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【C语言】深入理解指针(一)

18 人参与  2024年11月15日 12:41  分类 : 《关注互联网》  评论

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指针1

1.内存和地址2.指针变量和地址2.1取地址操作符(&)2.2指针变量和将引用操作符2.3解引用操作符2.4指针变量的大小 3.指针变量类型的意义3.1指针变量类型3.2void*指针 4.const修饰指针5.指针运算5.1 指针+- 整数5.2指针-指针3.指针的关系运算 6.野指针6.1指针未初始化6.2指针越界访问6.3指针指向的空间释放 7.assert断言8.指针的使用和传值调用8.1srtlen的模拟实现8.2传值调用和传址调用

1.内存和地址

1.内存
我们知道计算上CPU(中央处理器)在处理数据的时候,需要的数据是在内存中读取的,处理后的数据也会放回内存中,那我们买电脑的时候,电脑上内存是8GB/16GB/32GB等,那这些内存空间如何高效的管理呢?
其实也是把内存划分为⼀个个的内存单元,每个内存单元的大小取1个字节。
计算机中常见的单位(补充):
一个比特位可以存储⼀个2进制的位1或者0

bit - ⽐特位Byte - 字节KBMBGBTBPB1Byte = 8bit1KB = 1024Byte1MB = 1024KB1GB = 1024MB1TB = 1024GB1PB = 1024TB

⼀个字节空间里面能放8个比特位
内存单元的编号 == 地址 == 指针
编址:CPU和内存之间有⼀组线,叫做地址总线

2.指针变量和地址

2.1取地址操作符(&)

理解了内存和地址的关系,我们再回到C语⾔,在C语⾔中创建变量其实就是向内存申请空间,比如
在这里插入图片描述
比如,上述的代码就是创建了整型变量a,内存中申请4个字节,⽤于存放整数10,其中每个字节都有地址,上图中4个字节的地址分别是
在这里插入图片描述
结论:&a取出的是a所占4个字节中地址较小的字节的地址。

2.2指针变量和将引用操作符

int a = 10;int * pa = &a;

这里pa左边写的是== int*== , * 是在说明pa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

2.3解引用操作符

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,这里使用的⼀个操作符叫解引用操作符(*)

#include <stdio.h>int main(){    int a = 100;    int* pa = &a;    *pa = 0;    return 0;}

上⾯代码中第6⾏就使⽤了解引⽤操作符, *pa 的意思就是通过pa中存放的地址,找到指向的空间,pa其实就是a变量了;所以pa = 0,这个操作符是把a改成了0.

2.4指针变量的大小

结论:
• 32位平台下地址是32个bit位,指针变量⼤⼩是4个字节
• 64位平台下地址是64个bit位,指针变量⼤⼩是8个字节
• 注意指针变量的⼤⼩和类型是⽆关的,只要指针类型的变量,在相同的平台下,⼤⼩都是相同的。

3.指针变量类型的意义

3.1指针变量类型

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。
指针的类型决定了指针向前或者向后⾛⼀步有多⼤(距离)

3.2void*指针

在指针类型中有⼀种特殊的类型是 void* 类型的,可以理解为⽆具体类型的指针(或者叫泛型指针),这种类型的指针可以⽤来接受任意类型地址。但是也有局限性, void* 类型的指针不能直接进⾏指针的±整数和解引⽤的运算

⼀般 void* 类型的指针是使⽤在函数参数的部分,⽤来接收不同类型数据的地址,这样的设计可以
实现泛型编程的效果。使得⼀个函数来处理多种类型的数据,

4.const修饰指针

const * p,修饰的是指针指向的内容(限制p),保证指针指向的内容不能改变。但是指针变量本⾝可以改变,可以指向别的变量地址。
• * const p,修饰的是指针变量本⾝(p),p中的地址不能改变,只能是某一个变量的地址,但是
p 所指向的内容可以改,改变值

5.指针运算

指针的基本运算有三种,分别是:
• 指针± 整数
• 指针-指针
• 指针的关系运算

5.1 指针± 整数

因为数组在内存中是连续存放的,只要知道第⼀个元素的地址,顺藤摸⽠就能找到后⾯的所有元素

#include <stdio.h>//指针+- 整数 int main(){    int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};    int *p = &arr[0];    int i = 0;    int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);    for(i=0; i<sz; i++)    {        printf("%d ", *(p+i));//p+i 这⾥就是指针+整数     }    return 0;}

5.2指针-指针

指针-指针的绝对值是指针和指针之间元素的个数,前提条件是指向同一块空间
一定注意

charp=chars;
char **p=&s;(s为指针)
在这里插入图片描述

//指针-指针 #include <stdio.h>int my_strlen(char *s){    char *p = s;    while(*p != '\0' )        p++;    return p-s;}int main(){    printf("%d\n", my_strlen("abc"));    return 0;}

5

3.指针的关系运算

//指针的关系运算 #include <stdio.h>int main(){    int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};    int *p = &arr[0];    int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);    while(p<arr+sz) //指针的⼤⼩⽐较     {        printf("%d ", *p);        p++;    }    return 0;}

(p<arr+sz) 等价&arr[sz]

6.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)

6.1指针未初始化

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

6.2指针越界访问

#include <stdio.h>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;}

6.3指针指向的空间释放

#include <stdio.h>int* test(){    int n = 100;    return &n;//函数栈帧使用完销毁}int main(){    int*p = test();//但p还能找到这块空间    printf("%d\n", *p);    return 0;}

如何避免野指针
1.指针初始化
2.指针变量不再使⽤时,及时置NULL,指针使⽤之前检查有效性

7.assert断言

assert.h 头⽂件定义了宏== assert()== ,⽤于在运⾏时确保程序符合指定条件,如果不符合,就报错终⽌运⾏。这个宏常常被称为“断⾔”

在这里插入图片描述

8.指针的使用和传值调用

8.1srtlen的模拟实现

库函数strlen的功能是求字符串⻓度,统计的是字符串中 \0 之前的字符的个数。

size_t strlen ( const char * str );

参数str接收⼀个字符串的起始地址,然后开始统计字符串中 \0 之前的字符个数,最终返回⻓度。

int my_strlen(const char * str){ int count = 0; assert(str); while(*str){ count++; str++; }return count;}int main(){ int len = my_strlen("abcdef"); printf("%d\n", len);return 0;}注:为了编译器不警告,int=size_t  这是返回值类型

8.2传值调用和传址调用

传值调用 实参传递给形参的时候,形参会单独创建⼀份临时空间来接收实参,对形参的修改不影响实

传址调⽤传址调⽤,可以让函数和主调函数之间建⽴真正的联系,在函数内部可以修改主调函数中的变量;所以未来函数中只是需要主调函数中的变量值来实现计算,就可以采⽤传值调⽤。如果函数内部要修改主调函数中的变量的值,就需要传址调⽤

#include <stdio.h>void Swap2(int*px, int*py){    int tmp = 0;    tmp = *px;    *px = *py;    *py = tmp;}int main(){    int a = 0;    int b = 0;    scanf("%d %d", &a, &b);    printf("交换前:a=%d b=%d\n", a, b);    Swap2(&a, &b);    printf("交换后:a=%d b=%d\n", a, b);    return 0;}

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