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【C/C++】C语言的指针总结

2019-08-28 15:46 1621 查看
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文章目录

  • 指针和指针变量
  • 指针和数组
  • 指针和函数
  • 指针和字符串

    • 基础部分

    关于内存

    内存含义：

    • 存储器：计算机的组成中，用来存储程序和数据，辅助CPU进行运算处理的重要部分。
    • 内存：内部存贮器，暂存程序/数据——掉电丢失 SRAM、DRAM、DDR、DDR2、DDR3。
    • 外存：外部存储器，长时间保存程序/数据—掉电不丢ROM、ERRROM、FLASH（NAND、NOR）、硬盘、光盘。

    内存是沟通CPU与硬盘的桥梁：

    • 暂存放CPU中的运算数据
    • 暂存与硬盘等外部存储器交换的数据

    物理存储器和存储地址空间

    有关内存的两个概念：物理存储器和存储地址空间。

    物理存储器：实际存在的具体存储器芯片。

    • 主板上装插的内存条
    • 显示卡上的显示RAM芯片
    • 各种适配卡上的RAM芯片和ROM芯片

    存储地址空间：对存储器编码的范围。我们在软件上常说的内存是指这一层含义。

    • 编码：对每个物理存储单元（一个字节）分配一个号码
    • 寻址：可以根据分配的号码找到相应的存储单元，完成数据的读写

    关于内存地址

    内存地址

    • 将内存抽象成一个很大的一维字符数组。
    • 编码就是对内存的每一个字节分配一个32位或64位的编号（与32位或者64位处理器相关）。
    • 这个内存编号我们称之为内存地址。

    内存中的每一个数据都会分配相应的地址：

    • char:占一个字节分配一个地址
    • int: 占四个字节分配四个地址
    • float、struct、函数、数组等

    指针和指针变量

    指针：

    • 内存区的每一个字节都有一个编号，这就是“地址”。
    • 如果在程序中定义了一个变量，在对程序进行编译或运行时，系统就会给这个变量分配内存单元，并确定它的内存地址(编号)
    • 指针的实质就是内存“地址”。指针就是地址，地址就是指针。
    • 指针是内存单元的编号，指针变量是存放地址的变量。
    • 通常我们叙述时会把指针变量简称为指针，实际他们含义并不一样。

    指针变量的定义和使用

    • 指针也是一种数据类型，指针变量也是一种变量
    • 指针变量指向谁，就把谁的地址赋值给指针变量
    • “*”操作符操作的是指针变量指向的内存空间
    #include <stdio.h>

int main()
{
int a = 0;
char b = 100;
printf("%p,
7ff7
%p\n", &a, &b); //打印a, b的地址

//int *代表是一种数据类型，int*指针类型，p才是变量名
//定义了一个指针类型的变量，可以指向一个int类型变量的地址
int *p;
p = &a;//将a的地址赋值给变量p，p也是一个变量，值是一个内存地址编号
printf("%d\n", *p);//p指向了a的地址，*p就是a的值

char *p1 = &b;
printf("%c\n", *p1);//*p1指向了b的地址，*p1就是b的值

return 0;
}

    通过指针间接修改变量的值

    int a = 0;
int b = 11;
int *p = &a;

*p = 100;
printf("a = %d, *p = %d\n", a, *p);

p = &b;
*p = 22;
printf("b = %d, *p = %d\n", b, *p);

    指针大小

    • 使用sizeof()测量指针的大小，得到的总是：4或8
    • sizeof()测的是指针变量指向存储地址的大小
    • 在32位平台，所有的指针（地址）都是32位(4字节)
    • 在64位平台，所有的指针（地址）都是64位(8字节)

    野指针和空指针

    指针变量也是变量，是变量就可以任意赋值，不要越界即可（32位为4字节，64位为8字节），但是，

    任意数值赋值给指针变量没有意义，因为这样的指针就成了野指针
    ，此指针指向的区域是未知(操作系统不允许操作此指针指向的内存区域)。所以，
    野指针不会直接引发错误，操作野指针指向的内存区域才会出问题。

    int a = 100;
int *p;
p = a; //把a的值赋值给指针变量p，p为野指针， ok，不会有问题，但没有意义

p = 0x12345678; //给指针变量p赋值，p为野指针， ok，不会有问题，但没有意义

*p = 1000;  //操作野指针指向未知区域，内存出问题，err

    但是，野指针和有效指针变量保存的都是数值，为了标志此指针变量没有指向任何变量(空闲可用)，C语言中，可以把NULL赋值给此指针，这样就标志此指针为空指针，没有任何指针。

    int *p = NULL;

    NULL是一个值为0的宏常量：

    #define NULL    ((void *)0)

    万能指针void

    void *指针可以指向任意变量的内存空间：

    void *p = NULL;

int a = 10;
p = (void *)&a; //指向变量时，最好转换为void *

//使用指针变量指向的内存时，转换为int *
*( (int *)p ) = 11;
printf("a = %d\n", a);

    const修饰的指针变量

    int a = 100;
int b = 200;

