指针的基础语法

目录

• 一、指针是什么
• • 1、内存
  • 2、内存的作用
  • 3、内存VS外存
  • 4、指针
  • 5、总结
• 二、指针和指针类型
• • 1、指针定义方式和大小
  • 2、指针类型的意义
  • • （1）指针类型决定了对指针解引用能操作几个字节
    • （2）指针类型决定了指针走一步有多大距离
• 三、野指针
• • 1、成因
  • • （1）指针未初始化
    • （2）指针越界访问
• 四、指针运算
• • 1、指针+-整数
  • 2、指针-指针
  • • （1）没有意义的写法
    • （2）有意义的写法
    • （3）结论
  • 3、指针的关系运算
  • • （1）if (p != NULL)等价于if ( p )
    • （2）if (p == NULL)等价于if ( ！p )
• 五、指针和数组
• • 1、数组会隐式转成指针
  • • （1）参与运算
    • （2）函数调用传参
  • 2、指针进行 [ ] 操作
  • • （1）指针使用[ ]的下标问题
• 六、二级指针
• 七、指针数组
• • 1、区分指针数组和数组指针
  • • （1）指针数组
    • （2）数组指针
• 八、const 和指针之间的关系

一、指针是什么

想要知道指针是什么？
我们首先要理解一个概念：内存 。

1、内存

  可以将内存想象成一条长走廊。走廊上有很多房间，每个房间的大小是“一个字节”（8个比特位），每个房间都有自己的编号，从0开始递增（通常用16进制表示），这个编号就是内存地址。

  内存还有一个重要特点：访问内存上任意地址的数据，开销都很小。

2、内存的作用

存储数据，和CPU进行交互。

3、内存VS外存

打开此电脑，右键点击属性，我们可以看到电脑内存的大小。

而平时我们我们看到的1T机械，256G固态……这些都是属于外存。

1.内存存储空间小，外存存储空间大。
2.内存访问速度快，外存慢。
3.内存价格高，外存价格低。
4.内存掉电后没法保存，外存掉电后还可以保存。

4、指针

了解内存之后，我们就可以来理解指针了。

在计算机科学中，指针(Pointer)是编程语言中的一个对象，利用地址，它的值直接指向(points to)存在电脑存储器中另一个地方的值。由于通过地址能找到所需的变量单元，可以说，地址指向该变量单元。因此，将地址形象化的称为"指针"。意思是通过它能找到以它为地址的内存单元。

可以这样理解：
  我们在长走廊上开了个房间，这时我们会拿到一张房卡，房卡上保存的就是这个房间的地址，通过房卡我们可以找到这个房间，这张房卡也就是指针，其中存放的地址就是指针的内容。

5、总结

指针就是一个变量（变量是分配给你使用的一块内存空间），其中存放的是内存单元的地址。

二、指针和指针类型

1、指针定义方式和大小

#include<stdio.h>
int main()
{
   
   
	char* pc = NULL;
	int* pi = NULL;
	short* ps = NULL;
	long* pl = NULL;
	float* pf = NULL;
	double* pd = NULL;
}

指针定义的方式是type*+名字，char*，int*，short*……都是不同的类型，统称为指针。

NULL表示指针的起始地址。

无论是什么类型的指针变量，，它自身所占的空间都是一样的：
在32位系统是4个字节，在64位系统是8个字节。

2、指针类型的意义

（1）指针类型决定了对指针解引用能操作几个字节

char a = 'a';
char* pa = &a;

*pa操作：
先根据pa中存放的0x100找到内存中对应位置的空间，接下来从这个空间中读取1个字节（取决于指针类型char
）的数据。

int n = 10;
int* pn = 0x200;

*pn操作：
先根据pn中存放的0x200找到内存中对应位置的空间，接下来从0x200开始读取4个字节（取决于指针类型int
）的数据。

（2）指针类型决定了指针走一步有多大距离

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
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);
	system("pause");
	return 0;
}

结果：
可以看出char* 类型向前走一步走了1个字节，int* 类型向前走一步走了4和字节。

三、野指针

野指针：保存了非法地址的指针，指针指向的位置是不可知的。（空指针也是一种野指针）

1、成因

（1）指针未初始化

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

结果：

（2）指针越界访问

#include <stdio.h>
int main()
{
   
   
	int arr[5] = {
   
    9, 5, 2, 7, 10 };
	for (int i = 0; i <8 ; i++){
   
   
		printf("%d ", *(arr + i));
	}
	system("pause");
	return 0;
}

结果：

当指针指向的范围超过数组arr的的范围时，指针就是野指针。

注意：合法地址才能解引用，野指针解引用是未定义行为。

四、指针运算

1、指针±整数

指针±整数：跳过整数个元素。

#include <stdio.h>
int main()
{
   
   
	int arr[5] = {
   
    9, 5, 2, 7, 10 };
	int* pi = &arr[4];
	printf("%d ", *(arr + 0));
	printf("%d ", *(arr + 1));
	printf("%d ", *(pi - 0));
	printf("%d ", *(pi - 1));
	printf("%d ", *(pi - 2));
	system("pause");
	return 0;
}

结果：

2、指针-指针

实际上指针相减，大部分情况下没有意义。
除非两个指针指向同一个连续的有效内存空间才有意义。

（1）没有意义的写法

//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{
   
   
	int arr1[4] = {
   
    1, 2, 3, 4 };
	int arr3[1] = {
   
    200 };
	int arr2[4] = {
   
    1, 2, 3, 4 };
	int* p1 = &arr1[0];
	int* p2 = &arr2[2];
	printf("%d\n", p2- p1);
	system("pause");
	return 0;
}

