C语言的指针

1.取地址运算

  • scanf("%d",&i);里的&
  • 获得变量的地址，它的操作数必须是变量
    • int i; printf("%x",&i);

注意：

  • 获取地址时，用%p来获取
    • int i; printf("%p",&i);
  • 地址的大小是否与int相同取决于编译器
#include <stdio.h>

int main()
{
	int a[10];
	printf("%p\n",&a);	
	printf("%p\n",a);
	printf("%p\n",&a[0]);
	printf("%p\n",&a[1]);		
	return 0;
}
000000000062FDF0
000000000062FDF0
000000000062FDF0
000000000062FDF4

1.1 &不能取的地址

&不能对没有的东西取地址

比如：

  • &(a+b)
  • &(a++)
  • &(++a)

2.指针

定义：就是保存地址的变量

int i;
int* p=&i;//这个p指向的是个int，把i的地址交给了这个p，这个*p只会有别的变量的地址
int* p,q;//q只是个普通的b	
int *p,q;
  • 变量的值是内存的地址
  • 普通变量的值是实际的值
  • 指针变量的值是具有实际值的变量的地址

2.1 作为参数的指针

#include <stdio.h> 
void f(int *p);
void g(int k);
int main()
{
	int i = 6;
	printf("&i=%p\n",&i);
	f(&i);
	g(i); 
	return 0;
} 

void f(int *p)
{
	printf("p=%p\n",p);
}

void g(int k)
{
	printf("k=%d\n",k);//得到的只是i的值 
}

  • void f(int *p);

  • 在被调用的时候得到了某个变量的地址；

  • int i=0; f(&i);

  • 在函数里面可以通过这个指针访问外面的这个i

2.2 访问那个地址上的变量*

是一个单目运算符，用来访问指针的值所表示的地址上的变量*

可以做右值也可以做左值

  • int k= *p;
  • *p = k+1;
#include <stdio.h> 
void f(int *p);
void g(int k);
int main()
{
	int i = 6;
	f(&i);
	g(i); 
	return 0;
} 

void f(int *p)
{
	printf("p=%p\n",p);
	printf("*p=%d\n",*p); 
	*p = 26;//可以通过这种方式访问外面的变量，可以修改，访问 
}

void g(int k)
{
	printf("k=%d\n",k);//得到的只是i的值 
}

2.3 左值之所以叫左值

是因为出现在赋值好左边的不是变量，而是值，是表达式计算的结果(运算的结果)：

  • a[0]=2;
  • *p=3
  • 是特殊的值，所以叫做左值

2.4 指针的运算符&*

  • 互相反作用
    • *&yptr -> *(&yptr) -> *(yptr的地址) -> 得到那个地址上的变量 -> yptr
    • &*yptr -> &( *yptr) -> &(y) -> 得到y的地址，也就是yptr -> yptr

3.指针的使用

3.1 指针的应用场景一

  • 交换两个变量的值(函数)

    #include <stdio.h>
void swap(int *pa,int *pb);
int main()
{
	int a=5;
	int b=6; 
	printf("a=%d,b=%d \n",a,b);
	swap(&a,&b);
	printf("a=%d,b=%d",a,b);
	return 0;
 } 
 
void swap(int *pa,int *pb)
{
 	int t=*pa;
 	*pa=*pb;
 	*pb=t;
 }
//a=5,b=6
//a=6,b=5

3.2 指针的应用场景二

  • 函数返回多个值，某些值就只能通过指针返回
    • 传入的参数实际上是是需要保存带回的结果的变量
#include <stdio.h> 
void minmax(int a[],int len,int *min,int *max);

int main(void)
{
	int a[]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
	int min,max;
	minmax(a,sizeof(a)/sizeof(a[0]),&min,&max);
	printf("min=%d,max=%d \n",min,max);
	return 0;
}

void minmax(int a[],int len,int *min,int *max)
{
	int i;
	*min =*max =a[0];
	for(i=1;i<len;i++){
		if(*min>a[i]){
			*min=a[i];
		}
		if(*max<a[i]){
			*max=a[i];
		}
	}
}

应用场景二b（运算出错）

  • 函数返回运算的状态，结果通过指针返回

  • 常用的套路是让函数返回特殊的不属于有效范围内的值来表示出错

    • -1或0(在文件操作会看到大量的例子)

  • 但是当任何数值都是有效的可能结果时，就得分开返回

    #include <stdio.h>

/*如果除法成功，返回1；否者返回0 */
 
int divide(int a,int b,int *result);

int main()
{
	int a=5;
	int b=2;
	int c;//c是a/b的结果 
	if( divide(a,b,&c)){
		printf("%d/%d=%d",a,b,c); 
	} 
	return 0;
} 

int divide(int a,int b,int *result)
{
	int ret =1;
	if( b==0)ret=0;//除数不能是0 
	else{
		*result=a/b;
	}
	
	return ret;
	
