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C语言指针

news 来源：原创 2025/6/27 9:23:05

1，指针是什么

指针是内存中一个最小内存单元（一个字节）的编号，也就是地址
通常口语中说的指针，通常是指指针变量也就是用来存放内存中地址的变量

每个内存单元都有一个地址，这个地址不需要存起来，除非把它放到一个指针变量里时。指针变量里面存放的是地址，而通过这个地址，就可以找到一个内存单元。

指针变量：

我们可以通过&（取地址操作符）去除变量的内存其实是地址，把地址存放到一个变量里，这个变量就是指针变量。

int a=10;//在内存中开辟一块空间

int* pa=&a;//这里我们对变量a，取出它的地址，可以使用&操作符。

//a变量（整型变量）占四个字节，这里是将a的四个字节中的第一个字节的地址存放在pa变量中，pa就是一个指针变量，用来存放a的地址

总结：指针变量就是用来存放地址的变量（存放在指针中得值都被当作地址处理）

对于32位的机器，假设有32根地址线，那么每个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跟地址线产生的地址就是：

00000000000000000000000000000000

00000000000000000000000000000001

……

11111111 11111111 11111111 11111111

这里就有2的32次方个地址

每个地址表示一个字节，那么我们就可以给4G的空间进行编址。（2^32Byte==2^32/1024KB==2^32/1024/1024MB==2^32/1024/1024/1024GB==4GB)

这里我们就明白：

在32位机器上，地址是32个0或1组成的二进制序列，（32个比特位，8个比特位等于1个字节）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是4个字节。
在64位机器上，一个指针变量的大小就是8个字节。

sizeof的返回值类型时unsiged int （无符号整型）可以用%u打印，但sizeof有自己专属的打印%zu

2，指针和指针类型

我们知道变量有不同的类型，整形，浮点型等，指针也有不同的类型。

指针定义的方式type+*

char*类型的指针就是为了存放char类型变量的地址；

short*类型的指针就是为了存放short类型变量的地址；

int*类型的指针就是为了存放int；欸型变量的地址。

类型决定了指针的访问权限

指针类型的意义：

1.指针类型决定他被解引用时访问了多少个字节(解引用时有几个字节的访问权限），如果是int*解引用时访问四个字节，如果是char*解引用时访问1个字节。

char*类型的指针变量解引用时，只问了一个字节，只改变了一个内存单元的数据的值。

2.指针类型决定了指针+-1操作时，跳过了几个字节（决定了指针的步长）

我们知道int和float类型都是占四个字节，那他们的解引用是否可以通用呢？不能。

原因是浮点数和整数本身在内存中的存储是有差异的，对内存的解读方式有所差异，就是存在内存中的数不相同。

3，野指针

野指针就是指针指向的位置是不可知道（随机的，不正确的，没有明确限制的）

1.野指针的成因：

指针未初始化

int* p;//p没有初始化，就意味着没有明确的指向

//一个局部变量不初始化放的是随机值：0xcccccccc

*p=10;//非法访问内存了，这里的p就是野指针。

指针的越界访问

int arr[10];

int *p=arr;

int i=0;

for(i=0;i<=10;i++)

{
*(p++)=i;//当指针的指向超出数组arr的范围时，p就是野指针。

}

指针指向的空间释放

出了test()函数这部分空间，a销毁，将这部分空间还给操作系统。p存储着地址，能找到这部分空间，但不能返回使用这块空间。（空间销毁是这块空间不属于当前程序，不属于当前权限，但是内存中的这块空间还在）

防止野指针的出现：

指针初始化
小心指针越界
指针指向空间释放，即使置NULL
避免返回局部变量的地址
指针是用之前检查有效性

p3!=NULL表示不是空指针，指向有效空间。

但是p!=NULL，也不能避免野指针。

例如：

内存空间不属于我，但是通过解引用还可以找到，可以访问。

若将栈帧覆盖，结果可能发生改变。

4，指针运算

指针+-整数

后置++，先使用这个数再++，与上面一种表达意思相同，与不加括号效果相同，++的优先级比解引用高；但如果时（*p)++:表示的意思就是先通过*p找到p指向的元素，在对这个元素进行++。

这种方法是依次将下标位i的元素赋值为1；（p+i）就是下标为i的元素的地址。

指针-指针

指针-指针得到指针和指针之间的元素个数，不是所有指针都能相减，只有指向同一块空间的两个指针才能相减（比如一个存放char类型数据的指针变量和一个存放int类型数据的指针变量相减就没有任何意义）

写一个my_strlen函数（之前我们用的是新定义了一个变量count 数进行的次数）

#include<stdio.h>//指针运算
int my_strlen(char* str)
{int count = 0;while (*str++ != '\0'){count++;}return count;
}
int main()
{char arr[] = "abcdef";int ret = my_strlen(arr);printf("%d", ret);
}

在这里我们可以不创建这个中间变量，用指针-指针进行计算

#include<stdio.h>//指针运算
int my_strlen(char* str)
{char* start = str;while (*str != '\0'){str++;}return (str - start);
}
int main()
{char arr[] = "abcdef";int ret = my_strlen(arr);printf("%d", ret);
}

这里不能像上次一样将str++放到while判断里面去，否则判断到等于0的时候str会再自增一次，而我们后面计算的返回值算的是一共增加几次的值。

这里我们还需要说一下：指针+指针的运算没有实际意义，我们就不考虑指针的加法运算

指针的关系运算

#define N_VALUES 5

float values[N_VALUES];

float *vp;

for(vp=&values[ N_VALUES];vp>&values[0];)

{
*--vp = 0;

}

前置--，先--，后使用，依次将下标为4，3，2，1，0的元素赋值为0；

上面代码是否可以简化成

for(vp=&values[ N_VALUES-1];vp>=&values[0];vp--)

{
*vp = 0;

}

这个代码也是依次将下标为4，3，2，1，0的元素赋值为0；但是将下标为0的元素赋值为0后还要进行一次vp--,这时候vp指向的是数组首元素的前一个元素，判断不是>&values[0]的，代码不再进行。

这个代码在绝多数编译器上都是可以顺利完成任务的，但是我们应该避免这样写，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针数组最后一个元素后面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指针进行比较。

5，指针和指针数组

数组名是首元素地址（2种情况除外，具体看数组章节）

既然我们可以把数组名当成首元素地址存放到一个指针中，那么用指针来访问数组就成为可能

arr[i]-->*(p+i)-->*(arr+i)-->i[arr]

6，二级指针

二级指针变量是用来存放一级指针变量的地址的

#include<stdio.h>
//二级指针
int main()
{int a = 10;int* pa = &a;int** ppa = &pa;**ppa = 20;printf("%d", a);return 0;
}

int *pa;中*表示pa是指针变量，int表示指向的对象是int类型；

int** pa；中*表示ppa是指针变量，int*表示指向的对象是int*类型。

7，指针数组

指针数组的本质是数组，是用来存放指针的数组

#include<stdio.h>
//指针数组
int main()
{int a = 10;int b = 20;int c = 30;int arr[10];int* pa = &a;int* pb = &b;int* pc = &c;int* parr[10] = { &a,&b,&c };int i = 0;for (i = 0;i < 3;i++){printf("%d ", *(parr[i]));}return 0;
}

我们知道存储相同类型的元素可以创建一个数组；那么存储相同类型的指针变量也就可以创建一个指针数组。如上。

我们还可以通过指针数组模拟出一个二维数组。

普通二维数组的创建：

通过指针数组模拟一个二维数组：

parr[0]-->arr1（首元素的地址）

parr[0][0]-->arr1[0],是arr1里面的第一个元素就是1；

……

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