C语言-指针

àì夳堔傛蜴生んèń 2022-01-26 11:17 377阅读 0赞

## 1.指针和指针变量 ##

>  *  **内存区的每一个字节都有编号，这就是地址**
>  *  **如果在程序中定义了一个变量，在对程序进行编译和运行时，系统就会给这个变量分配内存单元，并确定它的内存地址（编号）**
>  *  **指针的实质就是内存'地址'，指针就是地址，地址就是指针**
>  *  **指针是内存单元的编号，指针变量是存放地址的变量**
>  *  **通常我们叙述时会把指针变量简称指针，实际上它俩含义不相同**

>  *  **在指针声明时，\*号表示所声明的变量为指针** 
>  *  **在指针使用时，\*号表示操作指针所指向的内存空间**
> 
> 1.  **\*相当于通过地址（指针变量的值）找到指针所指向的内存，再操作内存**
> 2.  **\*放在等号的左边赋值（给内存赋值，写内存）**
> 3.  **\*放在等号的右边取值（从内存中取值，读内存）**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNDgxOTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

**指针步长**

> **指针步长：指针+1要向后跳动的字节**
> 
> **指针的类型不单单决定的步长，还决定解引用的时候从给定地址开始取类型大小的字节数**

#include <stdio.h>
    #include <stddef.h>  //计算偏移量
    struct stu
    {
        int a;  //4
        char b;  //1,内存对齐后为4
        char arr[20]; //20
        int c; //4
    };
    int main()
    {
        char* p = NULL;
        printf("%d\n",p);
        printf("%d\n",p+1);
        int* p1 = NULL;
        printf("\n%d\n",p1);
        printf("%d\n",p1+1);
        struct stu p2 = {10,'A',"hello world",20};
        //&p+1 直接跳过结构体
        printf("a off = %d\n",offsetof(struct stu,b));  //求出b相对于结构体的偏移量  4
        printf("c off = %d\n",offsetof(struct stu,c));  //求出c相对于结构体的偏移量  28
        printf("c = %d\n",*(int *)((char*)&p2+offsetof(struct stu,c)));  //p2的地址+c的偏移量再以步长为4解引用获取c的值
    }

![20190615125536612.png][]

**指针变量的定义和使用**

>  *  **指针也是一种数据类型，指针变量也是一种变量**
>  *  **指针变量指向谁，就把谁的地址赋给指针变量**
>  *  **"\*"操作符操作的是指针变量指向的内存空间**

#include <stdio.h>
    int main()
    {
        int a = 0;
        char b = 100;
        printf("%p\t%p\n",&a,&b);//打印a,b的地址
        int* p; //int* 是一种数据类型，int*是指针类型，p才是变量名
        p = &a; //定义了一个int类型的指针变量，可以指向一个int类型变量的地址
        printf("a的值：%d\n",*p); //p指向了a的地址，*p就是取a的值
        char* p1 = &b;
        printf("b的值：%c\n",*p1); //p1指向b的地址，*p1就是取b的值，d对应的ASCII码值是100
        return 0;
    }

![20190529112142585.png][]

**注**：&可以取得一个变量在内存中的地址。但是，不能取寄存器变量，因为寄存器变量不在内存里，而在CPU里面，所以是没有地址的。

**指针大小**

>  *  使用sizeof()测量指针的大小，得到的总是：4或8
>  *  sizeof()测的是指针变量指向存储地址的大小
>  *  在32位平台，所有的指针（地址）都是32位（4字节）
>  *  在64位平台，所有的指针（地址）都是64位（8字节）