}

4.指针最常见的错误

  • 定义了指针变量，还没有指向任何变量，就开始使用

5.传入函数的数组成了什么？

函数参数表中的数组实际上是指针

  • sizeof(a) == sizeof(int*)
  • 但是可以用数组的运算符[]进行运算
#include <stdio.h> 

void minmax(int *a,int len,int *max,int *min);

int main(void)
{
	int a[] ={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
	int min,max;
	printf("minmax sizeof(a)=%lu\n",sizeof(a));
	printf("main a=%p\n",a);
	minmax(a,sizeof(a)/sizeof(a[0]),&min,&max); 
	printf("a[0]=%d\n",a[0]);
	printf("min=%d,max=%d\n",min,max);

	return 0;
}

void minmax(int *a,int len,int *max,int *min)
{
	int i;
	printf("minmax sizeof(a)=%lu\n",sizeof(a));//接收到的是首地址 
	printf("main a=%p\n",a);
	a[0]=1000; 
	for ( i=1;i<len;i++){
		if( a[i]< *min){
			*min = a[i];
		}
		if( a[i]> *max){
			*max = a[i];
		}
	}
}
minmax sizeof(a)=40
main a=000000000062FDF0
minmax sizeof(a)=8
main a=000000000062FDF0
a[0]=1000
min=10,max=0

5.1 数组的变量是特殊的指针

  • 数组变量本身表达地址，所以不需要加

    • int a[10];int *p=a;//无需用&取地址
    • 但是数组的单元表达的是变量，需要用&去地址
    • a == &a[0]

  • []运算符可以对数组做，也可以对指针做：

    • p[0] <==> a[0]

  • *运算符可以对指针做，（取出所指变量例的值），也可以对数组做

    • *a =25;

  • 数组变量是const的指针，所以不能被赋值

    • int a[] <==> int * const a=...

6.指针与const

6.1 如果q是const

  • 表示q的值(即i的地址)不能被改变，就是说不能再指向别人了
    • int *const q =&i; //q是const
    • *q=26;//ok
    • q++;//ERROR

6.2 如果是const int

  • 表示
    • const int *p =&i;
    • p = 26;//ERROR! ( *P)是const
    • i = 26；
    • p =&j；

image-20211007210438397

在前面就代表int不能被修改，在后面表示指针不能被修改。

6.3 转换

  • 总是可以把一个非const的值转换成const

    void f(const int* x);
int a=15;
f(&a);//ok
const int b=1;

f(&b);//ok
b = a+1;//Error!

  • 当要传递的参数的类型比地址大的时候，这是常用的手段：既能用比较少的字节数传递值给参数，又能避免函数对外面的变量的修改

6.4 const数组

  • const int a[]={1,2,3,4,5,6};
  • 数组变量已经全是const的指针了，这里的const表明数组的每个单元都是const
  • 所以必须通过初始化进行赋值

保护数组值

  • 因为把数组传入函数时传递的是地址，所以那个函数内部可以修改数组的值
  • 为了保护数组不被函数破坏
    • int sum(const int a[],int length);

7.指针运算

这些算术运算可以对指针做：

  • 给指针加、减一个整数（+，+=，-，-=）
  • 递增递减（++/--）
  • 两个指针相减，可以得到两个地址差了几个单元（地址相减/sizeof（数据类型））

7.1 *p++

  • 取出p所指的那个数据来，完事以后顺便把p移到下个位置去
  • *的优先级虽然高，但是没有++搞
  • 常用于数据类的连续空间操作
  • 在某些CPU上，这可以直接被翻译成一条汇编指令

7.2 指针比较

  • <,<=，==，>,>=,!= 都可以对指针做
  • 比较它们在内存中的地址
  • 数组中的单元的地址肯定是线性递增

7.3 0地址

  • 当然你的内存中有0地址，但是0地址通常是个不能随便碰的地址

  • 所以你的指针不应该具有0值

  • 因此可以用0地址来表示特殊的事情

    • 返回的指针是无效的
    • 指针没有被真正初始化（先初始化为0）

  • NULL是一个预定定义的符号

    • 有的编译器不愿意你来用0来表示0的地址

8. 指针的类型

  1. 无论指向什么类型， 所有的指针的大小都是一样的，因为都是地址
  2. 但是指向不同类型的指针是不能直接互相赋值的
  3. 这是为了避免用错指针

9. 指针的类型转换

  • void*表示不知道指向什么东西的指针
    • 计算时与char*相同（但不通）
  • 指针也可以转换类型
    • int *p = &i; void *q =(void *) p;
  • 这并没有改变p所指的变量的类型，而是让后人用不同眼光通过p看它所指的变量
  • 我不再当你是int啦，我认为你就是个void！

10. 总结

  1. 需要传入较大的数据时用作参数
  2. 传入数组后对数组做操作
  3. 函数返回不止一个结果
  4. 需要用函数来修改不止一个变量
  5. 动态申请内存时
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