C语言指针

小伙伴们应该都知道在C语言中指针是非常难学的，指针它经常与内存联系，指向存放数据的地址，这样据很容易使小伙伴们绕晕，下面我就来简单解析一下指针！

一、内存和地址

像我们学生一样，每个学生都拥有自己的宿舍号，每个宿舍就像内存一样像存放数据一样让我们住在里面，而宿舍就像指针一样能够指向我们在那个宿舍。

在计算机上也是一样的，计算机通过指针找到我们存放数据的地址

二、指针变量和地址

1.取地址操作符（&）

理解了内存和地址的关系，在C语言中创建变量其实就是向内存申请空间，比如：

从上面的例子中我们可以清晰地看到a在内存中是有一个地址拿来存放a的数据的，而&就是取出a地址的操作符。最后打印结果与我们内存监视地址一样

**2.指针变量和解引⽤操作符（*）**

1.指针变量

我们通过取地址操作符(&)拿到的地址是⼀个数值，比如上面的：010FFD9C，这个数值有时候也是需要存储起来，方便后期再使用的，那我们把这样的地址值存放在哪里呢？答案是：指针变量中。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int* pa = &a;//取出a的地址并存储到指针变量pa中
	return 0;
}

指针变量也是⼀种变量，这种变量就是⽤来存放地址的，存放在指针变量中的值都会理解为地址。

2.拆解指针类型

我们看到pa的类型是 int* ，我们该如何理解指针的类型呢？

int a = 10;
int * pa = &a;

这里pa左边写的是 int* ， * 是在说明pa是指针变量，而前面的 int 是在说明pa指向的是整型(int) 类型的对象。如果我们要写char类型就可以写成：

char a =s;
char*pc=&a

3.解引用操作符

解引用操作符就是将存储的指针变量里面的数据进行修改，改变所存储的数据

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 100;
	int* pa = &a;
	*pa = 0;
	return 0;
}

*pa 的意思就是通过pa中存放的地址，找到指向的空间， *pa其实就是a变量了；所以*pa = 0，这个操作符是把a改成了0.

3.指针变量的大小

32位机器假设有32根地址总线，每根地址线出来的电信号转换成数字信号后是1或者0，那我们把32根地址线产生的二进制序列当做一个地址，那么一个地址就是32个bit位，需要4 个字节才能存储。如果指针变量是用来存放地址的，那么指针变的大小就得是4个字节的空间才可以。同理64位机器，假设有64根地址线，一个地址就是64个二进制位组成的二进制序列，存储起来就需要 8个字节的空间，指针变的大小就是8个字节。

#include <stdio.h>
int main()
{
 printf("%zd\n", sizeof(char *));
 printf("%zd\n", sizeof(short *));
 printf("%zd\n", sizeof(int *));
 printf("%zd\n", sizeof(double *));
 return 0;
}

32位平台下地址是32个bit位，指针变量大小是4个字节
64位平台下地址是64个bit位，指针变量大小是8个字节
注意指针变量的大小和类型是无关的，只要指针类型的变量，在相同的平台下，大小都是相同的。

三、指针变量类型的意义

//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int n = 0x11223344;
	int* pi = &n;
	*pi = 0;
	printf("%p", *pi);
	return 0;
}
// 代码2
#include <stdio.h>
int main()
{
	int n = 0x11223344;
	char* pc = (char*)&n;
	*pc = 0;
	return 0;
}

调试我们可以看到，代码1会将n的4个字节全部改为0，但是代码2只是将n的第一个字节改为0。

结论：指针的类型决定了，对指针解引⽤的时候有多大的权限（一次能操作级个字节）。比如： char* 的指针解引⽤就只能访问一个字节，而int* 的指针的解引用就能访问四个字节。

#include <stdio.h>
int main()
{
 int n = 10;
 char *pc = (char*)&n;
 int *pi = &n;
 
 printf("%p\n", &n);
 printf("%p\n", pc);
 printf("%p\n", pc+1);
 printf("%p\n", pi);
 printf("%p\n", pi+1);
 return 0;
}

我们可以看出， char* 类型的指针变量+1跳过1个字节， int* 类型的指针变量+1跳过了4个字节。这就是指针变量的类型差异带来的变化。

**void* 指针（了解）**

在指针类型中有⼀种特殊的类型是 void* 类型的，可以理解为无具体类型的指针（或者叫泛型指针），这种类型的指针可以用来接受任意类型地址。但是也有局限性， void* 类型的指针不能直接进行指针的+-整数和解引用的运算。