**野指针**

> **定义**：野指针是指向一个未知的内存空间，可能在读写的时候发生错误
> 
> **注**：指针变量也是变量，是变量就可以任意赋值，不要越界即可，但是，**任意数值赋值给指针变量没有意义**，因为这样的指针变成了**野指针**，此指针指向的区域是未知（**操作系统不允许操作此指针指向的内存区域**）。所以，野指针不会直接引发错误，操作野指针指向的内存区域才会报错。
> 
> **什么情况下会导致野指针？** 
> 
> 有时指针在free或delete后未赋值NULL，便会使人以为是合法的。别看free和delete的名字，他们只是把指针所指的内存给释放掉，但并没有把指针本身干掉。此时指针指向的就是'垃圾'内存。释放后的指针应立即将指针置为NULL，防止产生野指针
> 
> 不要返回指向栈内存的指针或引用，因为栈内存在函数结束后会被释放
> 
> 任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针，它的缺省值是随机的，它会乱指一气。所以，指针变量在创建的  同时应该被初始化，要么将指针设置为NULL，要么让它指向合法的内存
> 
>  *  **指针释放后未置空**
>  *  **指针操作超越变量作用域**
>  *  **指针变量未初始化**

#include <stdio.h>
    int main()
    {
        int a = 20;
        //0-255的内存空间都是系统保留的，不能读也不能写
        int* p = &a;   //定义指针变量p指向a的地址
        p = 100;       //使p指向一个内存编号为100的未知空间
        *p = 100;      //对未知空间进行赋值操作
        printf("%d\n",*p);
        return 0;
    }

**空指针**

> **定义**：空指针就是指向内存编号为0的空间，操作该内存空间会报错，一般情况空指针用作条件判断

**const修饰指针**

**1.通过指针可以修改const修饰的常量**

#include <stdio.h>
    int main()
    {
        const int a = 10;
        int* p = &a;
        *p = 20;
        printf("%d\n",a);
        printf("%d",*p);
    }

![20190530072817538.png][]

** 2.利用const修饰指针类型（int\*）可以改变指针指向的地址，不能改变指针指向内存地址的值**

#include <stdio.h>
    int main()
    {
        int a = 10,b = 20;
        const int* p ;
        p = &a;
        printf("%d\n",a);
        printf("%d\n",*p);
        p = &b;
        //用const修饰指针类型(int*)，只能改变指针指向的地址，不能改变指针指向内存地址的值
       // *p = 100;  //不能改变
        printf("%d\n",b);
        printf("%d\n",*p);
    }

![20190530073242503.png][]

**3.使用const修饰指针变量，不能改变指针指向，可以改变指针指向内存地址的值**

#include <stdio.h>
    int main()
    {
        int a = 10,b = 20;
        //使用const修饰指针变量，不能改变指针指向，可以改变指针指向内存地址的值
        int* const p = &a;
        //p = &b;  //不能改变指针指向
        *p = 100;
        printf("%d\n",a);
        printf("%d\n",*p);
    }

![20190530073953245.png][]

4.const修饰指针类型（int\*），const修饰指针变量，既不能改变指向地址，也不能改变指向地址的值

#include <stdio.h>
    int main()
    {
        int a = 10,b = 20;
        const int* const p = &a;
        //*p = 100;   const修饰int*，不能改变指针指向内存地址的值
        //p = &b      const修饰指针变量p，不能改变指针指向地址
        printf("%d\n",a);
        printf("%d\n",*p);
    }

![20190530074718993.png][]

**表格表示：**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNDgxOTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

## 2.指针与数组 ##

**不同的打印方式：若p=arr;**

*  **\*p++ 等同于\*（p++）先取p指向的内容再使p指向下一个地址,则p初始指向arr【0】**
 *  **\*++p等同于\*（++p）先让p指向下一个地址再获取p指向的内容****,则p初始指向arr【1】**
 *  **p\[i\] 等同于arr\[i\],若p初始指向arr\[1\],则p\[2\]实际为arr\[3\],而一般情况下p\[2\]为arr\[2\],所以使用这种方式易造成数组溢出**
 *  **\*（p+i）等同于让p加上i\*sizeof（数据类型\*）后，再获取指向的内容**

#include <stdio.h>
    int main()
    {
        //数组名是数组的首地址，这是一个常量
        int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
        int* p = arr; //[数据类型 *] 变量名
        //p = arr
        for(int i=0;i<10;i++){
            //p++ 每次加sizeof(int*)个字节到p
            //printf("%d\n",*p++);
            //printf("%d\n",p[i]);
            //内存每次变动i*sizeof(int *)位
            //printf("%d\n",*(p+i));
            printf("%d\n",*(arr+i));
        }
    }

