C语言指针详解

目录

一、什么是指针？

二、指针类型和指针大小

三、指针运算

四、特殊指针

1.野指针

2.字符指针

 3.指针数组与数组指针

4.二级指针

5.函数指针与函数指针数组

6.指向函数指针数组的指针

五、回调函数

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一、什么是指针？

指针是C语言的重要特点，正是由于指针的存在，C语言才能完成各种对内存的操作。那么，什么是指针呢？

内存被划分成一个个内存单元，每个内存单元的大小是1字节，为了实现对内存的操作，每一个内存单元都有一个编号，就想楼栋的门牌号一样，称为地址。指针就是一种储存地址的变量。如例1：

 通过&取出变量的地址赋给指针变量；通过解引用操作符（*）找到指针所指向的内存。

二、指针类型和指针大小

在学习C语言时，我们了解了不同的数据类型：整数型（int）、浮点型（float）、字符型（char）等等，现在如果问例1中指针p的类型，我们根据已有知识，就会猜测指针p的类型是int* ，事实确实如此。

知道了指针类型，我们进而联想指针大小，用sizeof可以计算数据的大小。如例2：

 看到输出结果是4，会不会就有人得出结论：指针大小和指针类型有关(X)。先不说这个结论对不对，我们再看几个例子：

 例3的结果我们可以看到，全是4，好了这就可以推翻之前的猜测：指针的大小和指针类型无关！所以指针大小究竟怎么算呢？

指针大小和硬件平台有关，在32位平台下，指针大小是4个字节；64位平台下，指针大小是8个字节。由此可知，例3中使用的平台是32位的，大家也可以自己敲敲代码，看看自己的平台是32位还是64位。

指针类型的意义：

1. 指针类型决定了解引用操作的权限，如例3中由于pn类型是int*，解引用操作时只能对pn指向的内存向后数4个字节解引用。
2. 指针类型决定了指针+/-整数时跳过的步长。

三、指针运算

提到运算，我们自然想到加减乘除，不过指针的运算只有三种：指针+/-整数，指针-指针，指针的关系运算。

1.指针+/-整数，如例4：

 例4中指针pa一开始指向的是数组首元素的地址，由于指针pa属于int*，(pa+1)就是pa向后跳了4个字节，指向arr[1]的地址，指针类型决定了指针+/-整数时跳过的步长，依托循环，pa可以遍历数组。

2.指针-指针

指针-指针计算的是两个指针之间的元素个数，如例5：

 3.指针的关系运算

指针变量之间的关系运算，指的是指向相同数据类型的指针之间进行的关系运算，不同类型的指针之间，或者指针与非0整数之间的比较是没有意义的。0就是空指针(NULL)，指针可以和0比较，也可以被初始化成NULL。

指向数组元素的指针可以和指向数组最后一个元素后面的指针比较，但是不能和指向数组首元素前的内存位置的指针比较。

 指针的运算发生在同类型的指针之间，多见于数组。

四、特殊指针

1.野指针

野指针就是指针指向的位置是不可知的、不正确的、随机的。如例6：

 例6中的指针没有初始化，指向的位置是未知的，属于野指针。

野指针产生的原因：

从野指针的定义我们可以得出以下：

1. 未初始化的指针；
2. 访问数组时越界的指针；
3. 指针指向的空间释放，没有把对应指针置NULL。

知道野指针产生原因，我们同样可以从这几方面防止野指针，并在使用指针前查看指针有效性。

2.字符指针

指针类型中有一种叫字符指针，例如：

char c = 'a';
char* p = &c;

除了指向字符，字符指针还能指向字符串，此时字符指针存储的是字符串首元素的地址。

char *p1 = "Hello world";
char arr[20] = "Hello world";
char* p2 = arr;

上面的代码中，p1和p2是不同的，p1指向的是常量字符串；p2指向的是被常量字符串初始化的变量。

 3.指针数组与数组指针

指针数组，顾名思义，它首先是一个数组，不过这个数组存储的元素是指针类型的，例如下：

int* p1[10];  //p1是一个存储了10个int* 类型元素的数组

而数组指针就是指向数组的指针，如下：

int (*p2)[10];  
//p2首先是一个指针，所以用括号括起来
//p2是一个指向有10个int元素的数组的指针

数组名和&数组名：

int arr[10] = { 0 };

对于arr，我们知道它既是数组名也是数组首元素地址，通过它，我们可以访问这个数组。那么，&arr呢？

&arr就是整个数组的地址，也是数组指针的赋值。&arr和arr的值是相同的，它们的意义却不同。

4.二级指针

指针变量也是变量，也存在地址，指针变量的地址就存储在二级指针中。通过对二级指针的解引用，我们可以实现对指针的改变。

int num = 10;
int* p = #
int** pp = &p;  //pp是指向指针p的二级指针

在函数参数的传递过程中，有时我们需要对参数的地址做出改变，这时就需要用到二级指针，就想我们在写一个交换两个数的函数，把指针作为参数一样。

5.函数指针与函数指针数组

函数指针就是指向函数的指针。如下：

int (*p3)(int ,int);
//p3是一个指向参数是（int,int），返回值也是int的函数的指针

函数名就是函数地址，也是函数指针。

函数指针数组是存储函数指针的数组。可以通过访问函数指针数组的元素，进而使用元素指向的函数。

int (*p4[10])(int, int);
//p4是一个函数指针数组，这个数组有10个元素，
//每个元素都是一个指向参数是(int, int)，返回值是int的函数指针

6.指向函数指针数组的指针

可以先写出函数指针数组，再写指向它的指针。

int (*(*p5)[10])(int, int);
//p5是一个指向函数数组的指针
//p5的类型是int (*（*）[10])(int, int)

五、回调函数

有一个指向函数A的指针，当我们把这个指针作为函数B的参数去调用函数A时，函数A就称为回调函数。

#include<stdio.h>
 
void F1(char x, char y)
{
	//……
}
 
//F2的参数是函数指针
void F2(void (*p)(char,char))
{
	//……
}
 
int main()
{
	void (*pf)(char, char) = F1;//pf是指向F1的指针
	
	//main函数通过参数将F1的指针传给F2，F2调用F1，F1被称为回调函数
	F2(pf);
 
	return 0;
}