//代码2：
#include <stdio.h>
int main()
{
   
     
	int arr3[1] = {
   
    200 };
	int arr1[4] = {
   
    1, 2, 3, 4 };
	int arr2[4] = {
   
    1, 2, 3, 4 };
	int* p1 = &arr1[0];
	int* p2 = &arr2[2];
	printf("%d\n", p2- p1);
	system("pause");
	return 0;
}

结果：
代码1：
代码2：

此时指针相减的结果是不确定的，取决于变量定义的前后顺序。

（2）有意义的写法

两个指针指向同一个连续的有效内存空间才有意义。

#include <stdio.h>
int main()
{
   
   
	int arr[4] = {
   
    1, 2, 3, 4 };
	int* p1 = &arr[0];
	int* p2 = &arr[2];
	printf("%d\n", p2- p1);
	system("pause");
	return 0;
}

（3）结论

指针相减得到的结果是两个地址之间隔了几个 “元素” 。

//野指针不能解引用. 以下这俩野指针, 是用来演示运算的
#include <stdio.h>
int main()
{
   
   
	int* p1 = (int*)0x100;
	int* p2 = (int*)0x110;
	printf("%d\n", p2- p1);
	system("pause");
	return 0;
}

结果：

3、指针的关系运算

指针的关系运算有<、>、<=、>=、= =、!=，最常用的是= = 、！=。
指针的比较操作（<、>、<=、>=）要求两个指针指向同一连续的有效内存空间 ，这样才是有意义的。

（1）if (p != NULL)等价于if ( p )

//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{
   
     
	int num = 10;
	int* p = &num;
	if (p) {
   
   
		printf("不是空指针\n");
	} else {
   
   
		printf("是空指针!\n");
	}
	system("pause");
	return 0;
}
//代码2
#include <stdio.h>
int main()
{
   
     
	int num = 10;
	int* p = &num;
	if (p != NULL) {
   
   
		printf("不是空指针\n");
	} else {
   
   
		printf("是空指针!\n");
	}
	system("pause");
	return 0;
}

结果：
代码1：
代码2：

（2）if (p == NULL)等价于if ( ！p )

//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{
   
     
int num = 10;
	int* p = &num;
	if (!p) {
   
   
		printf("是空指针\n");
	} else {
   
   
		printf("不是空指针!\n");
	}
	system("pause");
	return 0;
}

//代码2
#include <stdio.h>
int main()
{
   
     
int num = 10;
	int* p = &num;
	if (p == NULL) {
   
   
		printf("是空指针\n");
	} else {
   
   
		printf("不是空指针!\n");
	}
	system("pause");
	return 0;
}

结果：
代码1：
代码2：

五、指针和数组

指针和数组的区别是什么？
当我们看到这个问题的时候，不要上当了， 指针和数组完全是两个概念，要说区别那是不合理的 。
只不过在C语言中，
数组有时候会隐式转换成指针，指针可以用[ ]取下标。

1、数组会隐式转成指针

（1）参与运算

#include <stdio.h>
int main()
{
   
     
	int arr[4] = {
   
    0 };
	printf("%d\n", sizeof(arr));
	printf("%d\n", sizeof(arr + 0));
	system("pause");
	return 0;
}

结果：

（2）函数调用传参

#include <stdio.h>
void change(int arr){
   
   
	printf("%d\n", sizeof(arr));
}
int main()
{
   
     
	int arr[4] = {
   
    0 };
	printf("%d\n", sizeof(arr));
	change(arr);
	system("pause");
	return 0;
}

结果：

2、指针进行 [ ] 操作

#include <stdio.h>
int main()
{
   
      
	int arr[4] = {
   
    1, 2, 3, 4 };
	int* p = arr;
	for (int i = 0; i < 4; i++) {
   
   
		printf("%d\n", p[i]);
	 //p[i]等价于*(p + i)
	}
	system("pause");
	return 0;
}

结果：

（1）指针使用[ ]的下标问题

指针下标可以是负值。
整体的原则就是: 保证解引用操作必须针对有效内存进行.。

#include <stdio.h>
int main()
{
   
      
	int arr[4] = {
   
    1, 2, 3, 4 };
	int* p = arr + 1;
	 //这个操作是允许的，数组下标一定是 [0, size-1] 范围
	// 但是指针的下标不一定. 取决于指针初始情况下指向谁. 
	printf("%d\n", p[-1]);
	printf("%d\n", *(p - 1));
	system("pause");
	return 0;
}

结果：

六、二级指针

其实二级指针和套娃类似。
指针也是一个变量，也要占据内存，也有地址。

int num =10;
int*p = #
int** pp =&p;

套娃套多了，就会不好理解，所以可以使用一些方法来简化高级指针，比如typedef。

#include <stdio.h>
int main()
{
   
   
	int num = 10;
	int*p = &num;
	typedef int* IntPtr;
	IntPtr* pp = &p;
	system("pause");
	return 0;
}

七、指针数组

1、区分指针数组和数组指针

（1）指针数组

数组，每个元素是一个指针类型的变量。

int* arr[4] = {
   
    0 };

（2）数组指针

指针,，指向了一个数组。

int(*p)[4] = &arr;

八、const 和指针之间的关系

1、限制 p 中保存的内存地址对应的变量不能被修改

#include <stdio.h>
int main()
{
   
   
	int num = 0;
	int num2 = 10;
	const int* p = &num;
	*p = 100;
	p = &num2;
	system("pause");
	return 0;
}

2、限制 p 变量本身保存的地址不能改变

#include <stdio.h>
int main()
{
   
   
	int num = 0;
	int num2 = 10;
	int* const p = &num;
	*p = 100;
	p = &num2;
	system("pause");
	return 0;
}

来源：oschina

链接：https://my.oschina.net/u/4359914/blog/4710706