C语言中的指针

柔情只为你懂 2023-10-08 17:05 27阅读 0赞

## 一。什么是指针？ ##

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][Link 1]  
![在这里插入图片描述][86217579f25943fd9f44ae763511c3c0.png]  
总结：指针就是变量，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）。  
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 ^ 32/1024/1024MB2^32/1024/1024/1024GB == 4GB） 4G的空闲进行编址。  
64位的机器计算的方法是一样的

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：  
**指针是用来存放地址的，地址是唯一标示一块地址空间的。  
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。**

## 二、指针和指针类型 ##

这里我们在讨论一下：指针的类型  
我们都知道，变量有不同的类型，整形，浮点型等。那指针有没有类型呢？  
准确的说：有的。

> 当有这样的代码：
> 
> int num = 10;  
> p = & num;

要将&num（num的地址）保存到p中，我们知道p就是一个指针变量，那它的类型是怎样的呢？  
我们给指针变量相应的类型。  
![在这里插入图片描述][b4c17a70561640748fe0620b90fad15c.png]  
这里可以看到，指针的定义方式是： type + \* （类型 + \* ）。  
其实：  
char\* 类型的指针是为了存放 char 类型变量的地址。  
short\* 类型的指针是为了存放 short 类型变量的地址。  
int\* 类型的指针是为了存放 int 类型变量的地址

> ![这里是引用][944e7d6795384eeb863a20b217d79d75.png]

### 2.1 、指针±整数 ###

> ![这里是引用][f67ad784f8af4a75b9422a980460fa4d.png]  
> 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 ###

> ![这里是引用][8eed022281ab482d830def3be66cfb3b.png]  
> 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。

## 三、野指针 ##

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 ###

#### 3.1.1、指针未初始化 ####

> ![这里是引用][bbb1ce15a2ce4af89563dddea86794a3.png]

#### 3.1.2、指针越界访问 ####

> ![这里是引用][efad565939354de0953641288738a0b6.png]

#### 3.1.3、指针指向的空间释放 ####

> ![这里是引用][fc1d55664f054bdca98a06806b6ce1e4.png]

### 3.2 、如何规避野指针 ###

1.  指针初始化
2.  小心指针越界
3.  指针指向空间释放即使置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

> ![这里是引用][08365d8dcd2344e9bfec43aa3352caa6.png]

## 四、指针的运算 ##

### 4.1、指针±整数 ###

> 指针就是地址，当我们在进行指针加减运算的时候，就是地址在进行加减运算，地址加1，就是跳过一个类型空间的地址，  
> 比如int类型，就地址就+4，char类型地址就加1，  
> 所以指针的加减运算就是地址的加减运算  
> ![这里是引用][f886a8e5e8d246169e197939b909fee2.png]

### 4.2、指针的关系运算 ###

> ![在这里插入图片描述][0e8277661494438192743ea775b87b18.png]

> 代码简化, 这将代码修改如下：  
> ![在这里插入图片描述][dfdbcbcfaaa74fb0975ba87e59f0aec2.png]  
> 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**

## 五、 指针和数组 ##

> 数组-是一块连续的空间，放的是相同类型的元素数组大小和元素类型，元素个数有关系  
> 这里指针（变量)―是一个变量，放地址  
> 指针变量的大小是4(32bit)/8 (64bit)个byte

> ![这里是引用][64e572f72e6f465981a037605eb031eb.png]  
> 从上面可以看出数组名是首元素地址  
> **两个例外：**
> 
> > 1、sizeof（数组名）-- 这里的数组名代表的是整个数组，这里计算的是整个数组所占内存空间的大小，单位：字节  
> > 2、&数组名 – 这里拿到的是整个数组的地址。  
> > ![在这里插入图片描述][1642cd0cfb154b5682d52aa03d0513d1.png]

## 六、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  
> ![在这里插入图片描述][236d1a73aa6b46019ef7bf83fb75ce3c.png]  
> ![在这里插入图片描述][6e6b661d513e4c6f9ac7d5869a29bd21.png]

## 七、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 arr\[10\] char arr1\[ 20\] …  
> ![在这里插入图片描述][31893c756a564fae88902abb875af0b8.png]  
> 那指针数组是怎样的？  
> arr3是一个数组，有五个元素，每个元素是一个整形指针  
> ![在这里插入图片描述][cb1e289155ce4233b6500c319eec70b0.png]  
> ![在这里插入图片描述][0606d5fd138f46b790b0ec475eef750a.png]

[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E5%86%85%E5%AD%98%E5%8D%95%E5%85%83/7914266
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