初学者小白复盘11之——指针(1)

1.指针的理解

在讲指针之前,我们来举一个例子。

在我们的日常生活中,假如说你的朋友在酒店里,你想去找他,那么我们则需要他的具体位置,比如说楼层,房间号等等。我们可以把房间号看作地址,在计算机中,我们把内存单元的编号也成为地址,在c语言中把地址起了一个新的名字,称为指针

所以我们可以粗略的理解为内存单元的编号 == 地址 == 指针

2.指针变量和地址

2.1地址

在c语言中创建变量实际上就是在内存中申请存放变量的空间,比如我们来演示一下:

我们可以先进行调试,点击内存来查看地址。

我们可以看到上述代码:我们创建了一个整型变量a,并向内存中申请了4个字节的空间用于存放整数10,我们如果想要得到a的地址,那么也是比较简单的,只需要&a就可以了。

2.2指针变量和解引用操作符

我们通过取地址操作符:&,取出来的地址也为一个数值这个数值有时候也是需要存储起来,方便后期再使用的,那我们把这样的地址值存放在哪里呢?答案是:存在指针变量中

例如:

c 复制代码
#include <stdio.h>

int main()
{

	int a = 10;
	int* p = &a;//把a的地址取出存放在指针变量中
	return 0;
	
}

指针变量也是⼀种变量,这种变量就是用来存放地址的,存放在指针变量中的值都会理解为地址。

2.2.1如何拆解指针类型

我们可以看到p的类型为int*,*是在说明p为指针变量,而前面的int指的是指针类型为整型。

假如说有一个char类型的变量,那么这个地址只需要存放在char**类型的指针变量中即可。

c 复制代码
int main()
{

	char ch = 'w';
	char* p = &ch;

	return 0;

}

2.2.2解引用操作符(*)

我们将地址保存起来,未来是要使用的,那怎么使同呢?

在现实生活中,我们使用地址要找到⼀个房间,在房间里可以拿去或者存放物品。

C语言中其实也是⼀样的,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,这里必须学习⼀个操作符叫解引用操作符(*)。

我们来举一个简单的例子:

c 复制代码
int main()
{

	int a = 10;
	int* p = &a;
	*p = 0;
	printf("%d\n",*p );
	return 0;
	
}

上述代码就使用了解引用操作符,*p的意思就是通过p中存放的地址,找到指向的空间,*p其实就代表了变量a,即,*p=0这个操作实际上就是把a的值改为了0。

有同学肯定在想,这里如果目的就是把a改成0的话,写成a = 0; 不就完了,为啥非要使用指针呢?

其实这里是把a的修改交给了pa来操作,这样对a的修改,就多了一种的途径,写代码就会更加灵活,后期慢慢就能理解了。

可以看到,a的值成功的被修改为了0。

2.3指针变量的大小

我们来做一个实验,分别在32位平台和在64位平台下计算指针变量的大小:

c 复制代码
int main()
{
	printf("%zd\n", sizeof(int*));
	printf("%zd\n", sizeof(char*));
	printf("%zd\n", sizeof(short*));
	printf("%zd\n", sizeof(double*));
	return 0;
}

我们可以看到,64位平台下地址是64个bit位,指针变量大小是8个字节

我们再来看看在32位平台下的大小:

32位平台下地址是32个bit位,指针变量大小是4个字节

通过以上内容,我们可以得知一个结论:
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指针的解引用

对比下⾯2段代码,主要在调试时观察内存的变化。

代码1:

c 复制代码
int main()
{
	int n = 0x11223344;
	int* p = &n;
	*p = 0;
	return 0;

}

我们进行下一步调试:

可以发现n的4个字节都为0;接下来我们来看代码2:

c 复制代码
int main()
{
	int n = 0x11223344;
	char *p = (char*) & n;
	*p = 0;
	return 0;
}

我们可以看到对于char*来说,只将n的第一个字节改为了0,其余不变,由此,我们可以得到一下结论:
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。

