零基础深刻理解C语言指针

2024-08-22 21:20

本文主要是介绍零基础深刻理解C语言指针,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

目录

一、什么是指针?

1、理解指针

二、指针类型

1、理解指针类型

2、指针类型分类和特点

三、指针的定义

1、二级指针

2、函数指针


一、什么是指针?

这部分将会回答:

什么是指针么?

为什么有指针?

指针能干什么?

指针的本质是什么?

1、理解指针

在正式理解指针之前,先想象一个商场的储物柜:

当你申请成功之后,储物系统会给你一个储物柜编号地址,假如是1,此时1号储物柜的使用权就分配给你了,其他人都用不了。你可以放东西,也可以不放,任你处置。而当你要拿回你的东西时,你就找到编号为1的储物柜,打开,拿到你的东西,然后关闭离开。此时储物系统会收回1号储物柜的使用权,留待下一个人使用。

在上述的过程,和我们计算机的内存分配机制很相似。
粗略的类比,整个储物柜就相当于我们的计算机,储物柜的空间就是计算机的内存。
我们计算机的内存也是和储物柜一样,被划分成一个一个的大小相等的存储单元。
同时,每一个存储单元,都有对应的编号地址。
当用户使用计算机资源时,系统会自动给用户分配相关资源,当申请成功后,就会保护用户的使用权,其他申请将会被拒绝;同时,当用户不用时,系统就会释放相关资源,留待下次使用。如果不释放,这就造成所谓的内存泄露。而上述的所有工作,都是一个叫做操作系统的软件做的。实际上计算机整体的运行是很复杂的,涉及诸多软硬件的配合工作,但是从宏观的角度来看,和储物柜的使用并无什么本质区别。

而在上述过程中,有一个东西贯穿始终,这个东西确保了整体过程的正常、准确、有序的运行。什么东西?编号!没错,就是编号!没有编号,无法指定、无法分配、无法使用。
所以,这就是指针!指针的本质,就是编号。只是因为这个编号有指向性质的功能,所以形象的称之为指针!

一个计算机中的内存会被操作系分成一个个内存单元,一个内存单元存放1字节大小,而每一个内存单元都有一个唯一的编号,这个编号就是指针。
这个过程叫做内存格式化,也就是平常我们常说的格式化空间。
一个指针大小是一个字节(4个比特位,bit),一个字节就是一个地址
给每一个字节都给了一个编号,这个编号就是这个字节的地址,这个地址就是指针,这就是内存
每个内存单元都是一个字节,每个字节都给上一个编号,编号就是地址
因此地址编号本身就是提前存在的,当我们向内存申请空间来存储一个数据时,就可以向系统申请空间,然后将数据存储进去。
如果我们想要调用,我们就可以直接访问该指针编号就可以找到这个数据了。

我们的计算机一般分为32位系统 / 64位系统
32 位系统: 指针大小为 4 字节(32 位)。这意味着在 32 位系统中,指针可以表示的地址范围是 (2^{32}),即最多 4 GB 的内存空间。
64 位系统: 指针大小为 8 字节(64 位)。这意味着在 64 位系统中,指针可以表示的地址范围是 (2^{64}),即理论上可以寻址高达 16 EB(Exabytes)的内存,尽管实际支持的内存量可能会少于这个理论值

二、指针类型

1、理解指针类型

我们已经知道了如何存储一个数据,就是向系统申请空间,系统返回给我指针编号。可是我们怎么知道要取多大的数据呢?又申请多大的空间呢?总不能随意申请吧?因此,引申出指针类型的概念

指针类型的作用,当知道了某一个数据的地址时,可以根据特定的指针数据类型直接访问某个位置的数据并进行操作

记住:指针只是一个空间的开始位置

int *p = &a;

上述是一个简单的创建指针变量示例,此中:

p是指针变量的名,

前面的int*,代表指针变量p是一个int*类型,

表示p指针指向的数据是整型数据。

对于指针的类型是有意义的,比如int*p,在访问地址的时候访问4个字节

int *p = &a;*p = 0;
//此时会直接改变a的值,即4个字节全部改变char *p =&a;*p = 0;
//指针类型是char,只会访问首地址一个字节的地址,那么改变的也只是一个字节的内容