**指针实现冒泡排序**

#include <stdio.h>
    void bubblesort(int *p,int n);
    int main()
    {
        int n;
        printf("请输入创建数组的长度:\n");
        scanf("%d",&n);
        int arr[n];
        int *p = arr;
        printf("请输入数组元素:\n");
        for(int i=0;i<n;i++){
            scanf("%d",&arr[i]);
        }
        printf("排序前:\n");
        for(int i=0;i<n;i++){
            printf("%d\t",arr[i]);
        }
        printf("\n排序后:\n");
        bubblesort(arr,n);
        for(int i=0;i<n;i++){
            printf("%d\t",*p++);
        }
    
    }
    void bubblesort(int *p,int n)
    {
        int temp;
        for(int i=0;i<n-1;i++){
            for(int j=0;j<n-i-1;j++){
                if(*(p+j)>*(p+j+1))   //arr[j] >arr[j+1]
                   {
                     temp = *(p+j);
                     *(p+j) = *(p+j+1);
                     *(p+j+1) = temp;
                   }
            }
        }
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNDgxOTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

**指针实现strchr函数**

#include <stdio.h>
    char *mystrchr(const char *arr,char ch);
    int main()
    {
        int n;
        printf("请输入创建数组的长度:\n");
        scanf("%d",&n);
        char c,ch,arr[n],*p = arr;;
        printf("请输入字符串:\n");
        c = getchar();
        scanf("%[^\n]",&arr);
        printf("请输入查询的字符:\n");
        scanf(" %c",&ch);
        if(p!= NULL){
        p = mystrchr(arr,ch);
        printf("%s\n",p);
        }
        return 0;
    }
    char *mystrchr(const char *arr,char ch)
    {
        char *p = arr;
        while(*p != '\0'){
            if(*p == ch){
                return p;
            }
            p++;
        }
        printf("没找到!\n");
        return NULL;
    }

![2019053107405455.png][]

**字符串逆转**

#include <stdio.h>
    void reverse(char *arr,int n);
    int main()
    {
        int n;
        printf("请输入字符串长度:\n");
        scanf("%d",&n);
        char arr[n],c;
        c = getchar();            //防止程序将上一个输入的结束输入回车符当做下一个的输入
        printf("请输入字符串:\n");
        gets(arr);
        printf("\n反转后:\n");
        reverse(arr,n);
        puts(arr);
    }
    void reverse(char *arr,int n)
    {
        char* p1 = arr;          //定义指针p1指向arr
        char* p2 = &arr[n-1];    //p2指向arr的最后一个元素
        while(p1<p2)             //因为地址连续，直接用地址进行比较
        {
            char temp = *p1;
            *p1 = *p2;
            *p2 = temp;
            p1++;
            p2--;
        }
    
    }

![20190602092239471.png][]

**指针数组**

#include <stdio.h>
    int main()
    {
        int a=10,b=20,c=30;
        int* arr1[] = {&a,&b,&c};    //指针数组既是指针也是数组，数组中保存的是地址
        char* arr2[] = {"hello","world","1234567"};  //数组中实际存储的是三个字符串的地址
        for(int i=0;i<3;i++){
            printf("%d\t",*arr1[i]);
        }
        for(int i=0;i<3;i++){
           printf("%c\t",*(arr2[i]+1));  //打印每个字符串第二个数
        }
        return 0;
    }

![20190602102623984.png][]

**多级指针**

#include <stdio.h>
    int main()
    {
        int a = 10;
        int* p1 = &a;
        //二级指针  前面加*代表一级指针的值(地址) p1
        //二级指针  前面加**代表一级指针指向地址的值 a
        //*p2 = p1 = &a
        //**p2 = *p1 = a;
        int** p2 = &p1;
        //三级指针
        //*p3 = p2 = &p1
        //**p3 = *p2 = p1 = &a
        //***p3 = **p2 = *p1 = a
        int*** p3 = &p2;
        printf("a的地址:\t%p\n\n",a);
        printf("p1的地址:\t%p\n",p1);
        printf("p2的地址:\t%p\n",p2);
        printf("p3的地址:\t%p\n\n",p3);
        printf("*p2的地址:\t%p\n",*p2);
        printf("**p2的地址:\t%p\n\n",**p2);
        printf("*p3的地址:\t%p\n",*p3);
        printf("**p3的地址:\t%p\n",**p3);
        printf("***p3的地址:\t%p\n",***p3);
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNDgxOTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

