指针！！C语言(第一篇）

指针1

• 指针变量和地址
• • 1.取地址操作符(&)
  • 2.指针变量和解引用操作符(*)
  • 指针变量的大小和类型
  • 指针的运算
  • 特殊指针
  • • 1.viod*指针
    • 2.const修饰指针
    • 3.野指针
    • assert断言
    • 指针的使用和传址调用
    • • 1.strlen的模拟实现
      • 2.传值调用和传址调用

        指针变量和地址

        在认识指针之前，我们先引入一个实际生活的例子，比如我们要找一个小区内的房子，如果我们知道它在具体的几号楼，房间编号是多少的话那我们就很容易找到。那么对照到计算机中，我们知道CPU读取数据也是在内存中读取，存储数据也同样在内存中，如果将内存也分成一个个编号和一个个空间，那我们寻找一个数据岂不是更快更便捷？

        其实在计算机中我们同样也是将内存划分为一个个内存单元，一个内存单元取一个字节，也就是8个比特位，每个内存单元也都有一个编号（这个编号就相当于小区房间的门牌号），有了这个内存单元的编号，CPU就可以快速找到一个内存空间。生活中我们把门牌号也叫地址，在计算机中我们把内存单元的编号也称为地址。C语言中给地址起了新的名字叫：指针。所以我们可以理解为：内存单元的编号 = 地址 = 指针。

        1.取地址操作符(&)

        理解了内存和地址的关系，我们再回到C语言，在C语言中创建变量其实就是向内存申请空间，比如：

        2.指针变量和解引用操作符(*)

        指针变量：那我们通过取地址操作符(&)拿到的地址是⼀个数值，比如：0x006FFD70，这个数值有时候也是需要存储起来，方便后期再使用的，那我们把这样的地址值存放在哪里呢？答案是：指针变量中。下面展示一些 内联代码片。

        #include 
        int main()
        {
        int a = 10;
        int* p = &a;//取出a的地址并且存在指针变量p中
        return 0；
        }
        

        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。

        解引用操作符： 当我们把一个变量存储在一个指针变量中，如果我们要使用这个指针变量的话，我们要怎样使用呢?

        下面展示一些 内联代码片。

        #include 
        int main()
        {
        int a=10;
        int* pa=&a;
        *pa=20;//将a中的数值改为20
        printf("%d\n",a);
        return 0;
        }
        

        在上面的代码中， *pa 的意思就是通过pa中存放的地址，找到指向的空间 *pa其实就是a变量了；所以 *pa = 20，这个操作符就是把a改成了20，也就是通过指针来修改a变量中存的数值。

        指针变量的大小和类型

        首先我们要知道指针变量也是有大小，指针变量的大小是通过字节来判断的，指针变量的大小取决于地址的大小：

        比如：32位平台下地址是32个bit位（即4个字节），64位平台下地址是64个bit位（即8个字节）

        

        虽然所占字节大小与类型无关，但是类型仍然是有意义的，决定了它解引用时候的权限，例如int* pa=&a；char* pc=&a；假如给a重新赋一个值0，就会发现通过调试int类型中的字节全部变为0，而char类型中的字节只有第一个字节变为0。

        指针的运算

        指针+ - 整数：指针也有运算，例如对于整型指针的加减&a→&a+1，就将指针的地址移动了4个字节，但如果是char类型的话，就只移动1个字节，也就是说不同类型的指针移动的字节大小是不相同的。

        指针-指针：指针-指针的绝对值是指针和指针之间元素的个数，但是两个指针指向的是同一块空间才可以。

        特殊指针

        1.viod*指针

        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），这种类型的指针可以用来接受任意类型地址。但是也有局限性， void* 类型的指针不能直接进行指针的±整数和解引用的运算。一般 void* 类型的指针是使用在函数参数的部分，用来接收不同类型数据的地址，这样的设计可以实现泛型编程的效果，使得⼀个函数来处理多种类型的数据。

