C语言——指针超详细讲解

用户11375356

发布于 2024-11-22 20:34:31

2960

文章被收录于专栏：学习学习

前言

指针就是内存地址内存地址就是指针，或者说指针是用来存放内存地址的。这意味着当我们有一个变量的地址时，我们可以将这个地址存储在一个指针变量中，我们口头说的指针其实指的是指针变量，指针变量就是一个存放地址的变量。

1.指针变量和地址

1.1指针变量

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。

举个例子：

int main()
{
	int a = 10;
	int *p = &a;//取出a的地址放到指针变量p里面去
    printf("%p",p)
	return 0;
}

我们可以看到p的类型是int *，这⾥p左边写的是 int* ， * 是在说明p是指针变量，⽽前⾯的 int 是在说明pa指向的是整型(int) 类型的对象。

1.2 取地址操作符（&）

那我们如何能得到a的地址呢？我们可以用取地址操作符&。

举个例子：

int main()
{
	int a = 10;
	&a;//取出a的地址
	printf("%p\n", &a);
	return 0;
}

&a取出的是a所占4个字节中地址较⼩的字节的地址，我们只要知道了第⼀个字节地址，顺藤摸⽠访问到4个字节的数据也是可⾏的。

2.解引用操作符

2.1解引用

我们将地址保存起来了，该怎么使用呢？

我们只要拿到了地址（指针），就可以通过地址（指针）找到地址（指针）指向的对象，我们使用一个操作符叫解引⽤操作符(*)。

举个例子：

int main()
{
 int a = 20;
 int* p = &a;
 *p = 100;//*p等价于a
 return 0;
}

*p的意思就是通过p中存放的地址，找到指向的空间， *p其实就是a变量了；所以*p = 100，这个操作符是把a改成了100。

2.2 指针的解引⽤

对⽐，下⾯2段代码，主要在调试时观察内存的变化。

//代码1
int main()
{
 int n = 0x11223344;
 int *p = &n;
 *p = 0;
 return 0;
}

//代码2
int main()
{
	char n = 0x11223344;
	char* p = &n;
	*p = 0;
	return 0;
}

调试我们可以看到，代码1会将n的4个字节全部改为0，但是代码2只是将n的第⼀个字节改为0。

结论：指针的类型决定了，对指针解引⽤的时候有多⼤的权限（⼀次能操作⼏个字节）。

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。

3. 指针变量的大小

32位平台下地址是32个bit位，指针变量⼤⼩是4个字节 (x86)

64位平台下地址是64个bit位，指针变量⼤⼩是8个字节 (x64)

//指针变量的⼤⼩取决于地址的⼤⼩
//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）
int main()
{
 printf("%zd\n", sizeof(char *));
 printf("%zd\n", sizeof(short *));
 printf("%zd\n", sizeof(int *));
 printf("%zd\n", sizeof(double *));
 return 0;
}

x86环境输出结果:

x64环境输出结果:

4. 指针运算

4.1指针+-整数

我们先看⼀段代码

int main()
{
	int n = 10;
	char* p = (char*)&n;
	int* pf = &n;

	printf("%p\n", &n);
	printf("%p\n", p);
	printf("%p\n", p + 1);
	printf("%p\n", pf);
	printf("%p\n", pf + 1);
	return 0;
}

运行结果：

char类型的指针变量+1跳过1个字节而int类型的指针变量+1跳过4个字节。

这就是指针变量的类型差异带来的变化。指针+1，其实跳过1个指针指向的元素。指针可以+1，那也可以-1。

结论：指针的类型决定了指针向前或者向后⾛⼀步有多⼤（距离）。

4.2 指针-指针

指针-指针得到的是指针之间元素个数。

举个例子：

//指针-指针
int my_strlen(char* s)
{
	char* p = s;
	while (*p != '\0')
		p++;
	return p - s;
}
int main()
{
	char arr[] = "abcdef";
	int ret = my_strlen(arr);
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

运行结果为6

指针-指针运算的前提是两个指针指向同一块空间。

5. 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）

5.1 野指针产生的原因

1.指针未初始化

举个例子：

int main()
{
 int *p;//局部变量指针未初始化，默认为随机值
 *p = 20;
 return 0;
}

2.指针越界访问

举个例子：

int main()
{
 int arr[10] = {0};
 int *p = &arr[0];
 int i = 0;
 for(i=0; i<=11; i++)
 {
 //当指针指向的范围超出数组arr的范围时，p就是野指针
 *(p++) = i;
 }
 return 0;
}

