C语言--深入理解指针

C语言--深入理解指针

一. 指针的概念

要知道指针的概念，要先了解变量在内存中是如何存储的。在存储时，内存被分为一块一块的，每一块都有一个特有的编号。而这个编号可以暂时理解为指针，就是酒店的门牌号一样。

• 1.变量和地址
  看下面代码

void main(){
  int x = 10, int y = 20;
}

代码中声明了两个变量x,y。把内存当做一个酒店，而每个房间就是一块内存。那么int x = 10;和int y = 20;的实际含义是：去酒店订了两个房间，门牌号暂时用px、py表示，让10住进px，让y住进py，其中门牌号就是px、py，也就是房间的地址。x和y在这里可理解为具体的房间，房间x的门牌号（地址）是px，房间y的门牌号（地址）是py。而10和20，通过px、py两个门牌，找到房间，住进x、y。

• 2.指针变量和指针的类型
  指针变量就是一个变量，存储的内容是一个指针。可以理解为指针变量就是一张房卡，房卡存储了房间号的信息。在定义一个变量的时候，要确定其类型，同样，定义指针变量时也是一样的，必须确定指针类型。int变量的指针需要用int类型的指针存储，float变量的指针需要用float类型的指针存储。就像你只能用酒店A的房卡存储酒店A中房间号的信息一样。

二. 变量的指针与指针变量

变量的指针就是变量的存储地址，指针变量就是存储指针的变量。

• 1.指针变量的定义及使用
• 1.1指针变量的定义
  指针变量的定义形式：数据类型 *指针名。
  int *x;表示int类型指针变量x；
  float *t;表示float类型指针变量t；
  char *ch;表示char类型的指针变量ch。
• 1.2指针变量的使用
  取地址运算符&：单目运算符&是用来取操作对象的地址。例如&i为取变量i的地址。对于常量表达式、寄存器变量不能取地址（因为它们存储在存储器中，没有地址）。
  指针运算符*（间接寻址符）：与&为逆运算，作用是通过操作对象的地址，获取存储的内容。例如 x=&i，x为i的地址，*x则为通过i的地址，获取i的内容。
  int a;//声明一个整型变量a；
  int *pa;//声明一个指针变量，指向变量a地址；
  pa = &a//通过取地址符&获取a地址，赋值给指针变量pa。
  printf("%d",*pa);//通过间接寻址符，获取指针指向的地址上的内容。
• 1.3 &和*的结合方法
  &和*都是右结合计算的。假设变量x = 10,则*&x的含义是先获取x的地址，再获取地址上的内容，因为&和*互为逆运算，所以x = *&x。
  实例：
  输入x和y 两个整数，然后将其中的值大的赋值给 x，小的赋值给 y。即：假设输入 x = 8，y = 9。就将 9 赋值给 x，8 赋值给 y。

#include<stdio.h>
int main(){
	int x, y;
	int *px,*py;
	int t;
	scanf("%d",&x);
	scanf("%d",&y);
	px = &x;
	py = &y;
	if(*px <*py){
		t = *px;
		*px = *py;
		*py = t;
	}
	printf("x = %d, y=%d",*px,*py);
	return 0;
}

结果显示：

• 2.指针的初始化
  指针变量与其他变量一样，在定义时可以赋值，即初始化。也可以赋值“NULL”或“0”，如果赋值为“0”,此时的“0”含义并不是数字“0”，而是Null的字符码值。

int x;
int *px = &x; //利用取地址获取x的地址，在指针变量px定义时，赋值给px

• 3.指针运算
• 3.1赋值运算
  指针变量可以相互赋值，也可以赋值某个变量的地址，或者赋值一个具体的地址。

int *px, *py, *pz, x = 10;
px = &x;//赋予某个变量的地址
py = px;//相互赋值

• 3.2指针与整数的加减运算
  指针变量的自增自减运算，指针加1或减1运算，表示指针向前或向后移动一个存储单位（不同类型的指针，存储单位不同）。
  指针变量加上或减去一个整型数，具体加几就是向前移动几个单元，减几就是向后移动几个单元。
  int x, y, z;//定义三个变量，假设他们地址是连续的，分别为400,404,408
pz = 4000；//赋值具体的地址
int *p1 = Null, *p2 = 0; //定义指针变量，分别赋值Null和0
int *px = &x;//定义一个指针，指向x
printf("x = %d",*px);//因为px指向x，所以*px = x
px + 1;//表示向前移动一个存储单元
  printf("y = %d",*(px+1));//获取px指针下一个存储单元的内容
• 3.3关系运算
  假设有指针变量 px, py。
  px > py 表示 px 指向的存储地址是否大于 py 指向的地址
  px == py 表示 px 和 py 是否指向同一个存储单元
  px == 0 和 px != 0 表示 px 是否为空指针

int num[2] = {1, 3};
//将数组中第一个元素地址和第二个元素的地址赋值给 px、py
int *px = x[0], *py = x[1];
int *pz = x[0];
int *pn;