        2.const修饰指针

        如果在一个程序中我们希望一个变量不能被随便修改，那我们应该怎么办呢？const就可以实现这个作用。

        比如：int a=100; a=200;那么输出的a就等于200，但是如果我们在int前面加上const，那么此时的a就不能被修改了。但是如果我们通过指针也就是用地址来变：下面展示一些 内联代码片。

        #include 
        int main()
        {
         const int n = 0;
         printf("n = %d\n", n);
         int*p = &n;
         *p = 20;
         printf("n = %d\n", n);
         return 0;
        }
        

        通过上面的代码，即使我们用const来修饰但是通过指针变量我们还是能把变量改变，那么有没有什么办法始终不能改变量里面的值呢？给大家放一张图：

        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）

        如何避免野指针呢？

        1. 指针初始化（如果不知道指向哪里，就赋值NULL空指针）
        2. 不要越界访问（例如我们访问一个数组，当超过数组的范围还要继续访问，将成为野指针）
        3. 指针变量不再使用时，及时置NULL，指针使用之前检查有效性。
        4. 避免返回局部变量的地址

        assert断言

        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”。

        eg：assert(p!=NULL);

        上面代码在程序运行到这一行语句时，验证变量 p 是否等于 NULL 。如果确实不等于 NULL ，程序继续运行，否则就会终止运行，并且给出报错信息提示。assert() 宏接受一个表达式作为参数。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。

        使用assert的好处也有很多，它不仅能自动标识文件和出问题的行号，还有一种无需更改代码就能开启或关闭 assert() 的机制。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 。

        

        assert() 的缺点是，因为引入了额外的检查，增加了程序的运行时间。

        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 版本不影响用户使用时程序的效率。

        指针的使用和传址调用

        1.strlen的模拟实现

        库函数strlen的功能是求字符串长度，统计的是字符串中 \0 之前的字符的个数。

        函数原型如下：下面展示一些 内联代码片。

        #include 
        size_t my_strlen(const char* s)//保证s不被改变
        {
        	int count = 0;
        	assert(s != NULL);//保证s不能是空指针
        	while (*s)
        	{
        		count++;
        		s++;
        	}
        	return count;
        }
        int main()
        {
        	char arr[] = "abcdef";
        	size_t len = my_strlen(arr);
        	printf("%zd\n", len);
        	return 0;
        }
        

        const保证了字符串内容不被改变。

        2.传值调用和传址调用

        写一个函数交换两个变量的值：下面展示一些 内联代码片。

        #include 
        void Swap1(int x, int y)
        {
        	int tmp = x;
        	x = y;
        	y = tmp;
        }
        int main()
        {
        	int a = 0;
        	int b = 0;
        	scanf("%d %d", &a, &b);
        	printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
        	Swap1(a, b);
        	printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);
        	return 0;
        }
        

        

        通过上面的代码我们可以看出来，即使我们使用函数交换两个变量的数值，但是输出的结果仍然不是我们想要的结果，那么问题到底出现在哪呢？这个时候我们就要知道一个叫做传值调用，也就是如果直接将数值传过去，就是传值调用。实参传递给形参的时候，形参会单独创建一份临时空间，对形参的修改不影响实参。那么有没有什么办法呢?我们可以想到使用指针传址的办法，也就是传址调用：

        下面展示一些 内联代码片。

        #include 
        void Swap2(int*px, int*py)
        {
         int tmp = 0;
         tmp = *px;
         *px = *py;
         *py = tmp;
        }
        int main()
        {
         int a = 0;
         int b = 0;
         scanf("%d %d", &a, &b);
         printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
         Swap2(&a, &b);
         printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);
         return 0;
        }
        

        

        传址调用，可以让函数和主调函数之间建立真正的联系，在函数内部可以修改主调函数中的变量；所以未来函数中只是需要主调函数中的变量值来实现计算，就可以采用传值调用。如果函数内部要修改主调函数中的变量的值，就需要传址调用。