【重拾C语言】七、指针（一）指针与变量、指针操作、指向指针的指针

Qomolangma

发布于 2024-07-30 08:50:48

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发布于 2024-07-30 08:50:48

文章被收录于专栏：C语言深度学习

前言

指针是C语言中一个重要的概念
正确灵活运用指针
- 可有效地表示和使用复杂的数据结构
- 可动态分配内存空间，节省程序运行空间，提高运行效率
不正确理解和使用指针，指针将是程序中最危险的成分，由此带来的后果可能是无法估量的

七、指针

7.1 指针与变量

7.1.1 指针类型和指针变量

指针类型指定了指针所指向的变量的数据类型。例如，int*是指向整数(int)类型的指针。指针变量是一个存储了内存地址值的变量，可以使用指针变量来存储、操作和访问内存中的数据。

#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 10; // 定义一个整数变量
    int* ptr; // 定义一个指向整数的指针变量

    ptr = &num; // 将指针指向num变量的地址

    printf("num 的值：%d\n", num);
    printf("指针所指向的变量的值：%d\n", *ptr);

    return 0;
}

C语言中的指针定义符是*，它用于声明一个指针变量。指针变量用来存储内存地址，可以指向其他变量或数据结构。例如，int *ptr;声明了一个指向整数的指针变量。
间接引用运算符也称为解引用运算符，用于访问指针所指向的变量或数据。在C语言中，间接引用运算符使用*符号。通过将间接引用运算符应用于指针变量，可以获取该指针指向的实际值。例如，如果ptr是一个指向整数的指针变量，那么*ptr将给出该指针指向的整数的值。

7.1.2 指针所指变量

通过指针，我们可以访问指针所指向的变量。使用解引用运算符(*)可以获取指针所指向的变量的值。

#include <stdio.h>

int main() {
  int num = 10;
  int* ptr = &num;

  printf("通过指针访问变量的值：%d\n", *ptr);

  *ptr = 20; // 修改指针所指向的变量的值

  printf("修改后的变量的值：%d\n", num);

  return 0;
}

7.1.3 空指针、无效指针

空指针是指未指向任何有效地址的指针。在C语言中，可以使用NULL宏来表示空指针。

#include <stdio.h>

int main() {
  int* ptr = NULL; // 声明一个空指针

  if (ptr == NULL) {
    printf("指针是空指针\n");
  } else {
    printf("指针不是空指针\n");
  }

  return 0;
}

有时可能不小心生成无效指针（Invalid Pointer）

无效指针是指一个指针变量无值，它既没有指向确定的变量或函数，也不是NULL。

程序中存在无效指针，不是好的程序设计风格

产生无效指针的原因很多，例如

说明指针变量后还没有给它赋值

指针被定义后，必须将指针和一个特定的变量进行关联后，才可以使用指针，即必须先赋值再使用。

把整型变量转换成指针；

回收为指针所指对象分配存储空间；

float *p; 
p=(float *)malloc(sizeof(float));
……
free(p);

指针运算超出数组范围。

NULL是C指针类型的一个特殊值，在系统文件stdio.h中定义，其值为0，称为“空”

表示指针变量的值为空，不指向任何变量或函数

NULL值属于所有指针类型。判断指针变量iptr的值是否为空可以使用

iptr != NULL或iptr == NULL
iptr != 0

保证指针在没有指向有效对象时,取值为NULL是一种良好的编程风格

7.2 指针操作

指针操作是指对指针进行一些特定的运算或操作，用于操作指针所指向的内存位置。在C语言中，指针操作包括指针的算术运算、指针的比较和指针的递增/递减等。

7.2.1 指针的算术运算

指针的加法运算：可以将指针与一个整数相加，结果是指针指向的内存地址增加了若干个字节。这对于遍历数组或访问连续内存块非常有用。
指针的减法运算：可以将一个指针减去另一个指针，结果是两个指针之间的距离（以字节为单位）。

#include <stdio.h>

int main() {
  int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
  int* ptr = arr;

  printf("第一个元素：%d\n", *ptr);

  // 指针加法运算
  ptr = ptr + 1;
  printf("第二个元素：%d\n", *ptr);

  // 指针减法运算
  ptr = ptr - 1;
  printf("回到第一个元素：%d\n", *ptr);

  return 0;
}

7.2.2 指针的比较

可以对两个指针进行比较运算，包括相等比较（==）、不等比较（!=）、大于比较（>）、小于比较（<）、大于等于比较（>=）和小于等于比较（<=）。

#include <stdio.h>

int main() {
  int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
  int* ptr1 = &arr[0];
  int* ptr2 = &arr[2];

  if (ptr1 == ptr2) {
    printf("指针相等\n");
  } else {
    printf("指针不相等\n");
  }

  if (ptr1 < ptr2) {
    printf("ptr1 指向的元素在 ptr2 指向的元素之前\n");
  } else {
    printf("ptr1 指向的元素在 ptr2 指向的元素之后\n");
  }

  return 0;
}

7.2.3 指针的递增和递减

指针可以通过递增（++）和递减（--）运算符来移动到下一个或上一个内存位置，移动的距离取决于指针所指向的数据类型。

#include <stdio.h>

int main() {
  int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
  int* ptr = arr;

  printf("第一个元素：%d\n", *ptr);

  // 指针递增
  ptr++;
  printf("下一个元素：%d\n", *ptr);

  // 指针递减
  ptr--;
  printf("回到第一个元素：%d\n", *ptr);

  return 0;
}

7.3 指向指针的指针

C语言支持指向指针的指针，也称为多级指针。指向指针的指针存储了一个指向指针变量的地址，通过多级指针可以访问多级间接引用的内存。

#include <stdio.h>

int main() {

  int num = 10;
  int* ptr = &num;
  int** ptr2 = &ptr;

  printf("num 的值：%d\n", num);
  printf("指针所指向的变量的值：%d\n", *ptr);
  printf("指向指针的指针所指向的变量的值：%d\n", **ptr2);

  return 0;
}