06C语言——指针

一、指针入门

(1)、准备知识

0、图解：

1、内存地址

字节：字节是内存的容量单位，英文称为 byte，一个字节有8位，即 1byte(0000 0000 --- 1111 1111) = 8bits(0 --- 1)

地址：系统为了便于区分每一个字节而对它们逐一进行的编号，称为内存地址，简称地址。

32位系统：

说明:

地址+1就是加1个字节

为什么选32位系统来讲内存？？

32位：4G内存：

64位：理论：1800亿亿GB，操作系统支持：16TB，电脑实际的内存条：4G-32G(所以本质上还是基于4G)

2、基地址

单字节数据：对于单字节数据而言，其地址就是其字节编号。
多字节数据：对于多字节数据而言，其地址是其所有字节中编号最小的那个，称为基地址。

3、取址符

每个变量都是一块内存，都可以通过取址符 & 获取其地址

注意：
- 虽然不同的变量的尺寸是不同的，但是他们的地址的尺寸确实一样的。
- 不同的地址虽然形式上看起来是一样的，但由于他们代表的内存尺寸和类型都不同，因此它们在逻辑上是严格区分的。
示例代码：

// (1)、如何获取一个内存的地址？？
char   ch1 = 200;
int   num1 = 100;
float  f1  = 3.14;
double f2  = 6.18;// 1、不同的变量的尺寸是不同的
printf("ch1的地址  == %p\n", &ch1);
printf("num1的地址 == %p\n", &num1);
printf("f1的地址   == %p\n", &f1);
printf("f2的地址   == %p\n", &f2);
/*// 3- 不同的地址虽然形式上看起来是一样的，但由于他们代表的内存尺寸和类型都不同，因此它们在逻辑上是严格区分的。解析：ch1的地址  == 0x7ffd1cf9c917        // char型内存占1字节num1的地址 == 0x7ffd1cf9c918        // int型内存占4字节f1的地址   == 0x7ffd1cf9c91c        // float型内存占4字节f2的地址   == 0x7ffd1cf9c920        // float型内存占8字节
*/// 2、但是他们的地址的尺寸确实一样的
printf("ch1的地址的尺寸  == %lu\n", sizeof(&ch1));
printf("num1的地址的尺寸 == %lu\n", sizeof(&num1));
printf("f1的地址的尺寸   == %lu\n", sizeof(&f1));
printf("f2的地址的尺寸   == %lu\n", sizeof(&f2));

(2)、指针的概念

0、图解：

1、指针的说明

由于翻译的问题，以及口语表达的习惯，在日常表述中，指针在不同的场合会代表以下几个含义：

指地址
- 比如变量a的地址 &a，这是一个地址当然也是一个指针，我们可以说指针 &a 指向变量 a。

指指针变量
- 比如 int *p; 此处变量p是指针变量，又常被简称指针。
示例代码：

// (1)、指针的说明
// 1、指地址
int num2 = 200;
printf("num2的地址 == %p\n", &num2) ;   // 可以认为&num2为指针，这个指针&num指向了变量num2(或者num2的地址被&num2给存放了)// 2、指指针变量
int num3 = 300;
int *p1  = &num3;                      // 指针变量p里面存放了num3的内存的地址(指针变量p指向了num的内存)

2、指针的初始化(定义)

// 1、未初始化的类型                    // 注意：定义指针的时候，必须要有具体的合法指向，否则指针将会在内存中乱指，导致数据处理出错
char   *p1;                            // 字符型指针类型
int    *p2;                            // 整型指针类型
float  *p3;                            // 浮点型指针类型
double *p4;                            // 双精度浮点型指针类型// 2、推荐的初始化
char ch  = 0;                         
char *p5 = &ch;                        // 指向确定的我们申请的合法内存(可读可写)
char *p6 = NULL;                       // 指向内存中一个临时的安全的保留区域(不可访问区域)

3、指针的赋值

int num4 = 100;
int *p7  = NULL;
p7   = &num4;                           // 一般性的赋值操作，和初始化(定义)是不一样的，不需要加*号，p8本身就是指针变量

4、指针的索引(引用)

int num5 = 500;
num5     = 555;                         // 直接通过内存的名字，对其内存进行赋值操作int *p8  = &num5;                       // 让指针p8指向这块内存
*p8      = 888;                         // 间接通过指针p8来控制num5的内存，然后给其赋值
printf("num5 == %d\n", num5);/*int *p和*p的不同：int *p: 这个是初始化，只是表明这个p变量是个指针*p：    这个不是初始化，是后面的语句用的，这个时候表明其是指针p指向的那块内存p:      这个不是初始化，是后面的语句用的，这个时候表明其是指针变量p
*/

