提到指针,就要说说“内存之王”——数组,以及函数,和结构体(这个是最后学的,先普及一下)。

数组与指针

数组的优点在于能随意查勘其中某一元素,但要注意其空间上的“确定性”——长度固定(变长数组除外),以至无法随意增、删、改、查,这就需要指针了。
指针,顾名思义,指向符。
“万物皆对象”,有对象,就会有指针,“*”代表指针元素,如:

int * p;

p”是指针,“p”是指针变量;下一句 “万事可数组”,归类,一定程度上可便捷操作,但如果同一数组中多个元素相同,计算机又如何辨别?
用指针!指针指向元素的地址。如下:
C语言论述:指针
这一个个小格子就是一个个连续的
内存地址*,计算机的硬件指令非常依赖地址,数组表示法其实就是在变相地使用指针。
我们必须知道: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,因此:指针是程序数据在内存中的地址,而指针变量是用来保存这些地址的变量。
C语言论述:指针
再来看:

a[5]={0,1,2,3,4};

C语言论述:指针
学过数组的话,就知道:数组名(如a[5]中的a)就代表数组元素的首地址(或说:数组首元素的地址),而如果这样:

short * p;
p=a;
//或:short * p=&a[0];

就会出现:

C语言论述:指针
由上可知:在指针前面使用*运算符可得到该指针所指向对象的值。
来解释下:
int * p是设置一个short型的指针变量p,p=a即将此指针指向数组a[5]的首地址a[0],而&是(取)地址运算符。
再往下看,“p+1、p+2…”
???
对,指针也可以进行简单的运算,以上操作称为“位移”或“偏移”,即将指针p向后移动1位、2位。。。
上面实例输出:
C语言论述:指针
打印的是指针依次加1后的地址。注意,地址是十六进制的,因此dd比dc大1,但是思考一下,0x7fff5fbff8dc +1是否为0x7fff5fbff8de ?

系统中,地址按字节编址,short类型占2字节,double类型占8字节,在C中,指针加1指的是加一个存储单元,对数组而言,这意味着加一后地址是下一元素的地址,而非下一字节的地址。
如下图:
C语言论述:指针
由上可知:指针也可以设为float,int,double等类型的。

结构体和指针

结构体指针有特殊的语法: -> 符号
如果p是一个结构体指针,则可以使用 p ->【成员】 的方法访问结构体的成员

typedef struct
{
    char name[31];
    int age;
    float score;
}Student;

int main(void)
{
    Student stu = {"Bob" , 19, 98.0};
    Student*ps = &stu;

    ps->age = 20;
    ps->score = 99.0;
    printf("name:%s age:%d\n",ps->name,ps->age);
    return 0;
}

函数和指针

函数的参数和指针
C语言中,实参传递给形参,是按值传递的,也就是说,函数中的形参是实参的拷贝份,形参和实参只是在值上面一样,而不是同一个内存数据对象。这就意味着:这种数据传递是单向的,即从调用者传递给被调函数,而被调函数无法修改传递的参数达到回传的效果。

void change(int a)
{
    a++;      //在函数中改变的只是这个函数的局部变量a,而随着函数执行结束,a被销毁。age还是原来的age,纹丝不动。
}
int main(void)
{
    int age = 19;
    change(age);
    printf("age = %d\n",age);   // age = 19
    return 0;
}

有时候我们可以使用函数的返回值来回传数据,在简单的情况下是可以的,但是如果返回值有其它用途(例如返回函数的执行状态量),或者要回传的数据不止一个,返回值就解决不了了。

传递变量的指针可以轻松解决上述问题。

void change(int* pa)
{
    (*pa)++;   //因为传递的是age的地址,因此pa指向内存数据age。当在函数中对指针pa解地址时,
               //会直接去内存中找到age这个数据,然后把它增1。
}
int main(void)
{
    int age = 19;
    change(&age);
    printf("age = %d\n",age);   // age = 20
    return 0;
}

再来一个老生常谈的问题:交换元素的值

#include<stdio.h>
void swap_bad(int a,int b);
void swap_ok(int*pa,int*pb);
int main()
{
    int a = 5;
    int b = 3;
    swap_ok(&a,&b);      //OK
    return 0;
}
void swap_ok(int*pa,int*pb)
{
    int t;
    t=*pa;
    *pa=*pb;
    *pb=t;
}

有的时候,我们通过指针传递数据给函数不是为了在函数中改变他指向的对象,相反,我们防止这个目标数据被改变。传递指针只是为了避免拷贝大型数据。
考虑一个结构体类型Student。我们通过show函数输出Student变量的数据。

typedef struct
{
    char name[31];
    int age;
    float score;
}Student;

//打印Student变量信息
void show(const Student * ps)
{
    printf("name:%s , age:%d , score:%.2f\n",ps->name,ps->age,ps->score);   
}

我们只是在show函数中取读Student变量的信息,而不会去修改它,为了防止意外修改,我们使用了常量指针去约束。另外我们为什么要使用指针而不是直接传递Student变量呢?
从定义的结构看出,Student变量的大小至少是39个字节,那么通过函数直接传递变量,实参赋值数据给形参需要拷贝至少39个字节的数据,极不高效。而传递变量的指针却快很多,因为在同一个平台下,无论什么类型的指针大小都是固定的:X86指针4字节,X64指针8字节,远远比一个Student结构体变量小。

const和指针

const到底修饰谁?谁才是不变的?
我大致总结了一下,分享一下。
如果const 后面是一个类型,则跳过最近的原子类型,修饰后面的数据。(原子类型是不可再分割的类型,如int, short , char,以及typedef包装后的类型)
如果const后面就是一个数据,则直接修饰这个数据。

int main()
{
    int a = 1;
   
    int const *p1 = &a;        //const后面是*p1,实质是数据a,则修饰*p1,通过p1不能修改a的值
    const int*p2 =  &a;        //const后面是int类型,则跳过int ,修饰*p2, 效果同上

    int* const p3 = NULL;      //const后面是数据p3。也就是指针p3本身是const .

    const int* const p4 = &a;  // 通过p4不能改变a 的值,同时p4本身也是 const
    int const* const p5 = &a;  //效果同上

    return 0;

}
typedef int* pint_t;  //将 int* 类型 包装为 pint_t,则pint_t 现在是一个完整的原子类型

int main()
{
   
    int a  = 1;
    const pint_t p1 = &a;  //同样,const跳过类型pint_t,修饰p1,指针p1本身是const
    pint_t const p2 = &a;  //const 直接修饰p,同上
   
    return 0;

}

总结与提示

指针和引用这2个名词的区别:他们本质上来说是同样的东西。指针常用在C语言中,而引用,则用于诸如Java,C#等 在语言层面封装了对指针的直接操作的编程语言中。
千万不要解引用为初始化的指针,必须先用已分配的地址初始化它。例如:

int * p;   //未初始化的指针
*p=5;   //严重的错误

第2行的意思是把5储存在p指向的位置,但是p未被初始化,其值是一个随机值,所以不知道5将储存在何处。
可以用一个现有变量的地址初始化该指针,或者使用malloc()函数为指针先分配内存。
(关于此类函数,今后再一一介绍)

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