C语言-指针（一）

目录

指针

内存

概念

指针变量

取地址操作符（&）

操作符“ * ”

指针变量的大小

注意

指针类型的意义

作用

void * 指针

const修饰指针变量

const放在*前

const放在*后

双重const修饰

指针的运算

1.指针 + - 整数

2.指针 - 指针

3.指针的关系运算

野指针

概念

野指针形成原因

1.指针未初始化

2.指针越界访问

3.指针指向的空间释放

避免野指针的措施

assert断⾔

使用assert的好处

传值调用和传址调用

传值调用

传址调用

注意：

---

指针

内存

内存是计算机储存数据的地方

计算机常用内存单位

bit - ⽐特位          1byte = 8bit     满8比特进1
byte - 字节           1KB = 1024byte   满1024进1
KB     千字节         1KB = 1024byte
MB     兆字节         1GB = 1024MB
GB     吉字节         1TB = 1024GB
TB     太字节         1PB = 1024TB
PB     拍字节               

概念

把内存分为一个个内存单元，每个内存单元大小取1字节

每个内存单元都有一个编号，这个编号就是内存中的地址

计算机可以通过这个地址找到对应数据所在的地方，我们把这个地址取个新名字，指针

即 内存单元的编号 == 地址 == 指针

指针变量

用于存放指针的变量（即存放地址的变量）称为指针变量

结果为：类型  *   变量名

int b = 10;
int * a = &b
指针变量的类型由取地址的变量决定的
int类型变量取的地址，指针变量就是int
char类型取的地址，指针变量就是char

取地址操作符（&）

C语言使用 “ & ” 来获取变量在内存中的地址。

因为一个字节就有一个地址，而 int 具有四个字节，所以有四个地址

“ & ”在取地址的时候是取最小的地址即取第一个字节的地址

结构为 ：&   （要取地址的变量名）

int a = 10;
int *ptr = &a; // ptr存储a的地址
printf("a的地址：%p\n", &a); // 输出a的内存地址

操作符“ * ”

该操作符一共有两个作用

1，声明指针变量

在变量声明时，“ * ” 用于表示该变量是一个指针，指向某种数据类型

2，解引用指针

表示获取指针指向的内存地址中的值（即获取这个地址存放的值）

int main() {int a = 10;int* p = &a;*p = 0;            使用效果等于a = 0printf("%d", a);   *p获取了地址p的存放的值return 0;}

指针变量的大小

因为指针是用来存放地址的，所以他的大小是与存放的地址大小决定的

在32位的计算机中，一个有32个地址总线，32个地址线产生的二进制作为地址，那么一个地址就有32个二进制，一个二进制需要一个bit存放，所以32位计算机的指针变量大小是4个字节

以此列推，64位计算机的指针变量就需要8个字节来存放

注意

指针的大小于类型无关，因此在同一个平台小所以的指针的大小都是相同的

计算机是使用二进制来存放地址的，但打印的地址是十六进制，是因为二进制的长度太长所以使用十六进制来表示，使用二进制的话一个地址就有32/64位了

指针类型的意义

指针不能使用类型来决定指针变量的大小，但不能把指针类型看成可有可无的东西

作用

1，指针类型决定了 解引用 进行操作时能够访问几个字节

2，当指针 +- 上整数（指针运算时）时，地址的位置会发生变化

void * 指针

表示无具体类型的指针（也叫泛型指针）

该类型指针可以用来接收任意类型的地址

但不能进行指针+-整数（指针的运算）和解引用的操作

const修饰指针变量

用于修饰指针变量时，表示该指针变量的值具有了常属性，不能被直接修改

虽然指针变量具有了常属性，但本质还是变量，不能当作常量来使用

但在C++中const修饰的变量就是常量，可以当作常量来使用（语言上的不同，于编译器无关）

const修饰指针时有三种方式：

const放在*前

int const * a = &b；

修饰指针指向的数据（数据不可变）

可以指向不同的地址，但不能修改指针指向的数据

const放在*后

int * const a = &b；

修饰指针指向的地址（地址不可变）

可以使用解引用来修改地址中的值，但不能修改指向的地址

口诀：左定数据，右定指针

双重const修饰

const int * const p；

const同时修饰地址和指针指向的数据

地址和数据都不能修改

指针的运算

指针变量存储的是内存地址，而指针运算（地址的运算）的本质是根据数据类型大小调整偏移量

指针的运算一共有三种方式：

1.指针 + - 整数

整数表示的是偏移的类型大小的个数，

例：类型为int，整数为2，指针+2时，此时所表示的意思是，地址向高地址移动两个int类型大小的字节个数，即向后移动四个字节，而指针 - 整数时，地址向低地址偏移

（高地址：大的地址，低地址：小的地址）

新地址 = 原地址 ± (整数 * sizeof(指针类型))

