【c语言】 指针详解 【图文+代码】_c语言指针

前言

提示：编程的本质其实就是操控数据，而数据存放在内存中。因此，如果能更好地理解内存的模型，以及 C 如何管理内存，那么就引入了一个新的概念 “指针” ，大家都在书中看到过「指针存储的是变量的内存地址」这句话，但是什么是指针呢，下面我们开始直面了解指针

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、指针是什么？

1.1 认识指针

在计算机科学中，指针（Pointer）是编程语言中的一个对象，利用地址，它的值直接指向（points to）存在电脑存储器中另一个地方的值。由于通过地址能找到所需的变量单元，可以说，地址指向该变量单元。因此，将地址形象化的称为“指针”。意思是通过它能找到以它为地址的内存单元。
指针是个变量，存放内存单元的地址（编号）。说的形象一点就是指针就相当于一个门牌号 里面存的的是住户的编号

1.2 变量

   上面说指针是个变量 ，那么变量是什么。
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有了内存，接下来我们需要考虑，int、double 这些变量是如何存储在 0、1 单元格的。
在 C 语言中我们会这样定义变量：

int a = 999;
char c = 'c';
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当你写下一个变量定义的时候，实际上是向内存申请了一块空间来存放你的变量。我们都知道 int 类型占 4 个字节，并且在计算机中数字都是用补码表示的。
999换算成补码就是：0000 0011 1110 0111
这里有 4 个byte，所以需要四个单元格来存储：

当然，这样就引出了大端和小端。
像上面这种将高位字节放在内存低地址的方式叫做大端
反之，将低位字节放在内存低地址的方式就叫做小端：

上面只说明了 int 型的变量如何存储在内存，而 float、char 等类型实际上也是一样的，都需要先转换为补码。

对于多字节的变量类型，还需要按照大端或者小端的格式，依次将字节写入到内存单元。

1.3 变量放在哪？

上面我说，定义一个变量实际就是向计算机申请了一块内存来存放。
那如果我们要想知道变量到底放在哪了呢？

可以通过运算符&来取得变量实际的地址，这个值就是变量所占内存块的起始地址。

printf("%x", &b);
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打印出来大概会是像这样的一串数字:0x7ffcad3b8f3c。

1.4 指针的本质

上面说，我们可以通过&符号获取变量的内存地址，那获取之后如何来表示这是一个地址，而不是一个普通的值呢？

也就是在 C 语言中如何表示地址这个概念呢？

对，就是指针，你可以这样:

#include <stdio.h>
int main()
{
 int a = 10;//在内存中开辟一块空间
 int *p = &a;//这里我们对变量a，取出它的地址，可以使用&操作符。
   //将a的地址存放在p变量中，p就是一个之指针变量。
 return 0;
}
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大家都看到了 用int类型定义了一个指针p。
所以说到底，指针他的本质也就是一个变量，只不过是用来存放地址的变量。（存放在指针中的值都被当成地址处理）

就相当于刻在门牌上的号码，只能被当作门牌号处理了。

1.5 解引用

上面的问题，就是为了引出指针解引用的。

p中存储的是a变量的内存地址，那如何通过地址去获取a的值呢？

这个操作就叫做解引用，在 C 语言中通过运算符 *就可以拿到一个指针所指地址的内容了。

比如*p就能获得a的值。
形象的说
就相当于p里面是住户的门牌号（地址） *p就是你通过这个门牌号地址找到了里面的住户（内容）。

二、指针类型

2.1指针有类型吗？

指针的类型 我们都知道，变量有不同的类型，整形，浮点型等。那指针有没有类型呢？ 准确的说：有的。

上面不是说过 指针是一个变量 变量有类型 那么指针肯定也有类型。

我们给指针变量相应的类型。

char  *pc = NULL;
int   *pi = NULL;
short *ps = NULL;
long  *pl = NULL;
float *pf = NULL;
double *pd = NULL;
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这里可以看到，指针的定义方式是： type + * 。

         char* 类型的指针是为了存放 char 类型变量的地址。
         short* 类型的指针是为了存放 short 类型变量的地址。
          int* 类型的指针是为了存放int 类型变量的地址。
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2.2指针类型的意义是什么？

我们先看一段代码

可以看出 &n pc pi所得到的地址相同
&n 本来就是取n 的地址 而pc pi 是指针 保存了n的地址 有人会疑问说不是一个是char类型 一个是int类型 怎么会一样呢？

那么pc+1 和 pi+1 为什么会不同 这就和指针的类型有关了 pc是char*

类型， +1 相当于加一个char类型字节大小 ， 为一个字节， 而pi是int*类型 ，+1相当于加一个整形类型字节大小， 为4个字节。所以会有所不同 ， 这也就是为什么指针会有不同的类型了。