3.指针指向的空间释放

举个例子：

int* test()
{
 int n = 100;
 return &n;
}
int main()
{
 int*p = test();
 printf("%d\n", *p);
 return 0;

5.2 如何规避野指针

1.指针初始化

如果明确知道指针指向哪⾥就直接赋值地址，如果不知道指针应该指向哪⾥，可以给指针赋值NULL. NULL 是C语⾔中定义的⼀个标识符常量，值是0，0也是地址，这个地址是⽆法使⽤的，读写该地址会报错。

指针的初始化：

int main()
{
    int n = 10;
    int *pf = &n;
    int *p = NULL;
    return 0;
}

2.小心越界

⼀个程序向内存申请了哪些空间，通过指针也就只能访问哪些空间，不能超出范围访问，超出了就是越界访问。

3.3 指针变量不再使⽤时，及时置NULL

4.避免返回局部变量的地址

5.使用指针前检查有效性

6.二级指针

二级指针是用来存放一级指针变量的地址。

举个例子：

int main()
{
	int a = 10;
	int* p = &a;
	int** pp = &p;//pp指向的是p，p是int*类型 pp是指针变量
	return 0;
}

7.指针数组和数组指针

7.1 指针数组

我们知道，整型数组，是存放整型的数组，字符数组是存放字符的数组。

那么指针数组就是用来存放指针的数组。

举个例子：

int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3 };
	int arr2[] = { 2,3,4 };
	int* p[2] = { arr1,arr2};//指针数组
	return 0;
}

指针数组的每个元素都是⽤来存放地址（指针）的。

如图：

7.2 数组指针

我们知道字符指针存放的是字符变量的地址，能够指向字符数据的指针，整型指针存放的是整形变量的地址，能够指向整形数据的指针

那么数组指针就是指向数组的指针，存放的是数组的地址。

数组指针的定义：int ( * ) [ ]

举个例子：

int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3 };
	int(*p)[3] = &arr;//取出的是数组的地址
	return 0;
}

以上代码的每个元素都是int类型，int(*)[3]是数组指针的类型，p指向的是数组，数组3个元素，每个元素的类型是int。

8.函数指针

函数指针指向的是函数，存放的是函数的地址。

函数名就是函数的地址，我们可以测试一下。如下：

如果我们要将函数的地址存放起来，就得创建函数指针变量。

函数指针的定义：int(*)()

举个例子：

int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
int main()
{
	int(*pf3)(int, int) = Add;//pf3就是函数指针变量

	printf("%d\n", (*pf3)(2, 3));
	printf("%d\n", pf3(3, 5));
	return 0;
}

运行结果：

9.函数指针数组

如果想把多个相同类型的函数指针存放在一个数组中，这个数组就是函数指针数组。

函数指针数组的定义：int (*[])();

举个例子：int (*parr1[3])()，parr1 先和 [] 结合，说明 parr1是数组，数组的内容是什么呢？是 int (*)() 类型的函数指针。

我们可以通过函数指针数组实现一个计算器。如下：

int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
int Sub(int x, int y)
{
	return x - y;
}
int mul(int x, int y)
{
	return x * y;
}
int Div(int x, int y)
{
	return x / y;
}
void menu()
{
	printf("************1.Add    2.Sub*******************\n");
	printf("************3.mul    4.Div*******************\n");
	printf("************0.exit        *******************\n");
}
int main()
{
	int input = 0;
	int ret = 0;
	int x = 0;
	int y = 0;
	do
	{
		
		menu();
		printf("请选择:");
		scanf("%d", &input);
		int(*p[5])(int x, int y) = { NULL, Add,Sub,mul,Div };//转移表
		if (input >=1 && input <= 4)
		{
			printf("请输入两个操作数:");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = (*p[input])(x, y);
			printf("%d\n", ret);
		}
		else if (input == 0)
		{
			printf("退出\n");
		}
		else
		{
			printf("输入错误请重新输入：\n");
		}

	} while (input);
	return 0;
}

本文参与腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。

原始发表：2024-04-21，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

int