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说到指针,估计还是有很多小伙伴都还是云里雾里的,有点“知其然,而不知其所以然”。但是,不得不说,学了指针,C语言才能算是入门了。指针是C语言的「精华」,可以说,对对指针的掌握程度,「直接决定」了你C语言的编程能力。
在讲指针之前,我们先来了解下变量在「内存」中是如何存放的。
在程序中定义一个变量,那么在程序编译的过程中,系统会根据你定义变量的类型来分配「相应尺寸」的内存空间。那么如果要使用这个变量,只需要用变量名去访问即可。
通过变量名来访问变量,是一种「相对安全」的方式。因为只有你定义了它,你才能够访问相应的变量。这就是对内存的基本认知。但是,如果光知道这一点的话,其实你还是不知道内存是如何存放变量的,因为底层是如何工作的,你依旧不清楚。
那么如果要继续深究的话,你就需要把变量在内存中真正的样子是什么搞清楚。内存的 小索引单元是1字节,那么你其实可以把内存比作一个超级大的「字符型数组」。在上一节我们讲过,数组是有下标的,我们是通过数组名和下标来访问数组中的元素。那么内存也是一样,只不过我们给它起了个新名字:地址。每个地址可以存放「1字节」的数据,所以如果我们需要定义一个整型变量,就需要占据4个内存单元。
那么,看到这里你可能就明白了:其实在程序运行的过程中,完全不需要变量名的参与。变量名只是方便我们进行代码的编写和阅读,只有程序员和编译器知道这个东西的存在。而编译器还知道具体的变量名对应的「内存地址」,这个是我们不知道的,因此编译器就像一个桥梁。当读取某一个变量的时候,编译器就会找到变量名所对应的地址,读取对应的值。
初识指针和指针变量
那么我们现在就来切入正题,指针是个什么东西呢?
所谓指针,就是内存地址(下文简称地址)。C语言中设立了专门的「指针变量」来存储指针,和「普通变量」不一样的是,指针变量存储的是「地址」。
定义指针
指针变量也有类型,实际上取决于地址指向的值的类型。那么如何定义指针变量呢:
很简单:类型名* 指针变量名
char*pa;//定义一个字符变量的指针,名称为pa int*pb;//定义一个整型变量的指针,名称为pb float*pc;//定义一个浮点型变量的指针,名称为pc
注意,指针变量一定要和指向的变量的类型一样,不然类型不同可能在内存中所占的位置不同,如果定义错了就可能导致出错。
取地址运算符和取值运算符
获取某个变量的地址,使用取地址运算符&,如:
char*pa=&a; int*pb=&f;
如果反过来,你要访问指针变量指向的数据,那么你就要使用取值运算符*,如:
printf("%c,%d ",*pa,*pb);
这里你可能发现,定义指针的时候也使用了*,这里属于符号的「重用」,也就是说这种符号在不同的地方就有不同的用意:在定义的时候表示「定义一个指针变量」,在其他的时候则用来「获取指针变量指向的变量的值」。
直接通过变量名来访问变量的值称之为直接访问,通过指针这样的形式访问称之为间接访问,因此取值运算符有时候也成为「间接运算符」。
比如:
//Example01 //代码来源于网络,非个人原创 #include intmain(void) { chara='f'; intf=123; char*pa=&a; int*pf=&f; printf("a=%c ",*pa); printf("f=%d ",*pf); *pa='c'; *pf+=1; printf("now,a=%c ",*pa); printf("now,f=%d ",*pf); printf("sizeofpa=%d ",sizeof(pa)); printf("sizeofpf=%d ",sizeof(pf)); printf("theaddrofais:%p ",pa); printf("theaddroffis:%p ",pf); return0; }
程序实现如下:
//Consequence 01 a = f f = 123 now, a = c now, f = 124 sizeof pa = 4 sizeof pf = 4 the addr of a is: 00EFF97F the addr of f is: 00EFF970
避免访问未初始化的指针
voidf() { int*a; *a=10; }
像这样的代码是十分危险的。因为指针a到底指向哪里,我们不知道。就和访问未初始化的普通变量一样,会返回一个「随机值」。但是如果是在指针里面,那么就有可能覆盖到「其他的内存区域」,甚至可能是系统正在使用的「关键区域」,十分危险。不过这种情况,系统一般会驳回程序的运行,此时程序会被「中止」并「报错」。要是万一中奖的话,覆盖到一个合法的地址,那么接下来的赋值就会导致一些有用的数据被「莫名其妙地修改」,这样的bug是十分不好排查的,因此使用指针的时候一定要注意初始化。
指针和数组
有些读者可能会有些奇怪,指针和数组又有什么关系?这俩货明明八竿子打不着井水不犯河水。别着急,接着往下看,你的观点有可能会改变。
数组的地址
我们刚刚说了,指针实际上就是变量在「内存中的地址」,那么如果有细心的小伙伴就可能会想到,像数组这样的一大摞变量的集合,它的地址是啥呢?
