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C语言基础-05-指针

Corwien
 Corwien
发布于 2016/03/15 18:06
字数 3036
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指针是C语言中非常重要的数据类型,如果你说C语言中除了指针,其他你都学得很好,那你干脆说没学过C语言。究竟什么是指针呢?我们先来看一个概念。

直接引用

1. 回想一下,之前我们是如何更改某个变量的值?

我们之前是通过变量名来直接引用变量,然后进行赋值:

char a;
a = 10;


2. 看上去是很简单,其实程序内部是怎么操作的呢?

其实,程序对变量的读写操作,实际上是对变量所在的存储空间进行写入或取出数据。就上面的代码而言,系统会自动将变量名a转换为变量的存储地址,根据地址找到变量a的存储空间,然后再将数据10以2进制的形式放入变量a的存储空间中。


3. 通过变量名引用变量,由系统自动完成变量名和其存储地址之间的转换,称为变量的"直接引用"方式


一、什么是指针?

1.我们已经知道,"直接引用"是直接通过变量名来读写变量

2.C语言中还有一种"间接引用"的方式(以变量a为例):首先将变量a的地址存放在另一个变量中,比如存放在变量b中,然后通过变量b来间接引用变量a,间接读写变量a的值。这就是"间接引用"。

如果程序通过"间接引用"的方式来修改a的值,可以这样做:先根据 变量名b 获取 变量b 的地址ffc2,取出变量b中存储的内容ffc1,也就是变量a的地址,再根据变量a的地址ffc1找到a的存储空间,然后修改里面的数据。

3.总结一句:用来存放变量地址的变量,就称为"指针变量"。在上面的情况下,变量b就是个"指针变量",我们可以说指针变量b指向变量a。

二、指针的定义

一般形式:类名标识符  *指针变量名;

int *p;
float *q;
  • "*"是一个说明符,用来说明这个变量是个指针变量,是不能省略的,但它不属于变量名的一部分

  • 前面的类型标识符表示指针变量所指向的变量的类型,而且只能指向这种类型的变量

三、指针的初始化

1.先定义后初始化

// 定义int类型的变量a
int a = 10;

// 定义一个指针变量p
int *p;

// 将变量a的地址赋值给指针变量p,所以指针变量p指向变量a
p = &a;

 注意第8行,赋值给p的是变量a的地址&a

2.在定义的同时初始化

// 定义int类型的变量
int a = 10;

// 定义一个指针变量p
// 并将变量a的地址赋值给指针变量p,所以指针变量p指向变量a
int *p = &a;


3.初始化的注意

指针变量是用来存放变量地址的,不要给它随意赋值一个常数。下面的写法是错误

int *p; 
p = 200; // 这是错误的

四、指针运算符

1.给指针指向的变量赋值

char a = 10;
printf("修改前,a的值:%d\n", a);

// 指针变量p指向变量a
char *p = &a;

// 通过指针变量p间接修改变量a的值
*p = 9;

printf("修改后,a的值:%d", a);

当程序刚执行完第5行代码时,内存中大概的分布情况是这样的

,a值是10,p值就是变量a的地址ffc3。

注意下第5、第8行,都有个"*",它们的含义是不一样的:

(1) 第5行的"*"只是用来说明p是个指针变量

(2) 第8行的"*"是一个指针运算符,这里的*p代表根据p值ffc3这个地址访问对应的存储空间,也就是变量a的存储空间,然后将右边的数值9写入到这个存储空间,相当于 a = 9;,于是内存中就变成这样了

输出结果为:,可以发现,我们通过变量p间接修改了变量a的值。

2.取出指针所指向变量的值

指针运算符除了可以赋值之外,还可以用于取值

char a = 10;
 
char *p;
p = &a;

char value = *p;
printf("取出a的值:%d", value);

输出结果:第6行的*p的意思是:根据p值(即变量a的地址)访问对应的存储空间,并取出存储的内容(即取出变量a的值),赋值给value

3.使用注意

在指针变量没有指向确定地址之前,不要对它所指的内容赋值。下面的写法是错误

int *p; 
*p = 10; //这是错误的

应该在指针变量指向一个确定的变量后再进行赋值。下面的写法才是正确

// 定义2个int型变量
int a = 6, b;

// 定义一个指向变量b的指针变量p
int *p;
p = &b;

// 将a的值赋值给变量b
*p = a;


五、指针的用途举例

1.例子1

前面我们通过指针变量p间接访问了变量a,在有些人看来,觉得指针变量好傻B,直接用变量名a访问变量a不就好了么,干嘛搞这么麻烦。别着急,接下来举个例子,让大家看看指针还能做什么事情。

现在有个要求:写一个函数swap,接收2个整型参数,功能是互换两个实参的值。

1> 如果没学过指针,你可能会这样写

void swap(char v1, char v2) {
    printf("更换前:v1=%d, v2=%d\n", v1, v2);
    
    // 定义一个中间变量
    char temp;
    