二、特殊指针

(1)、野指针

概念：指向一块未知区域的指针，被称为野指针。野指针是危险的。

危害：

引用野指针，相当于访问了非法的内存，常常会导致段错误（segmentation fault）
引用野指针，可能会破坏系统的关键数据，导致系统崩溃等严重后果

产生原因：

指针定义之后，未初始化
指针所指向的内存，被系统回收
指针越界

如何防止：

指针定义时，及时初始化
绝不引用已被系统回收的内存
确认所申请的内存边界，谨防越界

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>// 计算数组元素的个数
#define CAL_ARR_NUM(A) (sizeof(A)/sizeof(A[0]))// 整个数组的大小 / 数组的首元素的大小 == 数组元素个数// 自己定义的NULL
#define SELF_NULL ((void *)0) // 官方定义的NULL
// #define NULL ((void *)0)   // 空指针// 主函数
int main(int argc, char const *argv[])
{// (1)、野指针// 1、指针定义之后，未初始化char *p1;/*解决方法：方法一：char *p1 = NULL;  // char *p1 =  SELF_NULL方法二：char ch  = 'a';char *p1 = &ch;*/// 2、指针所指向的内存，被系统回收char *str = malloc(100);    // 申请堆内存空间：申请一块100个字节的内存空间(堆空间)，str指针指向了这块内存strcpy(str, "hello");       // 通过str指针将"hello"字符串数据，复制到str指向的内存中(堆空间)// free(str);               // 释放堆内存空间：通过str指针释放其指向的内存空间if (str != NULL)            // str指针释放堆内存空间后，其指向依然是那个空间的位置，不会是NULL(具体看系统，看编译器){strcpy(str, "world");   // 之前已经释放了str指针指向的堆内存空间了，对其已经没有访问权限了，所以会报错误或警告printf("str == %s\n", str);}// 解决方法：使用完该内存，再释放，绝不再次使用// 3、指针越界char buf[] = "shijie";char *p2   = buf;// 数组的地址for (int i = 0; i < 7; i++){printf("buf[%d]的地址 == %p\n", i, &buf[i]);}// p2逐渐加1的地址for (int i = 0; i < 7; i++){printf("p2+%d的地址 == %p\n", i, p2+i); // 将指针变量p2里面的地址打印出来}*(p2+10) = 'a';     // 此处不能赋值，因为越界了，不是我门申请的合法内存空间/*解决方法：让指针赋值操作在其限定的合法内存的区域上进行比如：使用这个函数CAL_ARR_NUM(A)   // 计算其合法内存区域的长度*/return 0;
}

(2)、空指针

很多情况下，我们不可避免地会遇到野指针，比如刚定义的指针内无法立即为其分配一块恰当的存，又或者指针所指向的内存被释放了等等。一般的做法就是将这些危险的野指针指向一块确定的内存，比如零地址内存。

概念：空指针即保存了零地址的指针，亦即指向零地址的指针。

// 自写的NULL空指针
#define SELF_NULL ((void *)0)   // 官方定义的NULL空指针
#define NULL ((void *)0)

三、指针运算

(1)、计算指针的大小

指针的大小(尺寸) --- 只和系统位数相关(32位：4字节， 64字节)，和数据类型无关

char    *p1 = NULL;
int     *p2 = NULL;
float   *p3 = NULL;
double  *p4 = NULL;printf("sizeof(f1) == %lu\n", sizeof(p1));
printf("sizeof(f2) == %lu\n", sizeof(p2));
printf("sizeof(f3) == %lu\n", sizeof(p3));
printf("sizeof(f4) == %lu\n", sizeof(p4));/*32位系统：sizeof(f1) == 4sizeof(f2) == 4sizeof(f3) == 4sizeof(f4) == 464位系统：sizeof(f1) == 8sizeof(f2) == 8sizeof(f3) == 8sizeof(f4) == 8
*/

(2)、指针的加减乘除(乘除没有任何意义，因此无需理会)

指针加法意味着地址向上(高地址方向)移动若干个目标
指针减法意味着地址向下(低地址方向)移动若干个目标

图解：

示例代码：

char ch1   = 'a';
int num1   = 100;
double f1  = 3.14;char  *p5  = &ch1;
int   *p6  = &num1;
double *p7 = &f1;// 1、乘除没有任何意义的解释
/*地址： 乘法： 0x7fffcadca377 * 5： 你很难知道这块内存到底在哪里(所以毫无意义)除法： 0x7fffcadca377 / 5
*/// 2、指针的加减法
// a、char型指针
printf("\n");
printf("指针变量p5存放的地址(ch1变量的地址)     == %p\n", p5);
printf("指针变量p5+1存放的地址(ch1变量的地址+1) == %p\n", p5+1);
/*解析：指针变量p5存放的地址(ch1变量的地址)     == 0x7ffdbddf20f7指针变量p5+1存放的地址(ch1变量的地址+1) == 0x7ffdbddf20f8地址只移动了一个字节，证明指针p5的作用范围是1个字节
*/// b、int型指针
printf("\n");
printf("指针变量p6存放的地址(num1变量的地址)     == %p\n", p6);
printf("指针变量p6+1存放的地址(num1变量的地址+1) == %p\n", p6+1);
/*解析：指针变量p6存放的地址(num1变量的地址)     == 0x7ffdc805c918指针变量p6+1存放的地址(num1变量的地址+1) == 0x7ffdc805c91c地址只移动了4个字节，证明指针p6的作用范围是4个字节
*/// c、double型指针
printf("\n");
printf("指针变量p7存放的地址(f1变量的地址)     == %p\n", p7);
printf("指针变量p7+1存放的地址(f1变量的地址+1) == %p\n", p7+1);
/*解析：指针变量p7存放的地址(f1变量的地址)     == 0x7ffcba66ad08指针变量p7+1存放的地址(f1变量的地址+1) == 0x7ffcba66ad10地址只移动了8个字节，证明指针p7的作用范围是8个字节
*/

至此，希望看完这篇文章的你有所收获，我是Bardb，译音八分贝，期待下期与你相见！