我们知道,从标准输入流中读取一个值到变量中,用的是scanf函数,一般貌似在后面都要加上&,这个其实就是我们刚刚说的「取地址运算符」。如果你存储的位置是指针变量的话,那就不需要。
//Example02 intmain(void) { inta; int*p=&a; printf("请输入一个整数:"); scanf("%d",&a);//此处需要& printf("a=%d ",a); printf("请再输入一个整数:"); scanf("%d",p);//此处不需要& printf("a=%d ",a); return0; }
程序运行如下:
//Consequence 02 请输入一个整数:1 a = 1 请再输入一个整数:2 a = 2
在普通变量读取的时候,程序需要知道这个变量在内存中的地址,因此需要&来取地址完成这个任务。而对于指针变量来说,本身就是「另外一个」普通变量的「地址信息」,因此直接给出指针的值就可以了。
试想一下,我们在使用scanf函数的时候,是不是也有不需要使用&的时候?就是在读取「字符串」的时候:
//Example03 #include intmain(void) { charurl[100]; url[99]=''; printf("请输入TechZone的域名:"); scanf("%s",url);//此处也不用& printf("你输入的域名是:%s ",url); return0; }
程序执行如下:
//Consequence 03 请输入TechZone的域名: 你输入的域名是:
因此很好推理:数组名其实就是一个「地址信息」,实际上就是数组「第一个元素的地址」。咱们试试把第一个元素的地址和数组的地址做个对比就知道了:
//Example03V2 #include intmain(void) { charurl[100]; printf("请输入TechZone的域名:"); url[99]=''; scanf("%s",url); printf("你输入的域名是:%s ",url); printf("url的地址为:%p ",url); printf("url[0]的地址为:%p ",&url[0]); if(url==&url[0]) { printf("两者一致!"); } else { printf("两者不一致!"); } return0; }
程序运行结果为:
//Comsequense 03 V2 请输入TechZone的域名: 你输入的域名是: url的地址为:0063F804 url[0]的地址为:0063F804 两者一致!
这么看,应该是实锤了。那么数组后面的元素也就是依次往后放置,有兴趣的也可以自己写代码尝试把它们输出看看。
指向数组的指针
刚刚我们验证了数组的地址就是数组第一个元素的地址。那么指向数组的指针自然也就有两种定义的方法:
... char*p; //方法1 p=a; //方法2 p=&a[0];
指针的运算
当指针指向数组元素的时候,可以对指针变量进行「加减」运算,+n表示指向p指针所指向的元素的「下n个元素」,-n表示指向p指针所指向的元素的「上n个元素」。并不是将地址加1。
如:
//Example04 #include intmain(void) { inta[]={1,2,3,4,5}; int*p=a; printf("*p=%d,*(p+1)=%d,*(p+2)=%d ",*p,*(p+1),*(p+2)); printf("*p->%p,*(p+1)->%p,*(p+2)->%p ",p,p+1,p+2); return0; }
执行结果如下:
//Consequence 04 *p = 1, *(p+1) = 2, *(p+2) = 3 *p -> 00AFF838, *(p+1) -> 00AFF83C, *(p+2) -> 00AFF840
有的小伙伴可能会想,编译器是怎么知道访问下一个元素而不是地址直接加1呢?
其实就在我们定义指针变量的时候,就已经告诉编译器了。如果我们定义的是整型数组的指针,那么指针加1,实际上就是加上一个sizeof(int)的距离。相对于标准的下标访问,使用指针来间接访问数组元素的方法叫做指针法。
其实使用指针法来访问数组的元素,不一定需要定义一个指向数组的单独的指针变量,因为数组名自身就是指向数组「第一个元素」的指针,因此指针法可以直接作用于数组名:
... printf("p->%p,p+1->%p,p+2->%p ",a,a+1,a+2); printf("a=%d,a+1=%d,a+2=%d",*a,*(a+1),*(a+2)); ...
执行结果如下:
p->00AFF838,p+1->00AFF83C,p+2->00AFF840 b=1,b+1=2,b+2=3
现在你是不是感觉,数组和指针有点像了呢?不过笔者先提醒,数组和指针虽然非常像,但是绝对「不是」一种东西。
甚至你还可以直接用指针来定义字符串,然后用下标法来读取每一个元素:
//Example05 //代码来源于网络 #include #include intmain(void) { char*str="IloveTechZone!"; inti,length; length=strlen(str); for(i=0;i.(编辑:蒙自电工培训学校)