    // 交换v1和v2的值
    temp = v1;
    v1 = v2;
    v2 = temp;
    
    printf("更换后:v1=%d, v2=%d\n", v1, v2);
}

int main()
{
    char a = 10, b = 9;
    printf("更换前:a=%d, b=%d\n", a, b);
    
    swap(a, b);
    
    printf("更换后:a=%d, b=%d", a, b);
    return 0;
}

输出结果:,虽然v1和v2的值被交换了,但是变量a和b的值根本就没有换过来。因为基本数据类型作为函数实参时,只是纯粹地将值传递给形参,形参的改变并不影响实参。

我们可以简要分析一下这个过程:

* 在第20行中,将变量a、b的值分别传递给了swap函数的两个形参v1、v2

* 在第8行中,将v1的值赋值给了temp

* 在第9行中,将v2的值赋值给了v1

* 在第10行中,将temp的值赋值给了v2

就这样,v1和v2的值被交换了,但是a和b的值一直都没有改变

2> 如果学了指针,就应该这样写

void swap(char *v1, char *v2) {
    // 中间变量
    char temp;
    
    // 取出v1指向的变量的值
    temp = *v1;
    
    // 取出v2指向的变量的值,然后赋值给v1指向的变量
    *v1 = *v2;
    
    // 赋值给v2指向的变量
    *v2 = temp;
}

int main()
{
    char a = 10, b = 9;
    printf("更换前:a=%d, b=%d\n", a, b);
    
    swap(&a, &b);
    
    printf("更换后:a=%d, b=%d", a, b);
    return 0;
}


先看看输出结果:,变量a和b的值终于换过来了。

解释一下:

(在16位编译器环境下,一个指针变量占用2个字节)

* 先注意第20行,传递是变量的地址。因此swap函数的形参v1指向了变量a,v2指向了变量b

* 第6行代码是取出v1指向的变量的值,也就是变量a的值:10,然后赋值给变量temp

* 第9行代码是取出v2指向的变量(变量b)的值,然后赋值给v1指向的变量(变量a)

* 第12行代码是将temp变量的值赋值给v2指向的变量(变量b)

相信你已经感受到指针的强大了,如果没有指针,在一个函数的内部根本改变不了外部的实参。

2.例子2

接下来再举一个指针的实用例子。默认情况下,一个函数只能有一个返回值,有了指针,我们可以实现函数有"多返回值"。

现在有个要求:写一个函数sumAndMinus,可以同时计算2个整型的和与差,函数执行完毕后,返回和与差(注意了,这里要返回2个值)

// 计算2个整型的和与差
int sumAndMinus(int v1, int v2, int *minus) {
    // 计算差,并赋值给指针指向的变量
    *minus = v1 - v2;
    
    // 计算和,并返回和
    return v1 + v2;
}

int main()
{
    // 定义2个int型变量
    int a = 6, b = 2;

    // 定义2个变量来分别接收和与差
    int sum, minus;

    // 调用函数
    sum = sumAndMinus(a, b, &minus);
    
    // 打印和
    printf("%d+%d=%d\n", a, b, sum);
    
    // 打印差
    printf("%d-%d=%d\n", a, b, minus);
    return 0;
}

输出结果:,和与差都由同一个函数计算并返回出来。和是函数的直接返回值,差是通过函数的第3个指针参数间接返回。

因此有了指针,我们可以让函数有"无限个"返回值。

六、关于指针的疑问

刚学完指针,都可能有一大堆的疑惑,这里我列出几个常见的疑惑吧。

1.一个指针变量占用多少个字节的内存空间?占用的空间是否会跟随所指向变量的类型而改变?

在同一种编译器环境下,一个指针变量所占用的内存空间是固定的。比如,在16位编译器环境下,任何一个指针变量都只占用2个字节,并不会随所指向变量的类型而改变。

 

2.既然每个指针变量所占用的内存空间是一样的,而且存储的都是地址,为何指针变量还要分类型?而且只能指向一种类型的变量?比如指向int类型的指针、指向char类型的指针。

其实,我觉得这个问题跟"数组为什么要分类型"是一样的。

* 看下面的代码,利用指针p读取变量c的值

int i = 2;
char c = 1;

// 定义一个指向char类型的指针
char *p = &c;

// 取出
printf("%d", *p);

这个输出结果应该难不倒大家:,是可以成功读取的。

如果我改一下第5行的代码,用一个本应该指向int类型变量的指针p,指向char类型的变量c

int *p = &c;

我们再来看一下输出:c的原值是1,现在取出来却是513,怎么回事呢?这个要根据内存来分析

根据变量的定义顺序,这些变量在内存中大致如下图排布:

其中,指针变量p和int类型变量i各占2个字节,char类型的c占一个字节,p指向c,因此p值就是c的地址

1> 最初的时候,我们用char *p指向变量c。当利用*p来获取变量c的值时,由于指针p知道变量c是char类型的,所以会从ffc3这个地址开始读取1个字节的数据:0000 0001,转为10进制就是1

2> 后来,我们用int *p指向变量c。当利用*p获取变量c的值时,由于指针p认为变量c是int类型的,所以会从ffc3这个地址开始读取2个字节的数据:0000 0010 0000 0001,转为10进制就是513

可见,给指针分类是多么重要的一件事,而且一种指针最好只指向一种类型的变量,那是最安全的。


注:本文转自M了个J的博客。


本文转载自:http://www.cnblogs.com/mjios/archive/2013/03/16/2963645.html

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