用我所学去讲C语言指针

文章更新，更加详细的介绍请看这篇：https://www.cnblogs.com/lulipro/p/7460206.html

很多人不敢讲C的指针，有些人讲不清，有些人怕讲错。初生牛犊不怕虎，就让我讲讲。

下面开始。

 

一、指针的定义 

        指针是内存单元的编号。内存单元是以字节为单位的。所以指针就是字节的编号。    

比如我们的个人电脑，内存一般4GB吧，那么一共就有 ：   4*1024*1024*1024 = 4294967296 字节，也就是4294967296个编号。一个字节拥有一个编号，

范围从 0  ~  4294967296-1 。

 画个图表示：（注意字节由8位bit组成，为了直观我没画出来）

 

但是呢，一般我们是用16进制来表示的这些编号，但效果都一样。

 

二、变量与内存的关系

       现在我们来看C 变量在内存中的样子。我们使用自动变量（局部变量）来讲解。

       int   a  =  5;    //假设a存储在编号为0x02开始的位置

      

说明：

      内存可以存储数据，所以我们把每个字节当做是一个“箱子”。数据存入内存就好比在箱子里面放数据

      但是C语言的不同数据类型占用的字节数是不都一样的，所以，每种数据类型占的”箱子”的个数不都一样。

      比如char型，只要一个字节就够了，所以一个字符只需一个“箱子”。

      而int型需要4（一般是4个字节）个“箱子”才放得下。

      double型则需要8个“箱子”。

 

来分析上图中用橙色框起来的4个字节的内存块，这里就存储了a这个变量。

我们从4个方面去讨论这个内存块：

1、内存的数据

     我们的变量赋值为5，所以内存的数据就是    0000 0000    0000 0000     0000 0000    0000 0101   (大端模式)

                     每个字节地址：                        0x02             0x03               0x04             0x05

  

2、*内存的名字  （对于我们的程序使用的内存来说，并不是每一个内存块都有名字）

     名字就是变量名a

3、内存的地址

     变量a占用了4个字节，那么，哪一个字节的地址，才是变量a的地址呢？答：第一个低地址字节的地址，也就是0x02

4、内存的宽度

     这里的a变量占用了4个字节，这就是他的宽度。

     这里提一下，为后面讲指针的宽度做铺垫   :)

 

三、定义和使用指针变量

       什么是指针变量。我们知道int类型变量用来存储整形值，12、1003、9823......

那么，同样的道理，指针变量就是用来保存地址的变量。

定义指针变量：在指向的变量的类型上加个* ，如下：

 

   int* p_int;        //指向int类型变量的指针 
     
    double* p_double;  //指向idouble类型变量的指针 
    
    int(*p_func)(int,int);  //指向返回类型为int，有2个int形参的函数的指针 
    
    int(*p_arr)[3];        //指向含有3个int元素的数组的指针 
    
    struct Student *p_struct;  //结构体类型的指针 
     
    int** p_pointer;  //指向 一个整形变量指针的指针 

 

既然我们已经定义指针变量了，那么接下来就用指针变量来存储其它变量的地址。

取地址符号 &

#include<stdio.h>

int Add(int a,int b);

struct Student
{
     int age;
     double score;
     char name[31];
   
};


int main(void)
{
    
    int val_int =100 ;
    double val_double  = 12.00;
    
    int arr[3]={1,2,3};
    
    struct Student stu={
        19,
        98.00,
        "Jack"
    };
    
    
    int*p = NULL;
    
    /**********************************************************/
    
    int* p_int = &val_int;        
     
    double* p_double = &val_double;  
    
    int(*p_func)(int,int) = &Add;  //or  =Add 
    
    int(*p_arr)[3]  = &arr;  
    
    struct Student *p_struct = &stu;  
     
    int** p_pointer = &p;  
    
    
    
    return 0;
}



int Add(int a,int b)
{
    
    return a+b;
    
}

 

四、指针的属性和使用

       我认为指针有2个属性： ①指针的值   ②指针的宽度    

       指针的值很好理解，比如第一个例子   int a = 5;   int*p = &a;   那么p的值就是a的地址0x02

       指针的宽度：由指针的类型决定。

       如果说指针的值标记了某个数据在内存的起始位置，那么，指针的宽度就决定了从起始地址

       对应的字节开始，往后还有多少个字节，也是属于这个内存数据的。

       生活情景：“老王，去帮我去仓库拿个货，我的货从78号箱开始，并且有2个。” 于是老王取出 78和79号箱子的货物递给你

                     假如你对老王说：“老王，帮我去仓库取我的货，我的从78号箱开始，一共

                     有几个箱子，我也记不住了” “那我怎么取，取少了你就有损失了，取多了别人也不干了，你不要难为我啊”

     

 

      这点我的另一篇随笔也讲到了  .             

