/1024MB == 2^32/1024/1024/1024GB == 4GB） 4G的空间进行编址。同样的方法，那64位机器就有2的64次方个地址。  
这里我们就明白：

*  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。
 *  那如果在64位机器上，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。

## 2. 指针和指针类型 ##

我们都知道，变量有不同的类型，整形，浮点型等。那指针有没有类型呢？我们来看下面的代码。

int num = 10;
    p = &num;

要将&num（num的地址）保存到p中，我们知道p就是一个指针变量，那它的类型是怎样的呢？我们给指针变量相应的类型。

char *pa = NULL;
    int *pb = NULL;
    short *pc = NULL;
    long *pd = NULL;
    float *pe = NULL;
    double *pf = NULL;

这里不难看出  
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。  
long\* 类型的指针是为了存放 long 类型变量的地址。  
float\* 类型的指针是为了存放 float 类型变量的地址。  
double\* 类型的指针是为了存放 double 类型变量的地址。  
![在这里插入图片描述][54e79487439c4c8a9849316d12cdfa06.png]  
![在这里插入图片描述][2405f438a75c4284b692db95263eb46a.png]  
从这两张图片我们可以看出指针的大小与指针类型无关只与机器的位数有关，在32位的机器上指针大小占4个字节，64位的机器占8个字节。  
那指针类型的意义是什么？我们接着往下看。  
![在这里插入图片描述][16a720ac336d4a21b413338dbd417a84.png]  
我们可以看到指针的类型决定了指针向前或者向后走一步有多大（距离）。pi是int类型所以pi+1移动了4个字节而pc是char类型所以pc只移动了一个字节。

## 3.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）造成野指针的原因：  
**1.指针未初始化**

#include <stdio.h>
    int main()
    {
        
    	int *p;//局部变量指针未初始化，默认为随机值
    	*p = 10;
    	return 0;
    }

**2.指针越界访问**

#include <stdio.h>
    int main()
    {
        
    	int arr[10] = {
        0};
    	int *p = arr;
    	int i = 0;
    	for(i=0; i<=11; i++)
    	{
        
    		*(p++) = i;//当指针指向的范围超出数组arr的范围时，p就是野指针
    	}
    	return 0;
    }

**3. 指针指向的空间释放**

#include <stdio.h>
    int* test()
    {
        
    	int a = 10;
    	return &a;
    
    }
    int main()
    {
        
    	int* p = test();
    	printf("%d\n", *p);
    	return 0;
    }

**如何规避野指针**

> 1.  指针初始化（不知道指针初始化为什么值的时候可以初始化为NULL）
> 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

## 4. 指针运算 ##

*  指针加或减一个整数就是把地址向后或向前移动  
    ![在这里插入图片描述][0b874cca30374a5abb0d85b6ffc82905.png]
 *  指针减指针的绝对值是指针和指针之间的元素个数， 指针减指针的前提是两个指针指向同一块空间。  
    ![在这里插入图片描述][f0d1423477bf4c65832dab4077cdae5c.png]

## 5. 指针和数组 ##

![在这里插入图片描述][798ed1b1ca894abfacc806b8a9d88752.png]  
可见数组名和数组首元素的地址是一样的。  
**结论：数组名表示的是数组首元素的地址。**  
既然可以把数组名当成地址存放到一个指针中，我们使用指针来访问一个就成为可能。  
![在这里插入图片描述][9bfa43e0c9714b04b8d994d4fe365fd8.png]  
所以 p+i 其实计算的是数组 arr 下标为i的地址。  
那我们就可以直接通过指针来访问数组。  
例如：  
![在这里插入图片描述][71c8bc0f9e4f41af8634e1a7c5b0b9fc.png]

## 6. 二级指针 ##

指针变量也是变量，是变量就有地址，那指针变量的地址存放在哪里？  
答案是二级指针  
![在这里插入图片描述][4f165ecf366c495c84874c61c8c06ef5.png]  
对于二级指针的运算有：

*  \*ppa 通过对ppa中的地址进行解引用，这样找到的是 pa ， \*ppa 其实访问的就是 pa 。

> int b = 20;  
> \*ppa = &b;//等价于 pa = &b;

*  \*\*ppa 先通过 \*ppa 找到 pa ,然后对 pa 进行解引用操作： \*pa ，那找到的是 a 。

> \*\*ppa = 30;  
> //等价于\*pa = 30;  
> //等价于a = 30;

## 7. 指针数组 ##

指针数组是指针还是数组？  
答案：是数组。是存放指针的数组。  
数组我们已经知道整形数组，字符数组。

int arr1[5];
    char arr2[6];

![在这里插入图片描述][a28c7bef717847739aca23113577daa6.png]  
那指针数组是怎样的？

int* arr3[5];//是什么？

arr3是一个数组，有五个元素，每个元素是一个整形指针。  
![在这里插入图片描述][5a8b157c24b940ffaec48b9d4f5b653c.png]  
![在这里插入图片描述][85712fbd2d764df3a81cb9f18a2fe47d.png]

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