//指向常量的指针
//修饰*，指针指向内存区域不能修改，指针指向可以变
const int *p1 = &a; //等价于int const *p1 = &a;
//*p1 = 111; //err
p1 = &b; //ok

//指针常量
//修饰p1，指针指向不能变，指针指向的内存可以修改
int * const p2 = &a;
//p2 = &b; //err
*p2 = 222; //ok

    指针和数组

    数组名

    数组名字是数组的首元素地址，但它是一个常量：

    int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
printf("a = %p\n", a);
printf("&a[0] = %p\n", &a[0]);

//a = 10; //err, 数组名只是常量，不能修改

    指针操作数组元素

    #include <stdio.h>

int  main()
{
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
int i = 0;
int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);

for (i = 0; i < n; i++)
{
//printf("%d, ", a[i]);
printf("%d, ", *(a+i));
}
printf("\n");

int *p = a; //定义一个指针变量保存a的地址
for (i = 0; i < n; i++)
{
p[i] = 2 * i;
}

for (i = 0; i < n; i++)
{
printf("%d, ", *(p + i));
}
printf("\n");

return 0;
}

    指针加减运算

    1)加法运算

    • 指针计算不是简单的整数相加
    • 如果是一个int *，+1的结果是增加一个int的大小
    • 如果是一个char *，+1的结果是增加一个char大小
    #include <stdio.h>

int main()
{
int a;
int *p = &a;
printf("%d\n", p);
p += 2;//移动了2个int
printf("%d\n", p);

char b = 0;
char *p1 = &b;
printf("%d\n", p1);
p1 += 2;//移动了2个char
printf("%d\n", p1);

return 0;
}

    通过改变指针指向操作数组元素：

    #include <stdio.h>

int main()
{
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
int i = 0;
int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);

int *p = a;
for (i = 0; i < n; i++)
{
printf("%d, ", *p);
p++;
}
printf("\n");

return 0;
}
    1. 减法运算
      示例1：
    #include <stdio.h>

int main()
{
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
int i = 0;
int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);

int *p = a+n-1;
for (i = 0; i < n; i++)
{
printf("%d, ", *p);
p--;
}
printf("\n");

return 0;
}

    示例2：

    #include <stdio.h>

int main()
{
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
int *p2 = &a[2]; //第2个元素地址
int *p1 = &a[1]; //第1个元素地址
printf("p1 = %p, p2 = %p\n", p1, p2);

int n1 = p2 - p1; //n1 = 1
int n2 = (int)p2 - (int)p1; //n2 = 4
printf("n1 = %d, n2 = %d\n", n1, n2);

return 0;
}

    指针数组

    指针数组，它是数组，数组的每个元素都是指针类型。

    #include <stdio.h>

int main()
{
//指针数组
int *p[3];
int a = 1;
int b = 2;
int c = 3;
int i = 0;

p[0] = &a;
p[1] = &b;
p[2] = &c;

for (i = 0; i < sizeof(p) / sizeof(p[0]); i++ )
{
printf("%d, ", *(p[i]));
}
printf("\n");

return 0;
}

    多级指针

    C语言允许有多级指针存在，在实际的程序中一级指针最常用，其次是二级指针。
    二级指针就是指向一个一级指针变量地址的指针，三级指针基本用不着。

    int a = 10;
int *p = &a; //一级指针
*p = 100; //*p就是a

int **q = &p;
//*q就是p
//**q就是a

int ***t = &q;
//*t就是q
//**t就是p
//***t就是a

    指针和函数

    函数形参改变实参的值

    #include <stdio.h>

void swap1(int x, int y)
{
int tmp;
tmp = x;
x = y;
y = tmp;
printf("x = %d, y = %d\n", x, y);
}

void swap2(int *x, int *y)
{
int tmp;
tmp = *x;
*x = *y;
*y = tmp;
}

int main()
{
int a = 3;
int b = 5;
swap1(a, b); //值传递
printf("a = %d, b = %d\n", a, b);

a = 3;
b = 5;
swap2(&a, &b); //地址传递
printf("a2 = %d, b2 = %d\n", a, b);

return 0;
}

    数组名做函数参数

    数组名做函数参数，函数的形参会退化为指针：

    #include <stdio.h>

//void printArrary(int a[10], int n)
//void printArrary(int a[], int n)
void printArrary(int *a, int n)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < n; i++)
{
printf("%d, ", a[i]);
}
printf("\n");
}

int main()
{
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);

