C语言指针学习总结
上学的时候学习C语言,最烦的就是里面指针,可是指针也恰恰是C语言的灵魂。
最近在重温数据结构的内容,因为大多数据结构的教材都是用C语言描述的,而数据结构中也大量的用到了指针的内容,所以我就在这篇笔记中记录一下我这周复习C语言的心得。
先看看百科上对指针的描述。
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)存在计算机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。
作个比喻,假设将计算机存储器当成一本书,一张内容记录了某个页码加上行号的便利贴,可以被当成是一个指向特定页面的指针;根据便利粘贴面的页码与行号,翻到那个页面,把那个页面的那一行文字读出来,这就是指针的作用。
下面将通过一些代码说明指针在C语言中的表现形式。
int main(){ int a ; a = 10; int *p; p = &a; }
如果用图片描述这段代码,就是下面这个样子。
怎么来理解呢?首先这段代码里通过
int a和
int *p定义了两个变量:分别是p和a,p变量与a变量的定义方式有一些不同,a变量就是C语言中一个很普通的int型变量,通过
a=10将10这个整型赋值给了a。
而p变量的定义前面有一个 * ,这个 * 表明了p变量是一个指针变量,指针变量里面只能存放地址,这个地址是内存中的某个位置,在上面的代码中我们在p变量里面存放的是0x2C406B24这个地址,这个地址里面存放的值必须是int值,在我们这里,p变量里面存放的地址是a变量的地址,a变量在定义时就是一个int,所以是符合要求的。
这样一来,我们就说p变量指向了a变量,
p = &a这句代码完成了p指向a的这个操作。这里没有写
p = a,那是因为p变量需要的是一个地址,而不是a变量里面存放的值,所以&这个操作符就是取地址的意思,通过&a取到a变量在内存中的地址,将地址赋值给p指针变量,就使p指向了a。
既然p是一个指针变量,那它就可以赋值给另外一个指针变量,如下:
int main(){ int a ; a = 10; int *p; p = &a; int *q; q = p; }
新定义了一个指针变量q,将p变量里的值0x2C406B24这个地址,赋值给q,这样q变量与p变量里都保存了同样的地址,就是说他们都指向同一个值。
int main(){ int a ; a = 10; int *p; p = &a; int *q; q = p; *p = 5; // *q = 0; // }
介绍完指针,那这个东西有什么作用呢?如果要修改a变量里面的值,可以执行
a=5,这是没介绍指针之前的做法。学习完指针后,通过指针也能达到修改a变量里的值的目的
*p=5。
这是很有用的,举个例子,我们来看下面这段代码。
void swap(int a,int b); int main(){ int a = 5; int b = 6; swap(a, b); printf("a=%d b=%d",a,b); return 0; } void swap(int a, int b){ int temp; temp = a; a = b; b = temp; }
上面这段代码,这段代码能够达到交换a和b的值的目的吗?答案是不能,因为C语言在调用函数时,永远只能时传值给函数。
在C语言中每个函数都有自己的变量空间,函数的参数也位于这个独立的空间中,与其它函数没有关系,上面的代码中有两个函数,一个是main函数,另一个是swap函数,所以这两个函数里的a,b变量是不同空间中的变量,他们之间毫无关系可言。
所以对swap函数中的a,b做交换,完全不能改变main函数中a,b变量的值。
函数在每次运行的时候,会产生一个独立的变量空间,在这个空间中的变量,是函数这次调用时所独有的,称为本地变量。
定义在函数内部的变量就是本地变量,参数也是本地变量。
变量有 生存期 和 作用域 这两个属性。
- 生存期:什么时候变量开始出现,到这个变量消亡
- 作用域:在代码的什么范围内可以访问这个变量(这个变量可以起作用)
对于本地变量而言,生存期与作用域都是在本地变量所在的大括号(块)内。
既然都说到本地变量了,那就总结一下本地变量的一些规则。
本地变量的规则:
- 本地变量定义在块内
- 本地变量只存在于运行块内语句的期间
- 在块外面定义的变量,块里仍然有效
- 本地变量不会默认初始化
- 参数这样的本地变量在进入函数时就被初始化了
- 列表内容
又说回上面的交换函数,那么怎样才能达到交换main函数里a,b两个变量值的目的呢?
void swap(int a,int b); int main(){ int a = 5; int b = 6; swap(&a, &b); printf("a=%d b=%d",a,b); return 0; } void swap(int *pa, int *pb){ int temp; temp = *pa; *pa = *pb; *pb = temp; }
利用上面所学习的指针,改写成上面这样,才能达到交换的目的。
始终记住:C语言在调用函数时,永远只能时传值给函数。在上面的代码中,自然也是传值进的swap函数,只不过在使用指针时,这个值指的是地址,地址当然也是一个值。
将main函数中a和b变量的地址传给了swap函数中的指针变量pa和pb,在swap函数中通过 *pa 和 *pb 操作到了main函数中的a和b,从而达到了交换的目的。
这只是指针的作用之一,用好了指针,才能体现出C语言更多强大的地方。
数组
这是一篇总结指针的文章,那么我为什么要提到数组呢?
因为数组和指针又太多的相似之处。看下面一段代码。
int test(int a[], int numOfa){ int i; for(i = 0; i<numOfa; i++){ printf("%d",a[i]) } }
其实数组中的[ ],与 * ,. ,& 等运算符一样,也是一种运算符。
上面test函数里的a数组变量,本身就是一个地址,所以我们在调用这个函数的时候,需要写成这样
test( &a, i),需要传入一个地址,这个地址所在的变量保存的就是一个数组。
例如:
int a[10]; int *p = a;
// 不需要用&取地址,数组变量本身就表达地址a == &a[0]
但是数组的单元表示的是变量,需要用&对变量取地址。数组变量第一个单元的地址就是数组变量的地址。p[0] == a[0]
[ ] 运算符可以对数组做,也可以对指针做*a = 9
将数组的第一个单元赋值为9,说明 * 运算符既可以对数组做,也可以对指针做
最后在总结一下const关键字在指针中的规则:
- const int *p = &i :const在前,表示不能通过指针去修改变量
- int * const p = &i :const在后,表示p这个指针变量不能再保存别的地址值
上面就是我在复习C语言指针时的一些总结,今后有需要添加的也会陆续补充。
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