C语言：指针的基础详解

目录

1. 内存

2. 取地址&

3. 指针变量

4. 解引用

4.1 *解引用

4.2 []解引用

4.3 ->解引用

5. 指针变量的大小

5.1 结论

6. 指针运算

7. void* 指针

8. const修饰指针

8.1 const修饰变量

8.2 const修饰指针变量

8.3 结论

9. 野指针

9.1 为什么会出现野指针？

9.1.1 指针未初始化

9.1.2 指针越界访问

9.1.3 指针指向的空间释放

9.2 如何规避野指针

10. assert断言

11. 指针的作用

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1. 内存

我们都知道，手机，电脑里都是有内存的，电脑CPU在处理数据时，需要的数据从内存中读取，处理后再放回内存中

每个内存单元为1个字节

具体的换算单位如下：

1byte = 8bit
1KB = 1024byte
1MB = 1024KB
1GB = 1024MB
1TB = 1024GB
1PB = 1024TB

 CPU为了更好的处理数据，找到这个数据，就需要有地址，有了地址才能找到所需要的数据

每个字节都有属于自己的名字（地址），有了这个名字才能更好的找到它

那我们如何获得地址呢？

2. 取地址&

&符号当然可以取地址了

int a = 10;
printf("%p\n", &a);
//%p是打印地址的

 我们知道 int 有4个字节，这4个字节都有地址

如上图中，如果a是占这4个字节

那么打印出来的地址将会是较小的那个地址0x006FFD70

我们只要得到了较小的那个地址，剩下的三个地址就知道了

3. 指针变量

我们获得了地址之后，我们怎么存储起来方便我们后续使用呢？

所以就有了指针变量起作用的时候了

#include <stdio.h>int main()
{int a = 10;int* p = &a;return 0;
}

在int的后面加上了个 * 号，它就是指针类型了，而这个p就是指针变量，且是整型的指针变量

我们看待这个指针的时候要把 int 和 * 看成一对，int* 就和上面的 int类似，都是个类型，它两组成了一个整型指针类型，这个p就是个名字，和 a 是一样的

然后我们就可以把整型a的地址放进这个指针变量里了

4. 解引用

我们现在有了地址，当然可以到地址里面去使用地址内部的东西了

具体使用方法需要解引用

当我们解引用后，就可以拿到内部的东西了

4.1 *解引用

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

 对我们刚刚创建的指针变量名字前面加上个*即可解引用

4.2 []解引用

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

是不是很像数组？其实指针变量也可以算是一个数组，这与我们直接创建一个数组是一样的

#include <stdio.h>int main()
{int p[] = {1,2,3,4,5};printf("%d\n", p[0]);return 0;
}

数组名本质就是地址，地址加上解引用符号才能获得值，大同小异

4.3 ->解引用

可以把它叫做箭头解引用，要用到它得学到结构体指针才会用到它

#include <stdio.h>struct s
{int n;
};int main()
{struct s s1 = { 10 };struct s* s2 = &s1;printf("%d\n", s2->n);return 0;
}
输出:10

 把结构体指针解引用的符号就是使用箭头->

5. 指针变量的大小

指针变量也是有大小的，并且这个和运行环境有着部分关系

#include <stdio.h>int main()
{printf("%zd\n", sizeof(char*));printf("%zd\n", sizeof(short*));printf("%zd\n", sizeof(int*));printf("%zd\n", sizeof(double*));return 0;
}

 

在x86的环境下结果是4，当我们改成x64后

结果变成了8

直接说结论

5.1 结论

1.指针变量的大小和类型无关，只要是指针类型变量，在相同的平台下，大小都是相同的

2.32位平台下地址是32个bit位，指针大小是4个字节

3.64位平台下地址是64个bit位，指针大小是8个字节

6. 指针运算

指针也是可以进行加减运算的，但是不能进行乘除运算，因为乘除运算没有意义

如果是int类型的指针，那么它每+1就跳过4个字节，char类型指针+1就跳过一个字节，由指针类型决定

#include <stdio.h>int main()
{int a = 10;char b = 'a';printf("&a   = %p\n", &a);printf("&a+1 = %p\n", &a+1);printf("&b   = %p\n", &b);printf("&b+1 = %p\n", &b + 1);return 0;
}

 