3.2指针±整数

我们可以先来观察一段代码:

c 复制代码
int main()
{
	int n = 10;
	int* pa = &n;
	char* pb = (char*)&n;

	printf("%p\n", &n);
	printf("%p\n", pa);
	printf("%p\n", pb);
	printf("%p\n", (pa+1));
	printf("%p\n", (pb+1));
	
	return 0;
}

我们可以看出,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,那也可以-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)。

3.3 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。

比如:

c 复制代码
int main()
{
	int n = 0;
	int* pa = &n;
	char* pb = &n;
	return 0;

}

我们可以看到,若把一个int类型的变量的地址赋给char则会报警告,原因自然是从int转化位char,类型不兼容。而我们使用void则不会出现这种情况。

c 复制代码
int main()
{
	int n = 0;
	int* pa = &n;
	void* pb = &n;
	return 0;

}

可以看到,编译器并没有发生警告。

使用void*类型的指针接收地址:

c 复制代码
int main()
{
	int n = 0;
	int* pa = &n;
	void* pb = &n;
	*pa = 10;
	*pb = 20;
	return 0;

}

我们这里就运行失败了,原因是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。
那么void
到底有什么作用呢?
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

4.1 const修饰变量

变量是可以修改的,如果把变量的地址交给⼀个指针变量,通过指针变量的也可以修改这个变量。但是如果我们希望一个变量加上⼀些限制,不能被修改,怎么做呢?这就是const的作用。

如下:

c 复制代码
int main()
{
	int n = 20;
	n = 100;
	const int m = 100;
	m = 20;
	return 0;
}

我们可以发现,这里会直接报错,原因则是我们用const修饰玩变量m之后,它就成为了一个常变量,m的值只要被修改,那么就会报错。

但是如果我们绕过m,使用m的地址,去修改m就能做到了,虽然这样做是在打破语法规则。

如下:

c 复制代码
int main()
{
	int n = 20;
	n = 100;
	const int m = 100;
	int* p = &m;
	*p = 20;
	printf("%d\n", *p);
	return 0;
}

我们可以发现,通过这种方法,即使m已经用const修饰,可仍然使用指针的方式去修改m的值且不会报错。

但是我们还是要思考⼀下,为什么m要被const修饰呢?就是为了不能被修改,如果p拿到m的地址就能修改m,这样就打破了const的限制,这是不合理的,所以应该让p拿到m的地址也不能修改m,那接下来怎么做呢?

4.2 const修饰指针变量

⼀般来讲const修饰指针变量,可以放在*的左边,也可以放在*的右边,意义是不⼀样的。我们会出现如下情况:

c 复制代码
1.int*p//无const修饰
2.int const *p //const放在*左边
3.int * const p//const放在*右边

我们看下面代码,来分析具体分析一下:

1.无const情况:

c 复制代码
int main()
{
	int n = 10;
	int a = 100;
	int* p = &n;
	*p = 20;
	printf("%d\n", *p);
	p = &a;
	printf("%d\n", *p);
	return 0;
}

可以看到,在无const修饰的情况,*p的值可以发生改变,p的地址指向空间可以发生改变。

下面来看一下*在const左面时的情况:

c 复制代码
int main()
{
		int n = 10;
		int a = 100;
		int* const p = &n;
		*p = 20;
		printf("%d\n", *p);
		p = &a;
		printf("%d\n", *p);
		return 0;
	
}

我们可以发现,当const修饰p时,那么p就不能发生改变,在这里,就是因为我们想要让p指向a的地址,所以就报错了,那么我们再来看看*在const右面时的情形:

c 复制代码
int main()
{
		int n = 10;
		int a = 100;
		int const *p = &n;
		*p = 20;
		printf("%d\n", *p);
		p = &a;
		printf("%d\n", *p);
		return 0;
	
}

那么很明显,结果也是报错了,原因为当const修饰*p时,*p的值就不能发生变化了,而我们让*p=20,所以报错了。

结论:const修饰指针变量的时候。 1. const如果放在的左边,修饰的是指针指向的内容,保证指针指向的内容不能通过指针来改变。但是指针变量本身的内容可变。
2. const如果放在
的右边,修饰的是指针变量本身,保证了指针变量的内容不能修改,但是指针指向的内容,可以通过指针改变

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