[C语言教程]九、指针

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一、地址与指针

Hi,欢迎来到指针的世界，也许您早已听过它的大名，指针被称为是C语言的精华所在。真正理解和掌握指针是征服C语言的关键所在！
在众多的计算机语言中，试问：还有哪门语言可以有C语言这样在作用、速度和安全上平衡的如此优异的呢？而指针则在其中扮演了重要的角色！或许有人会说：正是因为指针才使C程序变得非常不安全！而我则想说的是：这就要求C程序员要有更高的驾驭C语言的能力，而这点也恰好反映出C的设计哲学！那就是：“C充分相信程序员！” 所以：请不要辜负她！
OK,在学习指针之前，我们先弄清楚一个概念：

地址

何谓地址？在内存(注意，我们这里提到的内存并不是人们常说的计算机的物理内存，而是虚拟的逻辑内存空间)当中，简单点说：地址就是可以唯一标识某一点的一个编号，即一个数字！我们都见过尺子，我们统一以毫米为单位，一把长1000毫米的尺子，其范围区间为0~999，而我们可以准确的找到35毫米、256毫米处的位置。同样的道理，内存也如此，也是像尺子一样线性排布，只不过这个范围略大，在我们最广泛使用的32位操作系统下，是从0~4,294,967,295之间，而地址就是这之中的的一个编号而已，习惯上，在计算机里地址我们常常用其对应的十六进制数来表示，比如0x12ff7c这样。在我们的C程序中，每一个定义的变量，在内存中都占有一个内存单元，比如int类型占四个字节，char类型占一个字节等等，每个字节都在0~4,294,967,295之间都有一个对应的编号，C语言允许在程序中使用变量的地址，并可以通过地址运算符"&"得到变量的地址。

 1 #include<stdio.h>
 2 int main()
 3 {       
 4     int i;       
 5     int a[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};       
 6     char b[10]={'c','l','a','n','g','u','a','g','e'};       
 7     for(i=0;i<10;i++)       
 8     {               
 9         printf("int Address:0x%x,Value:%d
",&a[i],a[i]);      
10     }       
11     printf("
");       
12     for(i=0;i<10;i++)       
13     {               
14         printf("char Address:0x%x,Value :%c
",&b[i],b[i]);       
15     }       
16     return 0;
17 }

在32位linux系统下运行参考结果:

 1 int Address:0xbfb949c4,Value:1
 2 int Address:0xbfb949c8,Value:2
 3 int Address:0xbfb949cc,Value:3
 4 int Address:0xbfb949d0,Value:4
 5 int Address:0xbfb949d4,Value:5
 6 int Address:0xbfb949d8,Value:6
 7 int Address:0xbfb949dc,Value:7
 8 int Address:0xbfb949e0,Value:8
 9 int Address:0xbfb949e4,Value:9
10 int Address:0xbfb949e8,Value:0
11 char Address:0xbfb949f2,Value :c
12 char Address:0xbfb949f3,Value :l
13 char Address:0xbfb949f4,Value :a
14 char Address:0xbfb949f5,Value :n
15 char Address:0xbfb949f6,Value :g
16 char Address:0xbfb949f7,Value :u
17 char Address:0xbfb949f8,Value :a
18 char Address:0xbfb949f9,Value :g
19 char Address:0xbfb949fa,Value :e
20 char Address:0xbfb949fb,Value :

二、指针的定义和使用

指针

明白地址的概念之后，指针也就不奇怪了。简单的讲，地址就是逻辑内存上的编号，而指针虽然也表示一个编号，也是一个地址。但两者性质却不相同。一个代表了常量，另一个则是变量。就好比内存是一把尺子，而指针就是尺子上面的游标，可以左右移动，他某一个时刻是指向一个地方的，这就是指针变量。
对指针变量定义的一般形式为:
类型说明符 *变量名;
其中,这里的*与前面的类型说明符共同说明这是一个指针变量,类型说明符表示该指针变量所指向的变量为何种数据类型,变量名即为定义的指针变量名。除此之外，C还提供*运算符获取地址上对应的值。
例如：

