c语言指针详解

中联恒升线路板 · 发表于 2021-4-10 11:45:26

1.指针简介
   指针是C语言中广泛使用的一种数据类型。运用指针编程是C语言最主要的风格之一。利用指针变量可以表示各种数据结构; 能很方便地使用数组和字符串; 并能象汇编语言一样处理内存地址，从而编出精练而高效的程序。指针极大地丰富了C语言的功能。
   学习指针是学习C语言中最重要的一环，能否正确理解和使用指针是我们是否掌握C语言的一个标志。同时，指针也是C语言中最为困难的一部分，在学习中除了要正确理解基本概念，还必须要多编程，上机调试。只要作到这些，指针也是不难掌握的。
2.为什么需要指针?
指针解决了一些编程中基本的问题。
　　第一，指针的使用使得不同区域的代码可以轻易的共享内存数据。当然你也可以通过数据的复制达到相同的效果，但是这样往往效率不太好，因为诸如结构体等大型数据，占用的字节数多，复制很消耗性能。但使用指针就可以很好的避免这个问题，因为任何类型的指针占用的字节数都是一样的(根据平台不同，有4字节或者8字节或者其他可能)。
　　第二，指针使得一些复杂的链接性的数据结构的构建成为可能，比如链表，链式二叉树等等。
　　第三，有些操作必须使用指针。如操作申请的堆内存。还有：C语言中的一切函数调用中，值传递都是“按值传递”的，如果我们要在函数中修改被传递过来的对象，就必须通过这个对象的指针来完成。
3.指针是什么？    我们指知道：C语言中的数组是指一类类型，数组具体区分为 int 类型数组，double类型数组,char数组等等。同样指针这个概念也泛指一类数据类型，int指针类型，double指针类型，char指针类型等等。
通常，我们用int类型保存一些整型的数据，如 int num = 97 ，我们也会用char来存储字符： char ch = 'a'。
   我们也必须知道：任何程序数据载入内存后，在内存都有他们的地址，这就是指针。而为了保存一个数据在内存中的地址，我们就需要指针变量。
4、内存的数据
   内存的数据就是变量的值对应的二进制，一切都是二进制。97的二进制是 : 00000000 00000000 00000000 0110000 , 但使用的小端模式存储时，低位数据存放在低地址，所以图中画的时候是倒过来的。
5、内存数据的类型
   内存的数据类型决定了这个数据占用的字节数，以及计算机将如何解释这些字节。num的类型是int，因此将被解释为一个整数。
6、内存数据的名称
   内存的名称就是变量名。实质上，内存数据都是以地址来标识的，根本没有内存的名称这个说法，这只是高级语言提供的抽象机制，方便我们操作内存数据。而且在C语言中，并不是所有的内存数据都有名称，例如使用malloc申请的堆内存就没有。
7、内存数据的地址
   如果一个类型占用的字节数大于1，则其变量的地址就是地址值最小的那个字节的地址。因此num的地址是 0028FF40。内存的地址用于标识这个内存块。
8、内存数据的生命周期
   num是main函数中的局部变量，因此当main函数被启动时，它被分配于栈内存上，当main执行结束时，消亡。
   如果一个数据一直占用着他的内存，那么我们就说他是“活着的”，如果他占用的内存被回收了，则这个数据就“消亡了”。C语言中的程序数据会按照他们定义的位置，数据的种类，修饰的关键字等因素，决定他们的生命周期特性。实质上我们程序使用的内存会被逻辑上划分为：栈区，堆区，静态数据区，方法区。不同的区域的数据有不同的生命周期。
   无论以后计算机硬件如何发展，内存容量都是有限的，因此清楚理解程序中每一个程序数据的生命周期是非常重要的。
我会在以后的文章中再对C语言的内存管理做出介绍，敬请期待。
9、空指针
   指向空，或者说不指向任何东西。在C语言中，我们让指针变量赋值为NULL表示一个空指针，而C语言中，NULL实质是 ((void*)0) ，在C++中，NULL实质是0。
换种说法：任何程序数据都不会存储在地址为0的内存块中，它是被操作系统预留的内存块。
下面代码摘自 stdlib.h
#ifdef __cplusplus    #define NULL 0#else       #define NULL ((void *)0)#endif
10.void*类型指针
   由于void是空类型，因此void*类型的指针只保存了指针的值，而丢失了类型信息，我们不知道他指向的数据是什么类型的，只指定这个数据在内存中的起始地址，如果想要完整的提取指向的数据，程序员就必须对这个指针做出正确的类型转换，然后再解指针。因为，编译器不允许直接对void*类型的指针做解指针操作。
11.坏指针
   指针变量的值是NULL，或者未知的地址值，或者是当前应用程序不可访问的地址值，这样的指针就是坏指针，不能对他们做解指针操作，否则程序会出现运行时错误，导致程序意外终止。
   任何一个指针变量在做解地址操作前，都必须保证它指向的是有效的，可用的内存块，否则就会出错。坏指针是造成C语言Bug的最频繁的原因之一。
下面的代码就是错误的示例。
void opp(){    int*p = NULL;    *p = 10;    //Oops! 不能对NULL解地址}void foo(){    int*p;    *p = 10;    //Oops! 不能对一个未知的地址解地址}void bar(){    int*p = (int*)1000;    *p =10;    //Oops! 不能对一个可能不属于本程序的内存的地址的指针解地址