//数组名做函数参数
printArrary(a, n);
return 0;
}

    指针做为函数的返回值

    #include <stdio.h>

int a = 10;

int *getA()
{
return &a;
}

int main()
{
*( getA() ) = 111;
printf("a = %d\n", a);

return 0;
}

    指针和字符串

    字符指针

    #include <stdio.h>

int main()
{
char str[] = "hello world";
char *p = str;
*p = 'm';
p++;
*p = 'i';
printf("%s\n", str);

p = "mike jiang";
printf("%s\n", p);

char *q = "test";
printf("%s\n", q);

return 0;
}

    字符指针做函数参数

    #include <stdio.h>

void mystrcat(char *dest, const char *src)
{
int len1
4000
= 0;
int len2 = 0;
while (dest[len1])
{
len1++;
}
while (src[len2])
{
len2++;
}

int i;
for (i = 0; i < len2; i++)
{
dest[len1 + i] = src[i];
}
}

int main()
{
char dst[100] = "hello mike";
char src[] = "123456";

mystrcat(dst, src);
printf("dst = %s\n", dst);

return 0;
}

    const修饰的指针变量

    #include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(void)
{
//const修饰一个变量为只读
const int a = 10;
//a = 100; //err

//指针变量， 指针指向的内存， 2个不同概念
char buf[] = "aklgjdlsgjlkds";

//从左往右看，跳过类型，看修饰哪个字符
//如果是*， 说明指针指向的内存不能改变
//如果是指针变量，说明指针的指向不能改变，指针的值不能修改
const char *p = buf;
// 等价于上面 char const *p1 = buf;
//p[1] = '2'; //err
p = "agdlsjaglkdsajgl"; //ok

char * const p2 = buf;
p2[1] = '3';
//p2 = "salkjgldsjaglk"; //err

//p3为只读，指向不能变，指向的内存也不能变
const char * const p3 = buf;

return 0;
}

    指针数组做为main函数的形参

    int main(int argc, char *argv[]);

    main函数是操作系统调用的，第一个参数标明argv数组的成员数量，argv数组的每个成员都是char *类型

    argv是命令行参数的字符串数组

    argc代表命令行参数的数量，程序名字本身算一个参数

    #include <stdio.h>

//argc: 传参数的个数（包含可执行程序）
//argv：指针数组，指向输入的参数
int main(int argc, char *argv[])
{

//指针数组，它是数组，每个元素都是指针
char *a[] = { "aaaaaaa", "bbbbbbbbbb", "ccccccc" };
int i = 0;

printf("argc = %d\n", argc);
for (i = 0; i < argc; i++)
{
printf("%s\n", argv[i]);
}
return 0;
}

    常用字符串应用模型

    1. strstr中的while和do-while模型
      利用strstr标准库函数找出一个字符串中substr出现的个数。

    a) while模型

    #include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(void)
{
char *p = "11abcd111122abcd333abcd3322abcd3333322qqq";
int n = 0;

while ((p = strstr(p, "abcd")) != NULL)
{
//能进来，肯定有匹配的子串
//重新设置起点位置
p = p + strlen("abcd");
n++;

if (*p == 0) //如果到结束符
{
break;
}

}

printf("n = %d\n", n);

return 0;
}

    b) do-while模型

    #include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(void)
{
char *p = "11abcd111122abcd333abcd3322abcd3333322qqq";
int n = 0;

do
{
p = strstr(p, "abcd");
if (p != NULL)
{
n++; //累计个数

//重新设置查找的起点
p = p + strlen("abcd");

}
else //如果没有匹配的字符串，跳出循环
{
break;
}
} while (*p != 0); //如果没有到结尾

printf("n = %d\n", n);
return 0;
}
    1. 两头堵模型
      求非空字符串元素的个数：
    #include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>

int fun(char *p, int *n)
{
if (p == NULL || n == NULL)
{
return -1;
}

int begin = 0;
int end = strlen(p) - 1;

//从左边开始
//如果当前字符为空，而且没有结束
while (p[begin] == ' ' && p[begin] != 0)
{
begin++; //位置从右移动一位
}

//从右往左移动
while (p[end] == ' ' && end > 0)
{
end--; //往左移动
}

if (end == 0)
{
return -2;
}

//非空元素个数
*n = end - begin + 1;

return 0;
}

int main(void)
{
char *p = "      abcddsgadsgefg      ";
int ret = 0;
int n = 0;

ret = fun(p, &n);
if (ret != 0)
{
return ret;
}
printf("非空字符串元素个数：%d\n", n);

return 0;
}
    1. 字符串反转模型(逆置)
    #include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int inverse(char *p)
{
if (p == NULL)
{
return -1;
}
char *str = p;
int begin = 0;
int end = strlen(str) - 1;
char tmp;

while (begin < end)
{
//交换元素
tmp = str[begin];
str[begin] = str[end];
str[end] = tmp;

begin++;  //往右移动位置
end--;	    //往左移动位置
}

return 0;
}

int main(void)
{
//char *str = "abcdefg"; //文件常量区，内容不允许修改
char str[] = "abcdef";

int ret = inverse(str);
if (ret != 0)
{
return ret;
}

printf("str ========== %s\n", str);
return 0;
}

    指针小结

    定义 说明
    int i 定义整形变量
    int *p 定义一个指向int的指针变量
    int a[10] 定义一个有10个元素的数组，每个元素类型为int
    int *p[10] 定义一个有10个元素的数组，每个元素类型为int*
    int func() 定义一个函数，返回值为int型
    int *func() 定义一个函数，返回值为int *型
    int **p 定义一个指向int的指针的指针，二级指针
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