指针（地址）+ 整数（元素个数）=  新指针（新地址）

2.指针 - 指针

指针 - 指针的本质是两个地址相减

得出的整数是两个地址之间的元素个数

注意：

计算的前提是两个指针指向的是同一个空间

指针（地址） - 指针（地址）=  整数（元素个数）

3.指针的关系运算

指的是比较两个指针所指向的内存地址的大小关系

指针的关系运算符包括：==（相等）、!=（不等）、<（小于）、>（大于）、<=（小于等于）、>=（大于等于）

野指针

概念

野指针：指针指向的位置是未知的，无效的地址，用它们可能导致程序崩溃或未定义行为

野指针形成原因

1.指针未初始化

未初始化的指针可能指向随机内存地址

int *ptr; // 未初始化
*ptr = 100; // 可能覆盖任意内存区域（导致崩溃或数据损坏）

2.指针越界访问

指针访问了超出其合法分配范围的内存区域

通常发生在操作数组或动态分配的内存时，指针的偏移量超出了实际分配的空间，导致访问无效或受保护的内存地址

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *p = arr;// 正确访问：p[0]到p[4]
for (int i = 0; i < 5; i++) {printf("%d ", p[i]);
}// 越界访问：p[5]（超出数组范围）
printf("%d", p[5]); // 未定义行为！可能输出垃圾值或崩溃

3.指针指向的空间释放

指针指向的空间被释放后，若指针未被正确处理，就会变成“野指针”

int *ptr = malloc(sizeof(int)); // 分配内存，ptr指向合法地址（如0x1000）
*ptr = 42;                       // 合法操作：向0x1000写入数据
free(ptr);                       // 释放内存：0x1000被系统回收，但ptr的值仍为0x1000
// 此时ptr变为野指针！
*ptr = 100;                      // 危险操作：向已释放的地址0x1000写入数据（可能导致崩溃）

避免野指针的措施

1.注意指针的 初始化 和 地址范围 避免出现野指针

2.将不再使用 或 目前还不知道怎么使用的指针变量初始化为 NULL

NULL:是C语言的标识化常量，值是0，地址也是0，该地址不能使用，使用会导致报错

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {// 1. 动态分配内存int *ptr = malloc(sizeof(int));if (ptr == NULL) {printf("内存分配失败！\n");return 1;}// 2. 使用指针*ptr = 42;printf("存储的值: %d\n", *ptr);// 3. 释放内存，并立即置空指针free(ptr);ptr = NULL; // 关键步骤：标记指针为无效// 4. 后续操作（安全检测）if (ptr != NULL) {// 由于ptr已被置空，此代码块不会执行printf("尝试访问已释放的内存: %d\n", *ptr);} else {printf("指针已置空，无法访问。\n");}// 5. 尝试重复释放（安全）free(ptr); // free(NULL) 是安全的空操作printf("程序安全结束。\n");return 0;
}

3.避免返回局部变量的地址

局部变量在函数执行结束时会被销毁（栈内存回收），返回其地址会导致指针指向无效内存

本质上也是指针指向的空间被释放了

assert断⾔

assert断言是一个宏，定义在头文件 assert.h 中，用于在运行时确保程序满足指定的要求，如果条件不满足（即表达式为假），assert会终止程序并输出错误信息，帮助开发者快速定位代码中的逻辑错误或假设不成立的情况

assert的语法结构

#include <assert.h>  // 必须包含头文件
assert(condition);   // condition 是要检查的条件表达式#include <stdio.h>
#include <assert.h>  // 必须包含 assert.hint main() {int array[] = {10, 20, 30};int index = 3;  // 索引值（故意越界）// 断言：检查索引是否在合法范围内 [0, 2]assert(index >= 0 && index < 3);  // 条件失败时触发断言printf("array[%d] = %d\n", index, array[index]);return 0;
}运行结果Assertion failed: index >= 0 && index < 3, file example.c, line 8
Aborted (core dumped)

使用assert的好处

assert可以自动标识出错的文件和行号。

在不需要判断是否出错时，不需要更改代码就可以决定assert的开启和关闭

当不需要assert是就在头文件#include <assert.h >定义一个宏，前加上#include NDEBUG

#define NDEBUG
#include <assert.h >

传值调用和传址调用

传值调用 和 传址调用 是函数传递参数的两种基本方式，它们的核心区别在于是否直接操作原始数据

传值调用

函数接收的是参数的副本，而非原始数据本身

传值调用传递的是变量的值，只能使用传递过来的值进计算等操作

不能通过地址直接更改地址储存的值

传址调用

函数接收的是实参的地址（指针），通过地址直接操作原始数据

在函数里修改的值会直接影响该地址的原始数据，下次使用该地址的值时，调用的是修改后的值

特性	传值调用	传址调用
传递内容	值的副本	内存地址（指针）
是否影响实参	不影响	影响
内存占用	形参和实参独立	形参指向实参的内存
性能	可能产生拷贝开销（大对象时）	更高效（仅传递地址）
安全性	原始数据安全	需谨慎防止意外修改

注意：

数组名会隐式转换为指向首元素的指针（即数组名表示的是首元素的地址）

int *p = arr;  等价于&arr