if(py > px){// py > px
  printf("py 指向的存储地址大于 px 所指向的存储地址");
}

if(pz == px){ //pz 和 px 都指向 x[0]
  printf("px 和 pz 指向同一个地址");
}

if(pn == NULL || pn == 0){//pn 没有初始化
  printf("pn 是一个空指针");
}

三. 指针和数组

可以通过下标访问数组元素，学习指针之后，可以通过指针访问数组的元素。在数组中，数组名就是数组的首地址，结合指针和整数的加减，可以实现指针访问数组元素。

• 1.指向数组的指针
  int nums[10],*p;
  上面定义了一个数组，在定义时分配了10个连续的int内存空间。而一个数组的首地址为数组名nums，或者第一个元素的首地址也是数组的首地址。有两种方式让指针变量p指向数组nums。
  方式1：p = nums;
  方式2：p = &nums[0];
  两种方式等价。
  如下几种操作，使用指针操作数组：
  1）*p = 1;此操作为赋值操作，即将指针指向的存储空间赋值为1.此时p指向数组nums的第一个元素，则此操作将nums第一个元素赋值为0，即nums[0] = 1。
  2）p + 1;此操作为指针加整数操作，即向前移动一个单元。此时p+1指向nums[0]的下一个元素，即nums[1]。通过p+整数可以移动到想要操作的元素（此整数可以为负数）。
  实例：

#include<stdio.h>
int main(){
	int nums[5] = {2,3,1,4,2};
	int *p = nums,i;
	printf("nums[0] = %d\n",*p);
	printf("nums[1] = %d\n",*(p+1));
	for(i = 0;i<5;i++){
		printf("nums[%d] = %d\n", i, *(p+i));	
	}
	return 0;
}

结果显示：

注意：数组名不等价于指针，指针变量可以进行p++和&操作，而这些操作对数组名是非法的。

• 2.字符指针与字符数组
  在C语言中，没有提供字符串数据类型，但是可以通过字符数组和字符指针的方式存储字符串。
• 2.1字符数组方式
  char word[] = "hello";
printf("%s",word);
• 2.2字符指针方式
  指针方式操作字符串和数组操作字符串类似，可以把定义的指针看做事字符数组的数组名。在内存中存储大致如下：
  char *sentence = "hello world!";
printf("%s",sentence);//输出字符串
  printf("%c",,sentence[0]);//通过下标取字符
  printf("%d",strlen(sentence));//获取字符串长度，其中strlen函数是string.h库中的方法。
  实例：

#include<stdio.h>
int main(){
	char sentence[] = "hello world!";
	char word[100];
	char *ch = word;
	int i;
	for(i = 0;sentence[i]!='\0';i++){
		*(ch + i) = sentence[i];
	}
	printf("ch = %s, world=%s\n",ch, word);
	return 0;
}

结果显示：

四、指针与函数

• 1.函数参数为指针

#include<stdio.h>
void swap(int *x, int *y);
int main(){
	int x = 20, y= 10;
	swap(&x, &y);
	printf("x = %d, y = %d\n",x, y);
	return 0;	
}

void swap(int *x, int *y){
	int t;
	t = *x;
	*x = *y;
	*y = t;
}

结果显示：

函数传入的参数是指针，所以调用swap方法后，x、y的内容发生交换，，如果传入x、y，那么交换旨在swap中有效，在main中没有交换。

• 2.函数的返回值为指针
  返回值为指针的函数声明如下：

数据类型 *函数名(参数列表){
  函数体;
}

实例：

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h> 
 
/* 要生成和返回随机数的函数 */
int * getRandom( )
{
   static int  r[10];
   int i;
 
   /* 设置种子 */
   srand( (unsigned)time( NULL ) );
   for ( i = 0; i < 10; ++i)
   {
      r[i] = rand();
      printf("%d\n", r[i] );
   }
 
   return r;
}
 
/* 要调用上面定义函数的主函数 */
int main ()
{
   /* 一个指向整数的指针 */
   int *p;
   int i;
 
   p = getRandom();
   for ( i = 0; i < 10; i++ )
   {
       printf("*(p + [%d]) : %d\n", i, *(p + i) );
   }
 
   return 0;
}

结果显示：

• 3.函数指针
  函数指针是指向函数的指针变量。通常说指针变量是指向一个整型、字符型或数组等变量，而函数指针是指向函数。函数指针可以像一般函数一样，用于调用函数、传递参数。
  函数指针变量的声明：

typedef int (*fun_ptr)(int,int); // 声明一个指向同样参数、返回值的函数指针类型

实例：

#include <stdio.h>
 
int max(int x, int y)
{
    return x > y ? x : y;
}
 
int main(void)
{
    /* p 是函数指针 */
    int (* p)(int, int) = & max; // &可以省略
    int a, b, c, d;
 
    printf("请输入三个数字:");
    scanf("%d %d %d", & a, & b, & c);
 
    /* 与直接调用函数等价，d = max(max(a, b), c) */
    d = p(p(a, b), c); 
 
    printf("最大的数字是: %d\n", d);
 
    return 0;
}

结果显示：