C语言基础第17天：二级指针、main函数参数、常量指针和void指针的使用

指针

二级指针

**定义：**二级指针（多重指针）用于储存一级指针的地址，需要两次解引用才能访问原始数据。其他多重指针的用法类似，但实际开发中最常见的指针是二级指针。

int a = 10; // a是普通变量，也就是原始数据
int *p = &a; // 一级指针，p指向a，解引用1次就可以获取a的值
printf("%d\n", *p); // 10
int **w = &p; // 二级指针，w指向p，解引用2次就可以获取a的值
printf("%d\n", **w);// 10
-----------------------------------------------------------------
int ***k = &w; // 三级指针，k指向w，解引用3次就可以获取a的值
printf("%d\n", ***k); // 10 int a1 = ***k; int *a2 = **k; int **a3 = *k; int ***a4 = k;

语法：

数据类型 **指针变量名 = 指针数组的数组名 | 一级指针的地址

特点：
① 与指针数组的等效性二级指针与指针数组在某些时候存在等效性，但与二维数组不等效。二维数组名是数组指针类型，如 int (*)[3] ，而非二级指针。

// 指针数组
int arr[] = {11,22,33};
int *arr_[] = {&arr[0],&arr[1],&arr[2]};
// 二级指针接收指针数组
char *str[3] = {"abc","aaa034","12a12"};
char **p = str; // p：数组首地址，行地址，默认0行 *p：列地址，默认0行0列    **p：列元素

#include <stdio.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
    // 字符串数组，字符类型的指针数组
    char *str[3] = {"abc","aaa034","12a12"};

    char **p = str;// str表示数组首地址，其实就是首元素地址 abc 这个字符串
    // p 存储的就是 abc的地址，指向的行，*p 访问到abc的列，默认首列
    // char str[] = "hello";
    // printf("%s\n", str);
    // char str2[20];
    // scanf("%s", str2); // str2就是一个地址
    // 打印字符串
    // for (int i = 0; i < 3; i++)
    // {
    //     printf("%s\n", *p);
    //     p++;
    // }
    // 打印字符
    int i = 0;
    while(**p != '\0')
    {
        printf("%-2c",**p);
        (*p)++;
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

② 与二维数组的差异二维数组名是数组指针类型，直接赋值给二级指针会导致类型不匹配。

解引用：

① 字符型二级指针可直接遍历字符串数组，类似一维数组操作：

#include<stdio.h>

void fun1();
void fun2();
void fun3();

int main()
{
	void fun1();
    void fun2();
    void fun3();
	
	return 0;
}

void fun1()
{
	char *arr[] = {"apple","hello","happy","oi"};
	int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);// int len = 5 * 8(指针) / 8(指针)  
	
	// printf("%d",len);
	for (int i = 0 ; i < len ; i++)
	{
		printf("%s\n",arr[i]);
	}
}

void fun2()
{
	char *arr[] = {"apple","hello","happy","oi"};
	int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);// 此时二级指针完全等价于指针数组 
	
	char **p = arr;// p 指向 arr 的首元素，也就是apple;
	
	for (int i = 0 ; i < len ; i++)
	{
		printf("%s\n", p[i]);		// 下标法 
		printf("%s\n", *(p + i));	// 指针法 
	}
}

void fun3()
{
	char *arr[] = {"apple","hello","happy","oi"};
	
	int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	char **p;
	int i = 0;
	
	// 遍历数组
	do
	{
		p = arr + i;// arr代表行 +i此时是行偏移，返回的地址 p 指向字符串;
		
		printf("%s\n", *p);// 对行地址解引用得到列地址
		
		// int a = 10; int *p = &a;
		// int a[] = {1,2,3};int *p = a; *p = {1,2,3};
		 
		i++;
	} while(i<len);
}

注意： 如果需要一个字符串类型的数组，我们可以选择使用二级指针或者指针数组，此时两者完全等价。

② 其他类型的二级指针需要两次解引用访问数据，常用于操作指针数组。

int main()
{
    // 创建一个一维数组
    int arr1[] = {11,22,33,44,55,66}; // 11:0x11
    // 创建一个指针数组
    int *arr[] = {&arr1[0],&arr1[1],&arr1[2],&arr1[3],&arr1[4],&arr1[5]}; 
    // [0]:0x22 --> 0x11