       

#include<stdio.h>
int main(void)
{
    
    int a =256 ;
    
    int* p=&a;
    
    printf("%d\n",   *((unsigned char*)p)    ); //读取内存数据时，取的宽度的比存时的宽度小，数据缺失 
    
    
    return 0;
}

 

#include<stdio.h>
int main(void)
{
    int arr[2] = {1,2};
    
    arr[2] = 100;     //ops! 访问越界 
    return 0;
}

 

      前面我们讲了内存块的4点要素，第4点就是内存块的宽度，他是和指针的宽度是一一对应的。一个指针变量指向了这个内存块，

      那么指针的宽度就是这个内存块的宽度。这也表明，我们在使用指针的时候，不要越界，也不要取少，取少了取出的数据会不完整，

      越界就更严重了，程序会挂掉的，因为你访问了不属于你的内存。

 

 

 

扩展：有木有 没有宽度的指针呢？  答：这个可以有   void* p;

void* 类型的指针对应与C#  or java中的Object类型变量，它可以指向任何类型变量。 不过他只保存了内存的起点，没有保存宽度信息，如果你想

取出原来的数据，你必须做出正确的强制转换。

 

   

五：一对相反操作的运算符   *    和   &

 

& 取地址符       &a 就获取了a的指针，然后我们就可以用int*p变量出承接这个地址    p = &a; 我们就说p指向了a

                  

 

* 解地址符       *操作符有一个很形象的动词  ：解  。p保存了a的起始地址和延续宽度，那么，*p则是确定起始地址，量出宽度，

                     获取这个内存块。 因此我们可以通过a 的地址p去操作（读/写）这个内存块了。
 

p也是一个变量，他自己也有地址，这就长产生了指针的指针。

 注意：我所说的指针的宽度并不是说指针变量占用的内存大小，而是通过这个指针指向的内存块的宽度。指针的占用的字节数是一定的，一般情况下，指针变量都占用4个字节。上面图中我也画了4个字节。

 

 

 

六、为什么要使用指针       

你可能会问：我有变量名，为什么还要绕一转，用指针去使用内存数据？

但并不是这样，下面是2个例子。

   ①通过动态申请的内存是匿名的，没有名字，只能通过指向这块内存的指针去使用。  

     malloc()     realloc()       calloc()    这里不扩展了。

 

   ②一个经典的题目：用函数交换2个变量的值。

 

#include<stdio.h>
void swap_2b(int a,int b);
void swap_hack(int *pa,int *pb);
void swap_normal(int*pa,int*pb);


int main()
{
    int a = 5;
    int b = 3;
    swap_2b(a,b);           //Can`t swap;
    swap_normal(&a,&b);    //OK
    swap_hack(&a,&b);      //OK
    
    
    return 0;
} 

//2b青年写的函数 
void swap_2b(int a,int b)
{
    int t;
    t=a;
    a=b;
    b=t;

}

//程序员写的函数 
void swap_normal(int*pa,int*pb)
{
    int t;
    t=*pa;
    *pa=*pb;
    *pb=t;
    
    
}

//黑客写的函数 
void swap_hack(int *pa,int *pb)
{
    *pa = *pa^*pb;
    *pb = *pa^*pb;
    *pa = *pa^*pb;
    
}

我们发现只有2b青年没用指针哈。

原因很简单，C语言函数是按值传递的，2b青年写的代码之所以达不到效果是因为它操作的内存块错了。

无论他在函数里面怎么换a和b的值，main函数中的a和b都不会变。因为swap函数中的a和b是随函数调用新生成的变量，是副本，而不是源对象。

但是传递指针就不一样了，因为内存数据的指针是独一无二的。一个人有唯一的身份证一样。

 

 

 

七、野指针和NULL指针

 指针变量在使用前或者使用完，好的习惯是赋值为NULL ，NULL 是编号为0的字节的地址。指向NULL表示不指向任何变量。

NULL就像剑鞘，野指针就像暗箭，如果你不像被暗箭所伤，就让他归鞘。 

 

 

最后：由于内容比较多，可能有许多地方表达不当，或有疏漏，错误，希望大家及时指出，谢谢　: )