 1 #include<stdio.h>
 2 int main()
 3 {
 4         int num=2014;
 5         int *p=&num;
 6         printf("num Address = 0x%x,num=%d
",&num,num);
 7         printf("p = 0x%x,*p=%d
",p,*p);
 8         printf("%d
",*&num);
 9         return 0;
10 }

请亲自运行观察结果并思考。

值得一提的是，由于指针存放的都是地址，在32位操作系统下都在0 ~ 4,294,967,295这个数区间内，所以：在32位操作系统下，任何类型的指针变量都占四个字节！

 1 #include<stdio.h>
 2 struct INFO
 3 {
 4         int a;
 5         char b;
 6         double c;
 7 };
 8 int main()
 9 {
10         int *p;
11         char *p1;
12         float *p2;
13         double *p3;
14         struct INFO *p4;   //struct INFO类型为结构体类型 我们将会在后面的章节中讲解
15         void *p5;
16         printf("int point size is :%d
",sizeof(p));
17         printf("char point size is :%d
",sizeof(p1));
18         printf("float point size is :%d
",sizeof(p2));
19         printf("double point size is :%d
",sizeof(p3));
20         printf("struct point size is :%d
",sizeof(p4));
21         printf("void point size is :%d
",sizeof(p5));
22         return 0;
23 }

三、数组与指针

前面我们已经知道,通过数组下标可以确定数组元素在数组中的顺序和存储地址。由于每个数组元素相当于一个变量,因此指针变量可以指向数组中的元素,也就是说可以用指针方式访问数组中的元素。对一个指向数组元素的指针变量的定义和赋值方法,与指针变量相同。例如:

1 int a[10]; /*定义 a 为包含 10 个整型数据的数组*/
2 int *p; /*定义 p 为指向整型变量的指针*/
3 p=&a[0]; /*把 a[0]元素的地址赋给指针变量 p*/

C 语言规定,数组名代表数组的首地址,也就是第 0 号元素的地址。因此:

1 p=a; /*等价于 p=&a[0]; */
2 int *p=a; /*等价于 int *p=&a[0]; */

对于指向首地址的指针 p,p+i(或a+i)就是数组元素 a[i]的地址,*(p+i)( 或*(a+i) )就是 a[i]的值。
如果指针变量 p 已指向数组中的某一个元素,则 p+1 指向同一数组中的下一个元素。
引入指针变量后,就可以用以下两种方法来访问数组元素:
(1)下标法,即用 a[i]形式访问数组元素,在前面介绍数组时都是采用这种方法。
(2)指针法,即采用*(a+i)或*(p+i)形式,用间接访问的方法来访问数组元素,其中 a 是数组名,p 是指向数组的指针变量,其初值 p=a。

 1 #include<stdio.h>
 2 int main()
 3 {
 4         int i;
 5         int a[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
 6         int *p=a;
 7         for(i=0;i<10;i++)
 8         {
 9                 printf("P Value:%d   a Value :%d
",*(p++),*(a+i));
10         }
11         printf("
");
12         return 0;
13 }

注意输出的两种方式，指针可以通过++或--并修改自身值的方式移动，然而数组名本身值不可以被更改。

四、字符串与指针

前面我们已经讨论过字符数组与字符串,字符指针也可以指向一个字符串,可以用字符串常量对字符指针进行初始化。例如:

char *str = "https://www.cnblogs.com/strengthen" ;

这是对字符指针进行初始化。此时,字符指针指向一个字符串常量的首地址。
还可以用字符数组来存放字符串,例如:

char string[ ] = "Welcome to https://www.cnblogs.com/strengthen";

在这个语句中,string 是数组名,代表字符数组的首地址。因此可以通过数组名 string 来访问字符串。
字符串指针和字符串数组两种方式都可以访问字符串,但它们有着本质的区别:字符指针 str 是个变量,可以改变 str 使它指向不同的字符串, 但不能改变 str 所指向的字符串常量的值。而string 是一个数组,可以改变数组中保存的内容。应注意字符串指针和字符串数组的区别。

1 #include<stdio.h>
2 int main()
3 {
4         char *str = "www.cnblogs.com/strengthen";
5         char string[]="Welcome to www.cnblogs.com/strengthen";
6         str[0]='C'; //试图修改str指向的常量区的字符串内容
7         return 0;
8 }