指针类型决定了指针进行解引用操作的时候,访问几个字节

指针类型访问数据大小
char*1 字节
short*2 字节
int*4 字节
long*32 位系统: 4 字节 <br> 64 位系统: 8 字节
long long*8 字节
float*4 字节
double*8 字节
void*32 位系统: 4 字节 <br> 64 位系统: 8 字节

2、指针类型分类和特点

指针类型特点
字符指针 (char*)指向 char 类型数据或字符串。char *pc = "adsfdas"; 其中 pc 指向字符串首字母的地址。
数组指针 (int (*p)[10])指向整个数组的指针。 int (*p)[10] = &arr; 指向一个包含 10 个 int 类型元素的数组。
二维数组的首元素 二维数组的首元素是第一行的起始地址。用于访问二维数组的行。
指针数组 (char *arr[10]) 存放指针的数组。 char *arr[10]; 存放 10 个 char* 类型的指针。 int *arr[10]; 存放 10 个 int* 类型的指针。
函数指针 (int (*pf)(int, int))指向函数的指针。int (*pf)(int, int) = &Add; 用于调用函数 Add。存储函数的返回值类型和参数类型。
函数指针数组 (int (*pf[4])(int, int))存储函数指针的数组。int (*pf[4])(int, int) = { &Add, &Sub }; 存储多个函数指针,用于动态调用多个函数。
回调函数通过函数指针调用的函数。将函数指针作为参数传递给其他函数,称作回调函数。
void* 指针无类型指针,可以指向任意类型的数据。用于实现通用的函数,如 qsort 中的比较函数。

三、指针的定义

1  指针初始化 如果没有明确的指向,定义为NULL,定义为空。意为该地址为0,而0地址是不存在的,无法访问,避免了野指针的问题

野指针(Dangling Pointer)是指一个指针变量指向了一个已经被释放或者不再有效的内存区域。野指针的存在会导致程序的未定义行为,如内存访问错误、数据损坏或程序崩溃。

2 没有初始化,定义为空
3 指针指向空间被释放,及时置NULL
4 避免使用局部变量的地址,因为局部变量出栈会销毁,变成野指针
5 指针使用之前检查有效性,也就是说是否会产生野指针的问题
注意:指针应当只存在两种情况:空指针 / 有明确的地址

数组访问的本质:数组名本质上是数组的首元素地址,arr[i] == *(arr + i) 只要得到了数组的首地址,对于后面的数据内容只需要加上具体的偏移量就可以得到该元素

指针-指针,必须是同一个数组的地址,数组第一个元素和最后一个元素之间的差的绝对值的值是数组元素的个数,还是由应用场景的

1、二级指针

int a= 10;
int *p= &a;//*p是一个int类型指针,指向a
int **pp = &p;// **pp也是一个指针变量,指向*p这个指针
**pp = 20;//前面的*解引用一次,找到**pp记录的*p,再*解引用一次找到了*p记录的a

指针通过解引用*就能找到该指针记录的值

&返回对象的地址

const,修饰常量或者变量,意为不可修改
const char* p = "abcdef";
printf("%s",p);//打印abcdef,这里的p指向的是该指针指向的数据
printf("%c",*p);//解引用之后,因为p指针变量只是一个char型只能访问一个字节,因此只能打印一个字符,就是a

2、函数指针

函数指针是指向函数的指针变量。和普通指针不同,函数指针指向的是函数的入口地址,而不是数据。通过函数指针,可以间接调用函数。

return_type (*pointer_name)(parameter_list);
  • return_type:函数的返回类型。
  • pointer_name:函数指针的名字。
  • parameter_list:函数的参数列表。
  • 例如,如果我们有一个返回 int 且接受两个 int 类型参数的函数指针,可以这样声明:
  • int (*func_ptr)(int, int);
    

    例如:

  • int add(int a, int b) {return a + b;
    }int (*func_ptr)(int, int) = add;
    

这个代码是在调用0地址处的函数,这个函数没有形参,返回类型是void

(  *(void (*)())   0    )      ()
(                                              )            ()//这是一个函数,
 
   *(void (*)())   0  //这是将0这个整型(0本身就是整型)强制转换成  (void)(*)()函数指针的类型,然后*解引用,返回*指向的对象,也就是0地址处的函数
二维数组传参,行可以省略,但是列不可以一个汉字占据两个字节的空间

这篇关于零基础深刻理解C语言指针的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!


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