一文轻松拿捏C语言的指针的基础使用

一文轻松拿捏C语言的指针的基础使用

C语言中的指针是一个既重要又难理解的概念。本文将从内存访问方式入手，深入浅出地讲解指针的定义、应用场景及运算规则，帮助读者掌握这一C语言的核心概念。

0.前言

计算机中程序的运行都是在内存中进行的，变量也是在内存中分配的空间，且不同类型的变量占用不同大小的空间。那么如何访问内存中变量存储的数据呢？有两种方式：直接访问和间接访问。

直接访问，直接使用变量名进行的访问，以前的程序中都是采用这种方式。

间接访问，通过指针来实现。

1.指针

指针是 C 语言最重要、最难理解的概念之一，也是C语言的精髓。要想掌握C语言就需要深入地了解指针。

那么指针究竟是什么呢？来，先看看内存：

为了能够有效地访问到内存的每个单元（即一个字节），就给内存单元进行了编号，这些编号被称为该内存单元的地址。

因为每个内存单元都有地址，所以变量存储的数据也是有地址的。

比如：int num = 5;

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，将地址形象化地称为“指针”。即：

• 变量：命名的内存空间，用于存放各种类型的数据。
• 变量名：变量名是给内存空间取的一个容易记忆的名字。
• 变量值：在变量单元中存放的数据值。
• 变量的地址：变量所使用的内存空间的地址，即指针。
• 指针变量：一个变量专门用来存放另一变量在内存中数据的地址（即指针），则它称为“指针变量”。我们可以通过访问指针变量达到访问内存中另一个变量数据的目的。（有时为了阐述方便，将指针变量直接说成指针。）

上图中，地址0x00000001是变量 i 的指针，i_pointer就是一个指针变量。

体会：指针就是内存地址，使用指针访问变量，就是直接对内存地址中的数据进行操作。

2.指针变量定义

一般格式：

数据类型 *指针变量名 [=初始地址值];

• 数据类型是指针变量所指向变量数据类型。可以是int、char、float等基本类型，也可以是数组等构造类型。
• *字符用于告知系统这里定义的是一个指针变量，通常跟在类型关键字的后面。比如，char表示一个指向字符的指针，float表示一个指向float类型的值的指针。此外，还有指向数组的指针、指向结构体的指针。

举例1：

int *p;  //读作：指向int的指针”或简称“int指针”

这是一个指针变量，用于存储int型的整数在内存空间中数据的地址。

变形写法：

注意：

1. 指针变量的名字是p，不是*p。
2. 指针变量中只能存放地址，不要将一个整数（或任何其它非地址类型的数据）赋给一个指针变量。

3.指针的应用场景

场景1：使用指针访问变量或数组的元素。

场景2：应用在数据结构中。比如：

4.指针的运算

指针作为一种特殊的数据类型可以参与运算，但与其他数据类型不同的是，指针的运算都是针对内存中的地址来实现的。

取址运算符：&

取址运算符，使用“&”符号来表示。作用：取出指定变量在内存中的地址，其语法格式如下：

&变量

举例1：

int num = 10;
printf("num = %d\n", num); // 输出变量的值。 num = 10
printf("&num = %p\n", &num); // 输出变量的内存地址。&num = 00000050593ffbbc

说明：

1. 在输出取址运算获得的地址时，需要使用“%p”作为格式输出符。
2. 这里num的4个字节，每个字节都有地址，取出的是第一个字节的地址（较小的地址）。

指针变量的赋值

1. 指针变量中只能存放地址（指针），不要将一个整数（或任何其它非地址类型的数据）赋给一个指针变量。
2. C语言中的地址包括位置信息(内存编号，或称纯地址)和它所指向的数据的类型信息，即它是“带类型的地址”。

所以，一个指针变量只能指向同一个类型的变量，不能抛开类型随意赋值。

• char*类型的指针是为了存放char类型变量的地址。
• short*类型的指针是为了存放short类型变量的地址。
• int*类型的指针是为了存放int类型变量的地址。

3. 在没有对指针变量赋值时，指针变量的值是不确定的，可能系统会分配一个未知的地址，此时使用此指针变量可能会导致不可预料的后果甚至是系统崩溃。

为了避免这个问题，通常给指针变量赋初始值为0(或NULL)，并把值为0的指针变量称为空指针变量。

通过指针变量修改指向的内存中的数据

int main() {
    int num = 10, *ptr;
    ptr = #
    printf("%d\n",num);
    scanf("%d", ptr); //等价于scanf("%d", &num);
    printf("%d\n",num);
    return 0;
}

取值运算符

在C语言中针对指针运算还提供了一个取值运算符，使用“”符号表示。其*作用与&相反，根据一个给定的内存地址取出该地址对应变量的值。也称为解引用符号。

其格式如下：

*指针表达式

其中，“*”不同于定义指针变量的符号，这里是运算符。

“指针表达式”用于得到一个内存地址，与“*”结合以获得该内存地址对应变量的值。

举例1：

int main() {
    int a = 2024;
    int *p;
    p = &a;
    printf("%p\n",&a); //0000005cc43ff6d4
    printf("%p\n",p);  //0000005cc43ff6d4
    printf("%d\n", *p); //2024
    return 0;
}

其实，指针的运算还有很多，比如与整数的加减、自增自减等等，这里就不再一一叙说啦

好啦，关于指针就先说到这里，希望每天都可以学习一个知识点！