C语言 【初始指针】【指针一】

引言

思绪很久,还是决定写一写指针,指针这块内容很多,也不是那么容易说清楚,这里尽可能写地详细,让大家理解指针。(未完序)

一、内存和地址

在讲指针前,需要有一个对内存和地址的认识,不然后面的指针不是那么容易理解。在我们的内存中:一个字节里存储着 0 或 1 的信息。那计算机是怎么快速找到对应的信息的呢?

回答:在内存中每个字节都有自己对应的地址,计算机通过找到地址,就能访问地址里面的信息。

那么指针,就是一种可以存储地址的数据类型。

二、一级指针

1.存地址:

重点:其实指针是很简单的,只要会使用int ,float, double,long long 等数据类型,那么指针变量,你也一定会使用。

先介绍一下指针变量是怎么创建的:

在对应数据类型的后面加上*,就可以存储该类型的内存地址。

认识个东西 : & 取地址操作符,看下面的代码:

cpp 复制代码
	int b = 10;
	int* a = &b;

这段代码创建了一个变量b,&b,就可以取出b的地址。
int* 就是int类型的指针变量,a 里面存的就是 b 的地址

通过调试来看一下:

可以看到 b 的地址

下面通过监视窗口,看一下a里面存的是什么:

发现就是b的地址。

类似地,如果要存float数据类型的地址,就要创建float类型的指针变量:

cpp 复制代码
	float c = 1.2;
	float* d = &c;

d中存储的就是 c 的地址。

其他的数据类型一样,包括自定义类型的数据。

可以自己多试试。

2.解读地址对应的内容:

要用到一个东西:解引用操作符:*

使用起来也特别简单:

比如上面代码中,a中存储的是b的地址,*a,就可以找到b对应位置的内容了

来看代码:

cpp 复制代码
#include<stdio.h>

int main()
{
	int b = 10;
	int* a = &b;
	int c = *a;  //*a 等价于 b
	printf("%d\n", c);
	*a = 20;   //改变a地址里面的内容,就是把b的内容给改了
	printf("%d\n", b);
	return 0;
}

运行结果:
是不是特别简单,认为指针难,是因为你不理解每个符号的内容,这里给拆开来讲,相信你一定明白了

3.指针变量的大小

int在内存中占4个字节,float在内存中占4个字节,double在内存中占8个字节,和int,float,double等类型一样,指针类型在内存中也是占有字节的。

那指针类型在内存中占多少个字节呢?

先给出结论,下面来看代码证明。

• 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。(和CPU里面的线路有一定的关系)

sizeof操作符同样可以返回指针类型在内存中占多少个字节。

cpp 复制代码
#include<stdio.h>
int main()
{
	printf("%zd\n", sizeof(char*));
	printf("%zd\n", sizeof(short*));
	printf("%zd\n", sizeof(int*));
	printf("%zd\n", sizeof(double*));
	return 0;
}

在不同平台下运行这段代码:

在32位平台下:

运行结果:

在64位平台下:

运行结果:

三、指针变量类型的意义

你是不是会有这么个疑问:

指针变量的大小和类型无关,只要是指针变量,在同一个平台下,大小都是一样的,为什么还要有各种各样的指针类型呢?

其实指针类型是有特殊意义的,通过两中方法来理解一下。

1.指针的解引用

下面看两段代码:

cpp 复制代码
//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int n = 0x11223344;
	int* pi = &n;
	*pi = 0;
	return 0;
}
cpp 复制代码
//代码2
#include <stdio.h>
int main()
{
		int n = 0x11223344;
		char* pc = (char*)&n;
		*pc = 0;
		return 0;
}

代码二中给int*类型,强制转换成了char*类型。最后都解引用后赋值0

通过调试,来看一下两段代码在内存中的存储。

代码一:

代码二:
相信聪明的你一定发现了不同,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。
得出结论: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。

2.指针+ -整数

有了上面的结论,这个就很容易理解了

来看代码:

cpp 复制代码
#include <stdio.h>
int main()
{
	int n = 10;
	char* pc = (char*)&n;
	int* pi = &n;
	printf("%p\n", &n);
	printf("%p\n", pc);
	printf("%p\n", pc + 1);
	printf("%p\n", pi);
	printf("%p\n", pi + 1);
	return  0;
}

来看运行结果:

char* 类型的指针变量+1跳过1个字节, int* 类型的指针变量+1跳过了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,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)。

四、void* 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。

来看代码:

cpp 复制代码
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int* pa = &a;
	char* pc = &a;
	return 0;
}

这段代码在编译的时候肯定是会报警告的。(因为类型不兼容)

cpp 复制代码
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	void* pa = &a;
	void* pc = &a;
	//*pa = 10; 这样写是错误的
	//*pc = 0;
	return 0;
}

void* 类型的指针可以接收不同类型的地址,但是无法直接进行指针运算。

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。

五、指针运算

1.指针+-整数

上面的一个代码已经可以看出这个功能了,这里再通过一个案例来理解一下(也算是一个小的练习)

通过地址来访问一个数组。

cpp 复制代码
#include<stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,  8, 9, 10 };
	int* p = &arr[0]; //取出首元素的地址
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", *(p + i));
	}
	return 0;
}

运行结果:

从这个案例中可以看出:*(p + i) 等价于 p[i]。(其实就是这样)

这也可以说明数组名是就是数组首元素的地址。

不过有来个特例需要记一下:

1. &arr,对数组名取地址,得到的是整个数组的地址,而不是首元素的地址。

2. sizeof(arr),这里面的arr也是整个数组的地址,而不是首元素的地址。

把上面代码改一下来证明一下:

cpp 复制代码
#include<stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,  8, 9, 10 };
	int* p = &arr[0]; //取出首元素的地址
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		//printf("%d ", *(p + i));
		printf("%d ", p[i]);
	}
	return 0;
}

只改了一个地方,就是输出位置。

运行结果:

是不是又增加了新知识,嘿嘿(●ˇ∀ˇ●)

2.指针-指针

后面位置的指针减前面位置的指针,可以计算出两个指针之间字节个数。

来看参考代码:

cpp 复制代码
#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;
}

运行结果:

3.指针的关系运算

指针之间也是可以比较大小的

来看代码:

cpp 复制代码
#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;
}

运行结果:

是不是又被震惊到了,哇呜,竟然还可以这么写。

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