让你立刻学会指针

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1. 指针是什么？

指针是什么？
指针理解的2个要点：

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

我们可以把内存想象成一座酒店，酒店的每个房间都有它的编号（地址），我们可以通过编号来找到房间，同样我们也可以通过地址找到内存。

总结：指针就是地址，口语中说的指针通常指的是指针变量。

那我们就可以这样理解：

1.内存分为一个个内存单元，这个内存单元的大小是一个字节
2.每个字节都给一个唯一的编号，这个编号我们称为地址，地址再C语言中也叫指针。
编号 == 地址 == 指针

指针变量

我们可以通过&（取地址操作符）取出变量的内存其实地址，把地址可以存放到一个变量中，这个变量就是指针变量

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 10;//在内存中开辟一块空间int *p = &a;//这里我们对变量a，取出它的地址，可以使用&操作符。a变量占用4个字节的空间，这里是将a的4个字节的第一个字节的地址存放在p变量中，p就是一个之指针变量。return 0;
}

总结：
指针变量，用来存放地址的变量。（存放在指针中的值都被当成地址处理）。在锤子的眼里，什么都是钉子，见了谁都想敲敲。

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，如果给64根地址线，那能编址多大空间，自己计算。

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。
• 指针的大小在32位平台是4个字节，在64位平台是8个字节。

2. 指针和指针类型

我们在创建变量的时候会使用不同的数据类型 char,short,int 因为它们所创建的空间是不一样的。因为它们的能力不同才有不同的类型。但是我们创建的指针大小都是4或8个字节

char a   一个字节
short b   两个字节
int c   四个字节
char*  4/8个字节
short*  4/8个字节
int*   4/8个字节

不同类型的指针大小既然是一样的，为什么还有搞这么多类型呢？那我们可不可以创建一个通用类型的指针呢？然而我们发现C语言并没有这样取做，还是有各种类型的指针，这是为什么呢？

其实很简单，指针类型其实是有特殊意义的，那它的意义是什么呢？

2.1 指针±整数

#include <stdio.h>
//演示实例
int main()
{int n = 10;char *pc = (char*)&n;int *pi = &n;printf("%p\n", &n);printf("%p\n", pc);printf("%p\n", pc+1);printf("%p\n", pi);printf("%p\n", pi+1);return  0;
}

对于一个整形指针来说，它会默认自己存储的是一个整形变量，对整形指针加1，就会跳过一个整形的距离，也就是4个字节。同理对于一个字符形指针，加1就跳过了1个字节

总结 : 指针的类型决定了指针向前或者向后走一步有多大（距离）。

2.2 指针的解引用

//演示实例
#include <stdio.h>
int main()
{int n = 0x11223344;char *pc = (char *)&n;int *pi = &n;*pc = 0;   //重点在调试的过程中观察内存的变化。*pi = 0;   //重点在调试的过程中观察内存的变化。return 0;
}

我们发现，想通过一个字符型指针改变一个整形变量，结果只改变了它最低位的一个字节，而通过一个整形指针，则改变了4个字节, 所以指针类型决定了解引用时访问的字节个数。

总结：

• 指针的类型决定了，对指针解引用的时候有多大的权限（能操作几个字节）。
• 比如： char* 的指针解引用就只能访问一个字节，而 int* 的指针的解引用就能访问四个字节。

3. 野指针

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）

3.1 野指针成因

1. 指针未初始化

指针未初始化时，默认随机值，存放的就是一个随机的地址。这个地址不属于我们，当我们想要改变这个地址中的数据时，就非法访问了，所以这个P是野指针。

#include <stdio.h>
int main()
{ int *p;//局部变量指针未初始化，默认为随机值*p = 20;return 0;
}

2. 指针越界访问

这个数组只有10个元素，但是当我们想要访问数组后面的空间时，这个空间也不属于我们，当我们想解引用时也是非法访问了。

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

3. 指针指向的空间释放

这里的a就是一个局部变量，在test函数中是可以正常使用的，但是出了test函数就销毁了，这块空间就不属于我们了，我们再想对这块空间进行修改也是非法访问

int* test(）
{
int a=0;
return &a;
}
int main()
{
int *p=test();
*p = 100;
return;

3.2 如何规避野指针

1. 指针初始化
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
6. 指针不知道指向哪里就给它置NULL

#include <stdio.h>
int main()
{int *p = NULL;//....int a = 10;p = &a;if(p != NULL){*p = 20;}return 0;
}

4. 指针运算

• 指针± 整数
• 指针-指针
• 指针的关系运算

4.1指针±整数

#define N_VALUES 5
float values[N_VALUES];
float *vp;
//指针+-整数；指针的关系运算
for (vp = &values[0]; vp < &values[N_VALUES];)
{*vp++ = 0;
}

这里就是定义了一个float类型的数组，每次指针加1就是vp指向的地址向后挪动一个folat位，并把它赋值为0

4.2 指针-指针

int main()
{int arr[10] = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };int n = &arr[9] - &arr[0];printf("%d", n);return 0;
}

指针减去指针其实就是地址减地址，指针减指针是有前提条件的：两个指针类型相同并且指向同一块空间。得到的结果是两个指针之间的元素个数

4.3 指针的关系运算

for(vp = &values[N_VALUES]; vp > &values[0];)
{*--vp = 0;
}

代码简化, 这将代码修改如下：

for(vp = &values[N_VALUES-1]; vp >= &values[0];vp--)
{*vp = 0;
}

实际在绝大部分的编译器上是可以顺利完成任务的，然而我们还是应该避免这样写，因为标准并不保证它可行。

标准规定：

允许指向数组元素的指针与指向数组最后一个元素后面的那个内存位置的指针比较，但是不允许与指向第一个元素之前的那个内存位置的指针进行比较。

5. 指针和数组

我们看一个例子：

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};printf("%p\n", arr);printf("%p\n", &arr[0]);return 0;
}

运行结果：

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。（两个例外，sizeof(数组名)是求整个数组的大小，&数组名是取整个数组的地址）
那么这样写代码是可行的：

int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
int *p = arr;//p存放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。
例如：

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};int *p = arr; //指针存放数组首元素的地址int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);for(i=0; i<sz; i++){printf("&arr[%d] = %p   <====> p+%d = %p\n", i, &arr[i], i, p+i);}return 0;
}

运行结果：

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。

如下：

int main()
{int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };int *p = arr; //指针存放数组首元素的地址int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);int i = 0;for (i = 0; i<sz; i++){printf("%d ", *(p + i));}return 0;
}

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？
这就是 二级指针。

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];

那指针数组是怎样的？

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 10;int b = 20;int c = 30;//指针数组//存放指针的地址int* arr3[5] = { &a,&b,&c };for (int i = 0; i < 3; i++){printf("%d ", *(arr[i]));}return 0;
}

arr3是一个数组，有五个元素，每个元素是一个整形指针。

结尾

这些就是我给大家分享的关于初识指针的知识啦，希望我们都能有所收获
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