    // 用一个二级指针接收指针数组
    int **p = arr; // p 指向 arr，p存储的arr第一个元素的地址

    // 遍历数组
    for(int i=0;i<sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);i++)
    {
        printf("%-6d", *p[i]); 
        // 下标法(1.指针偏移，2.对新指针解引用)

        printf("%-6d", **(p+i));
        // 指针法 p+i 元素地址偏移 元素地址，对元素地址解引用，返回元素值
    }
    printf("\n");
}

总结：

|--------------------|----------|----------|---------------------|
| 类型 | 本质 | 内存布局 | 等效性 |
| 二级指针（int**） | 指向指针的指针 | 指针的指针 | 与指针数组等效 |
| 指针数组（int*[]） | 元素为指针的数组 | 分散的指针 | 退化为二级指针 |
| 二维数组（int[][3]） | 数组的数组 | 连续的数据块 | 数组指针（int(*) [3]） |

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main函数原型

**定义：**main函数有多种定义格式，main函数也是函数，函数相关的结论对main函数也有效。
main函数的完整写法：

int main(int argc, char *argv[]){..}
int main(int argc, char **argv){..}

扩展写法：

main(){} 等价 int main(){} // C11之后不再支持 缺省 返回类型
int main(void){} 等价 int main(){}
void main(void){} 等价 void main(){}
int main(int a){}
int main(int a, int b, int c){}
...

说明：

① argc，argv是形参，他们俩可以修改

② main函数的扩展写法有些编译器不支持，编译报警告

③ argc和argv的常规写法

argc：存储了参数的个数，默认是1个，也就是运行程序的名字

argv：存储了所有参数的字符串形式

④ main函数是系统通过函数指针的回调调用。

演示：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv) // {"abc","aaa"} 对行地址解引用，得到首列地址
{
    // 访问参数个数 argc
    printf("argc=%d\n", argc);
    // 遍历参数（每一个参数都是一个字符串常量）
    for(int i=0;i< argc; i++)
    {
        printf("%s,%s\n", argv[i], *(argv+i));
    }
    printf("\n");
}

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常量指针与指针常量

常量类型

① 字面量：直接使用固定值（如：12，hello，orange, 杨家辉三角），符号常量和枚举在编译器转换为了字面量

② 只读常量：用 const 修饰的变量，初始化之后不可修改。

const int a = 10; // 只读常量
a = 21; // 编译报错

常量指针

• 本质：指向常量数据的指针
• 语法：

const 数据类型 *变量名;
const 数据类型* 变量名;

• 举例：

const int *p; // p是常量指针

• 特性：
  • 指向对象的数据不可改变（ int a = 10; const int *p = &a; *p = 20; ，非法）
  • 指针本身的指向可以改变（ int a = 10, b = 20; const int *p = &a; p = & b; ，合法）
• 案例：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 10; // 变量
    const int *p = &a; // 常量指针
    // *p = 100; // 错误，指针指向的数据不可改变
    printf("%d\n", *p);// 10
    int b = 20; // 变量
    p = &b; // 正确，指针指向可以改变
    printf("%d\n", *p);// 20
}

指针常量

• 本质：指针本身是常量，指向固定地址
• 语法：

数据类型* const 变量名;
数据类型 *const 变量名;

• 特性：
  • 指向对象的数据可以改变（ int a = 10; int* const p = &a; *p = 20; ，合法）
  • 指针本身的指向不可改变（ int a = 10, b = 20; int* const p = &a; p = & b; ，非法）

• 注意：

定义时必须初始化：

int a = 10;
int* const p = &a; // 正确

• 案例：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 10; // 变量
    int* const p = &a; // 指针常量
    *p = 100; // 正确，指针指向的数据可以改变
    printf("%d\n", *p);// 100
    int b = 20; // 变量
    // p = &b; // 错误，指针指向不可改变
    printf("%d\n", *p);// 100
}

常量指针常量

• 本质：指针指向和指向对象的数据都不可改变
• 语法：

const 数据类型* const 变量名;
const 数据类型 *const 变量名;

• 举例：

const int* const p; // p 是常量指针常量

• 特性：
  • 指向对象的数据不可改变（ int a = 10; int* const p = &a; *p = 20; ，非法）
  • 指针本身的指向不可改变（ int a = 10, b = 20; int* const p = &a; p = & b; ，非法）
• 注意：