7. void* 指针

void*指针是一种特殊的指针，并且它不能进行指针运算和解引用运算，但是它可以接受任意类型的地址

例如：

#include <stdio.h>int main()
{int a = 10;int* pa = &a;char* pc = &a;return 0;
}

这样想在char* 里存一个整型地址会报警告 

 

但是我们可以使用void*放

#include <stdio.h>int main()
{int a = 10;int* pa = &a;void* pc = &a;return 0;
}

8. const修饰指针

我们知道const修饰的变量是不可改变的，但是如果硬要改还是能改的

8.1 const修饰变量

#include <stdio.h>int main()
{const int a = 10;a = 5;return 0;
}

 

但是如果我们使用指针变量来改变呢？

#include <stdio.h>int main()
{const int a = 10;int* p = &a;*p = 5;printf("%d\n", a);return 0;
}

我们会发现它还是改变了

这是因为我们const的不够彻底，我们应该要让p就算拿到了a的地址也不能改变

8.2 const修饰指针变量

const的放置位置是有几种情况的

const int* p = &a;
int const * p = &a;
int* const p = &a;

 第一行和第二行的const都放在了*p的前面，所以限制的是*p，作用是*p不能改变

#include <stdio.h>int main()
{int a = 10;const int* p = &a;//int const * p = &a;*p = 5;//不可改变printf("%d", *p);return 0;
}

 

第三行const仅仅只放在p的前面，那么它只能限制p，p的地址就不能改变

#include <stdio.h>int main()
{int a = 10;int b = 9;int* const p = &a;//int const * p = &a;p = &b; //不可改变printf("%d", *p);return 0;
}

 

8.3 结论

主要是看const的位置在哪里，如果const是在*p的前面，限制的是*p，*p不可改变，如果是在*的后面p的前面，限制的是p，那么p不可改变

9. 野指针

概念：指针指向一片未知的区域

9.1 为什么会出现野指针？

9.1.1 指针未初始化

#include <stdio.h>int main()
{int* p;*p = 20;return 0;
}

 *p并不知道指向了哪里，默认为随机值，会随机在一片地址把值改成20

9.1.2 指针越界访问

#include <stdio.h>int main()
{int a[5] = { 1,2,3,4,5 };int* p = a; //等同于int* p = &a[0];for (int i = 0; i < 6; i++){*(p++) = i;}return 0;
}

p一直加到了超越数组的位置，那么就是一片未知的区域，所以就变成了野指针 

9.1.3 指针指向的空间释放

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

这样*p虽然能获得值并且打印出来，函数每次调用都是建立栈空间，但是使用过后，函数建立的栈帧会消失， 那么地址就不存在了，p原本还指向这个函数，但函数消失后就变成了未知的区域，所以p就变成了野指针

9.2 如何规避野指针

1. 注意指针的初始化

2.小心指针越界访问

3.指针不使用时及时置空NULL

4.避免返回局部变量，如上述9.1.3

10. assert断言

#include <assert.h>
assert(p != NULL);

 assert函数的作用是如果括号内为真，这个函数不会有任何反应，但如果为假，那么会报错，并且告诉你在第几行代码出错

assert()的使用对程序员是非常友好的，其一就是能精确报错，其二就是如果已经确定程序没有任何问题，不需要再做任何断言，我们是可以一键注释的

#define NDEBUG
#include <assert.h>

我们只需要在头文件前包括上这个宏定义即可         

11. 指针的作用

在我们使用一个函数的时候如果不使用指针变量的话，只能传值，不能改变本身

例如：

#include <stdio.h>void Swap1(int a, int b)
{int tmp = a;a = b;b = tmp;
}int main()
{int x = 5;int y = 6;Swap1(x, y);printf("%d %d\n", x, y);return 0;
}

 

这样是无法使两个值改变的，因为我们这里传的x和y只是它的值，并不是x和y的本身，所以交换a和b是不起交换x和y的作用的

但如果我们使用指针传它的名字（地址）过去，就可以找到x和y本身，然后将它们交换了

#include <stdio.h>void Swap(int* a, int* b)
{int tmp = *a;*a = *b;*b = tmp;
}int main()
{int x = 5;int y = 6;Swap(&x, &y);printf("%d %d\n", x, y);return 0;
}

 

在函数内部要注意解引用

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完