**指针和函数**

#include <stdio.h>
    void swap1(int a,int b);
    void swap2(int* a1,int* b1);
    int main()
    {
        int a = 10,b = 20;
        swap1(a,b);
        printf("方式1执行后:\n%d\t%d\n",a,b);
        swap2(&a,&b);
        printf("方式2执行后:\n%d\t%d\n",a,b);
        return 0;
    }
    void swap1(int a,int b)  //值传递，传递是a，b的副本，函数执行完成后会自动销毁分配的内存空间
    {
        int temp;
        temp = a;
        a = b;
        b = temp;
    }
    void swap2(int* a1,int* b1) //地址传递，直接操作a，b的值
    {
        int temp;
        temp = *a1;
        *a1 = *b1;
        *b1 = temp;
    }

![20190603211114929.png][]

**函数返回值为指针**

#include <stdio.h>
    char* fun()
    {
        //字符数组  创建位置在栈区  函数执行完成后销毁
        //char arr1[] = "hello world";
        //字符串常量  创建位置在常量区 程序运行结束后销毁  可以读取不能修改
        char* p = "hello world";
        return p;   //返回指针p指向的地址
    }
    int main()
    {
        char* p  = fun();
        printf("%p\n",p);
        printf("%s\n",p);
        return 0;
    }

![20190603213408201.png][]

#include <stdio.h>
    int main()
    {
        char* arr = "hello world"; //保存在常量区
        char arr1[] = "hello world";//保存在栈区
        char* p = arr;
        printf("%s\n",p);
        printf("%c\n",p[0]);
        printf("%p\n",arr);
        //p = "hello world";  //指向位于常量区的字符串
        //字符串常量是一个常量的数组 可以读取字符或字符串 不能修改
        //p[0] = 'A';
        //*p = 'A';
        printf("--------------\n");
        p = arr1;  //p指向arr1，可以修改值
        p[0] = 'A'; //修改'h'为'A'
        p++;        //p指向下一个字符
        *p-- = 'B'; //相当于*(p--),先取p的值并修改为'B'，再使p指向上一个字符
        printf("%s\n",p);
        return 0;
    }

![20190603221535768.png][]

**字符串排序**

#include <stdio.h>
    //1.以二级指针形式
    void bubble(char **arr,int len)
    {
        for(int i=0;i<len-1;i++){
            for(int j=0;j<len-i-1;j++){
                //因为arr是二级指针，*arr指向每个字符串的首地址，**arr取每个字符串的首字母
                if(**(arr+j)>**(arr+j+1)){   //若满足比较，则将二者的地址互换
                    char* temp = *(arr+j);
                    *(arr+j) = *(arr+j+1);
                    *(arr+j+1) = temp;
                }
            }
        }
    }
    //2.以二维数组形式
    void bubble1(char** arr,int len)
    {
        for(int i=0;i<len-1;i++){
            for(int j=0;j<len-i-1;j++){
                //*(arr+j) = arr[j],**(arr+j)=arr[j][0]
                if(arr[j][0]>arr[j+1][0]){  
                    char *temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+1];
                    arr[j+1] = temp;
                }
            }
        }
    }
    //3.一半数组一般指针
    void bubble3(char** arr,int len)
    {
        for(int i=0;i<len-1;i++){
            for(int j=0;j<len-i-1;j++){
                if(*arr[j]>*arr[j+1]){
                    char *temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+1];
                    arr[j+1] = temp;
                }
            }
        }
    }
    int main()
    {
        char* arr[] = {"aaaa","cccc","ffff","dddd"};
        bubble1(arr,4);  //使用冒泡排序，对每个字符串首字母进行比较，按ASCII码从小到大
        for(int i=0;i<4;i++){
            printf("%s\n",arr[i]);
        }
    }

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