学习C语言之指针（1）

时间：2025-05-06 08:55:07

目录

一.内存和地址

1.内存

2.地址

二.指针变量和地址

1.取地址操作符（&）

2.指针变量和解引⽤操作符（*）

2.1.指针变量

2.2.指针类型

2.3.解引⽤操作符

三.指针变量类型的意义

1.指针+-整数

*指针

四.const修饰指针

修饰变量

修饰指针变量

五.指针运算

1.指针+-整数

2.指针-指针

3.指针的关系运算

六.野指针

1.指针未初始化

2.指针越界访问

3.指针指向的空间释放

4.如何规避野指针

4.1.指针初始化

4.2.⼩⼼指针越界

4.3.指针变量不再使⽤时，及时置NULL，指针使⽤之前检查有效性

4.4.避免返回局部变量的地址

一.内存和地址

1.内存

内存是计算机中的一个重要组成部分，它充当了CPU（*处理器）与其他硬件设备之间的桥梁。简单来说，内存是计算机用于暂时存储数据和指令的地方，这些数据和指令是CPU正在处理或即将处理的。

而内存空间如何高效的管理呢？其实是吧内存空间划分为一个个内存单元，每个内存单元的⼤⼩取1个字节。

每个内存单元都有一个编号，在计算机中我们把内存单元的编号称作地址。而在C语言中地址又称作指针

2.地址

在C语言中，你可以使用指针来操作地址。指针是一种特殊的变量，它存储的不是数据本身，而是数据的地址。通过使用指针，你可以直接访问和修改内存中的数据，这提供了对程序行为的精细控制。

地址的概念对于理解C语言中的内存管理、函数参数传递、数组操作以及动态内存分配等高级特性至关重要。例如，当你向函数传递一个数组时，实际上传递的是数组首元素的地址，这使得函数能够直接修改数组中的元素。

二.指针变量和地址

1.取地址操作符（&）

理解了内存和地址的关系，我们会发现当创建一个变量时，其实是向内存申请一个空间。如创建一个整形变量a，就是像内存申请了四个字节大小的空间。

那我们该如何知道a的地址呢，这就用到⼀个操作符(&)-取地址操作符

#include <>
int main()
{
 int a = 10;
 &a;//取出a的地址 
 printf("%p\n", &a);
 return 0;
}

&a取出的是a所占4个字节中地址较⼩的字节的地址。只要知道了第一个地址，剩下的接着往下走即可。

2.指针变量和解引⽤操作符（*）

2.1.指针变量

我们通过取地址操作符(&)拿到的地址是⼀个数值，⽐如：0x006FFD70，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：指针变量中。

比如：

#include <>
int main()
{
 int a = 10;
 int * pa = &a;//取出a的地址并存储到指针变量pa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.指针类型

在上述代码中，pa为指针变量，而int *为指针类型。* 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（注意，这里的*并非是解引用操作符）。

地址存储的变量是什么类型的，那么指针类型也是同样的类型。并且两者占用内存大小也相同。

2.3.解引⽤操作符

在C语⾔中，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(*)。

#include <>
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.

三.指针变量类型的意义

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

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。

1.指针+-整数

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。

指针的类型决定了指针向前或者向后⾛⼀步有多⼤（地址大小）。

*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

四.const修饰指针

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。

#include <>
int main()
{
 int m = 0;
 m = 20;//m是可以修改的 
 const int n = 0;
 n = 20;//n是不能被修改的 
 return 0;
}

上述代码中n是不能被修改的，其实n本质是变量，只不过被const修饰后，在语法上加了限制，只要我们在代码中对n就⾏修改，就不符合语法规则，就报错，致使没法直接修改n。

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

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。

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。

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。

五.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

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 <> 
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;
}

2.指针-指针

指针减指针得到的绝对值是指针与指针之间的元素个数，这种运算的前提条件是两个指针必须在同一数组中

下述代码是用指针减指针来计算字符串的元素个数：

 #include <>
int my_strlen(char *s)
{
 char *p = s;
 while(*p != '\0' )
 p++;
 return p-s;
}//用函数和while循环来计算指针间的元素个数
int main()
{
 printf("%d\n", my_strlen("abc"));
 return 0;
}

3.指针的关系运算

#include <>
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;
}

数组名其实就是首地址，此处加sz等于p要小于数组首位地址后移10位，即数组下标为10，又因为小于，所以只循环到p等于10，打印下标为0到9的数

六.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）

1.指针未初始化

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

2.指针越界访问

#include <>
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;
}

3.指针指向的空间释放

#include <>
int* test()
{
 int n = 100;
 return &n;
}
int main()
{
 int*p = test();
printf("%d\n", *p);
 return 0;
}

在main函数中，初始化p为函数test（）的返回值，n的地址，但n是临时创建的一个变量，故n的值会被清理，所以此时解引用p是打印当前该地址所存储的值，而非n的值100

4.如何规避野指针

4.1.指针初始化

如果明确知道指针指向哪⾥就直接赋值地址，如果不知道指针应该指向哪⾥，可以给指针赋值NULL。NULL是C语⾔中定义的⼀个标识符常量，值是0，0也是地址，这个地址是⽆法使⽤的，读写该地址会报错。

#include <>
int main()
{
 int num = 10;
 int*p1 = &num;
 int*p2 = NULL;
 return 0;
}

4.2.⼩⼼指针越界

⼀个程序向内存申请了哪些空间，通过指针也就只能访问哪些空间，不能超出范围访问，超出了就是越界访问。

4.3.指针变量不再使⽤时，及时置NULL，指针使⽤之前检查有效性

当指针变量指向⼀块区域的时候，我们可以通过指针访问该区域，后期不再使⽤这个指针访问空间的 时候，我们可以把该指针置为NULL。因为约定俗成的⼀个规则就是：只要是NULL指针就不去访问， 同时使⽤指针之前可以判断指针是否为NULL。

4.4.避免返回局部变量的地址

防止出现3的例子

相关文章