指针的类型决定了指针向前或向后走一步有多大。

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三. 野指针

3.1什么是野指针

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）

3.2野指针成因

3.2.1指针未初始化

#include <stdio.h>
int main()
{ 
 int *p;//局部变量指针未初始化，默认为随机值
    *p = 20;
 return 0;
}
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没有初始化造成了他的随机 不确定性 成了野指针。

3.2.2 指针越界访问

#include <stdio.h>
int main()
{
    int arr[10] = {0};
    int *p = arr;
    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;
 }
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指针越界了 指向了不属于自己的，也会造成它的随机 不确定性 从而成为野指针

3.2.3 指针指向的空间释放了

这个是大家最容易出错的也最容易忽略的一个问题。比如

int main()
{
vector<int> v={ 1, 2, 3, 4 };
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
v.erase(it);  //迭代器失效了 因为将2删除后 就不能在对其进行迭代
++it;
}
return 0;
}
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原因就是指针指向那个空间时 将其删除后，没有给指针重新赋值，导致指针指向的位置又变成了未知的 随机的 成为野指针 从而造成程序崩溃。这个后边动态内存开辟在详细说这种情况。

3.3如何避免野指针

1.指针初始化
2.小心指针越界
3.指针所指空间释放了即设置NULL
4.指针使用之前检查其有效性 （断言）

四、 指针和数组

4.1数组名是什么

#include <stdio.h>
int main()
{
 int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
    printf("%p\n", arr);
    printf("%p\n", &arr[0]);
    return 0;
}
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结果如下

我们会发现结果相同 我们就可以得出结论

数组名表示的是数组首元素的地址。
这样的话我们就可以这样写代码

int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
int *p=arr;//p存放的是数组首元素的地址
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4.2数组和指针的关系

数组是 C 自带的基本数据结构，彻底理解数组及其用法是开发高效应用程序的基础。

int array[10] = {10, 9, 8, 7};
printf("%d\n", *array);  // 	输出 10
printf("%d\n", array[0]);  // 输出 10

printf("%d\n", array[1]);  // 输出 9
printf("%d\n", *(array+1)); // 输出 9

int *p = array;
printf("%d\n", *p);  // 	输出 10
printf("%d\n", p[0]);  // 输出 10

printf("%d\n", p[1]);  // 输出 9
printf("%d\n", *(p+1)); // 输出 9
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    第 0 个元素的地址称为数组的首地址，数组名实际就是指向数组首地址，
 当我们通过array[1]或者*(array + 1)去访问数组元素的时候。
 实际上可以看做 address[offset]，address为起始地址，offset为偏移量，
 但是注意这里的偏移量offset不是直接和 address相加，而是要乘以数组类型所占字节数。
 也就是： address + sizeof(int) * offset   就是和指针的类型大小有关了。
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特别要注意是：

尽管数组名字有时候可以当做指针来用，但数组的名字不是指针。  
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比如

printf("%u", sizeof(array));
printf("%u", sizeof(p));
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结果如下

一个是数组的大小 一个是指针的大小

     第一个输出 40，因为 array包含有 10 个int类型的元素，
     而第二个在 32 位机器上输出 4，也就是指针的长度。
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另外说一下 指针就像门牌 它是一个标准的 在32位机器上永远就是 4

4.3数组和指针的关系

不要认为二维数组在内存中就是按行、列这样二维存储的，实际上，它在存储上和一维数组没有本质区别，举个例子：

int array[3][3] = {{1, 2，3}, {4, 5，6}，{7, 8, 9}};
array[1][2] = 6;
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或许你以为在内存中 array数组会像一个二维矩阵:

1		2		3
4		5		6
7		8		9
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其实是这个样子哒

1	2	3	4	5	6	7	8	9
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和一维数组没有什么区别，都是一维线性排列。
去访问的时候，编译器会怎么去计算我们真正所访问元素的地址呢？
假设数组定义是这样的:

   int array[n][m]  定义几行几列
访问: array[a][b]  比如要找array[1][2]
那么被访问元素地址的计算方式就是: array + (m * a + b)
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这个就是二维数组在内存中的本质，其实和一维数组是一样的，只是语法将其包装成一个二维的样子。

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五、 二级指针

*ppa 通过对ppa中的地址进行解引用，这样找到的是 pa

int b = 20;
*ppa = &b;//等价于 pa = &b;
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**ppa 先通过 *ppa 找到 pa ,然后对 pa 进行解引用操作：*pa,那找到的就是a

**ppa = 30;
//等价于*pa = 30;
//等价于a = 30;
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六、 指针数组

  指针数组是 “指针” 还是“数组”
  答案 当然是数组 
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下面用图形的方式看一下 就会一目了然。

int arr1[5];
char arr2[5]
int *arr3[5]
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arr3是一个数组，有五个元素，每个元素是一个整形指针
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