第七章 指针
7.1 概述
7.1.1 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
7.1.2 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
7.1.3 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
在这里插入图片描述
7.1.4 指针和指针变量
- 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。
在这里插入图片描述
7.2 指针基础知识
7.2.1 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, %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;
}
注意：&可以取得一个变量在内存中的地址。但是，不能取寄存器变量，因为寄存器变量不在内存里，而在CPU里面，所以是没有地址的。
7.2.2 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);
7.2.3 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)
int *p1;
int **p2;
char *p3;
char **p4;
printf("sizeof(p1) = %d\n", sizeof(p1));
printf("sizeof(p2) = %d\n", sizeof(p2));
printf("sizeof(p3) = %d\n", sizeof(p3));
printf("sizeof(p4) = %d\n", sizeof(p4));
printf("sizeof(double *) = %d\n", sizeof(double *));
7.2.4 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)
7.2.5万能指针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);
7.2.6 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
7.3 指针和数组
7.3.1 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
7.3.2 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;
}
7.3.3 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;
}
2.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;
}
7.3.4 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;
}
7.4 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，但考试会考。
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
7.5 指针和函数
7.5.1 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;
}
7.5.2 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;
}
7.5.3 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;
}
7.6 指针和字符串
7.6.1 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;
}
7.6.2 字符指针做函数参数
#include <stdio.h>
void mystrcat(char *dest, const char *src)
{
int len1 = 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;
}
7.6.3 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;
}
7.6.4 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;
}
7.6.5 项目开发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;
}
2.两头堵模型
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;
}
3.字符串反转模型(逆置)
在这里插入图片描述
#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;
}
7.7 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 |