定义时需要初始化：

int a = 10;
const int *const p = &a; // 正确

关键点

1. const 在 * 左侧：修饰数据（常量指针）

2. const 在 * 右侧：修饰指针（指针常量）

3. 函数参数优先使用常量指针，提高代码安全性

4. 指针常量必须初始化，且不可重新指向

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​​野指针、空指针、空悬指针

野指针

定义： 指向无效内存区域(比如未初始化、已释放或者越界访问)的指针称之为野指针。野指针会导致未定义（UB）行为。

危害：

• 访问野指针可能引发段错误（Segmentation Fault）
• 可能破坏关键内存数据，导致程序崩溃。

产生场景：

1. 指针变量未初始化

int *p; // p未初始化，是野指针
printf("%d\n", *p); // 危险操作：p就是野指针

2. 指针指向已释放的内存

int *p = malloc(sizeof(int)); // 在堆区申请1个int大小的内存空间，将该空间地址赋值给指针变量p
free(p); // 释放指针p指向的空间内存
printf("%d\n", *p); // 危险操作：p就是野指针

3. 返回局部变量的地址

int* fun(int a, int b)
{
    int sum = a + b; // sum就是一个局部变量
    return ∑ // 将局部变量的地址返回给主调函数
}

int main()
{
    int *p = fun(2,3);
    printf("%d\n", *p); // 危险操作：p就是野指针
}

如何避免野指针：

1. 初始化指针为NULL

2. 释放内存后立即置指针为NULL

3. 避免返回局部变量的地址

4. 使用前检查指针有效性（非空校验，边界检查）。

int fun(int *pt)
{
    int *p = pt;
    // 校验指针
    if(p == NULL) // 结果为假 等价于 if(!p) 其实底层： if(p == 0)
    {
        printf("错误！");
        return -1;
    }
    printf("%d\n", *p);

    return 0;
}

空指针

**定义：**值为 NULL 的指针，指向地址 0x000000000000 （系统保留，不可访问）
**作用：**明确表示指针当前不指向有效内存，一般用作指针的初始化。

示例：

int *p = NULL; // 初始化为空指针
free(p); // 释放后置空
p = NULL;

空悬指针

**定义：**指针指向的内存已经被释放，但未重新赋值。空悬指针是野指针的一种特例。

示例：

char *p = malloc(100); // 在堆区分配100个char的空间给p
free(p); // 释放指针p指向的内存空间
printf("%p,%d\n", p, *p); // p可以正常输出，*p此时属于危险操作
// p指向的内存空间被回收，但是p指向空间的地址依然保留，此时这个指针被称作空悬指针

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void与void*的区别

定义:

void**：**表示"无类型/空类型"，用于函数返回类型或者参数。

void func(void); // 没有返回值也没有参数，一般简写：void func();

**void*****：**通用指针类型（万能指针），可指向任意类型数据，但需要强制类型转换后才能解引用。

void* ptr = malloc(4); // ptr指向4个字节大小的堆内存空间
// 存放int类型数据
int *p = (int*)ptr;
*p = 10;

// 存放float类型数据
float* p1 = (float*)ptr;
*p = 12.5f;

// 存放char类型数组
char* p2 = (char*)ptr;

// 以下写法完全错误
float* ptr = malloc(4);
int *p = (int*)ptr; // 此时编译报错，类型不兼容 float* int*

**注意：**只能是具体的类型（ int*,double*,float*,char*... ）和 void* 之间转换

注意事项:

• void 不能直接解引用（ *ptr 会报错 ）
• 函数返回 void* 需要外部接收的时候明确类型（不明确类型，就无法解引用）

示例:

#include <stdio.h>
// 定义一个返回类型为void*类型的指针函数
void* proces_data(void* p)
{
    return p;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    // int类型
    int m = 10;
    int* p_int = &m;
    int* result_int = (int*)proces_data(p_int);
    printf("Integer value：%d\n", *result_int);

    // double类型
    double pi = 3.1415926;
    double* p_double = &pi;
    double* result_double = (double*)proces_data(p_double);
    printf("Double value：%lf\n", *result_double);

    return 0;
}