四、const修饰指针

变量是可以修改的，如果把变量的地址交给⼀个指针变量，通过指针变量的也可以修改这个变量。但是如果我们希望⼀个变量加上⼀些限制，不能被修改，怎么做呢？这就是const的作用。

#include <stdio.h>
int main()
{
 int m = 0;
 m = 20;//m是可以修改的
 const int n = 0;
 n = 20;//n是不能被修改的
 return 0;
}

上面代码中n是不能被修改的，其实n本质是变量，只不过被const修饰后，在语法上加了限制，只要我们在代码中对n就行修改，就不符合语法规则，就报错，致使没法直接修改n。

但是如果我们绕过n，使用n的地址，去修改n就能做到了，虽然这样做是在打破语法规则。

#include <stdio.h>
int main()
{
	const int n = 0;
	printf("n = %d\n", n);
	int* p = &n;
	*p = 20;
	printf("n = %d\n", n);
	return 0;
}

但是const也可以修饰指针变量

const如果放在*的左边，修饰的是指针指向的内容，保证指针指向的内容不能通过指针来改变。但是指针变量本⾝的内容可变。
const如果放在*的右边，修饰的是指针变量本⾝，保证了指针变量的内容不能修改，但是指针指向的内容，可以通过指针改变。

五、野指针

概念：野指针就是指针指向的位置是不可知的（随机的、不正确的、没有明确限制的）

1.野指针成因

指针未初始化，没赋初值
指针越界访问，比如数组
指针指向的空间释放，指向函数里面创建的临时变量等

当指针变量指向⼀块区域的时候，我们可以通过指针访问该区域，后期不再使⽤这个指针访问空间的时候，我们可以把该指针置为NULL。因为约定俗成的⼀个规则就是：只要是NULL指针就不去访问，同时使⽤指针之前可以判断指针是否为NULL。

六、二级指针

指针变量也是变量，是变量就有地址，那指针变量的地址就存放在二级指针中

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int* pa = &a;
	int** ppa = &pa;
	return 0;
}

*ppa 通过对ppa中的地址进⾏解引用，这样找到的是 pa ， *ppa 其实访问的就是 pa

同样的，像这样我们还能有三级指针等

七、指针数组

指针数组是指针还是数组？我们类比一下，整型数组，是存放整型的数组，字符数组是存放字符的数组。那指针数组呢？是存放指针的数组。

指针数组的每个元素都是⽤来存放地址（指针）的。

指针数组的每个元素是地址，⼜可以指向⼀块区域。

八、数组指针变量

1.数组指针变量是什么？

之前我们学习了指针数组，指针数组是⼀种数组，数组中存放的是地址（指针）。

数组指针变量是指针变量？还是数组？答案是：指针变量。

整形指针变量： int * pint; 存放的是整形变量的地址，能够指向整形数据的指针。
浮点型指针变量： float * pf; 存放浮点型变量的地址，能够指向浮点型数据的指针。

那数组指针变量应该是：存放的应该是数组的地址，能够指向数组的指针变量。

下⾯代码哪个是数组指针变量？

int *p1[10];
int (*p2)[10];

解释：p先和*结合，说明p是一个指针变量变量，然后指着指向的是一个大小为10个整型的数组。所以 p是一个指针，指向一个数组，叫数组指针。这⾥要注意：[]的优先级要高于*号的，所以必须加上（）来保证p先和*结合。

2.数组指针变量怎么初始化

数组指针变量是⽤来存放数组地址的，那怎么获得数组的地址呢？就是我们之前学习的 &数组名

int arr[10] = {0};

&arr;//得到的就是数组的地址

如果要存放个数组的地址，就得存放在数组指针变量中，如下：

int(*p)[10] = &arr;

我们调试也能看到 &arr 和 p 的类型是完全一致的。

九、函数指针变量

1.函数指针变量的创建

什么是函数指针变量呢？

函数指针变量应该是用来存放函数地址的，未来通过地址能够调用函数的。那么函数是否有地址呢？

#include <stdio.h>
void test()
{
 printf("hehe\n");
}
int main()
{
 printf("test: %p\n", test);
 printf("&test: %p\n", &test);
 return 0;
}

确实打印出来了地址，所以函数是有地址的，函数名就是函数的地址，当然也可以通过 &函数名的方式获得函数的地址。

如果我们要将函数的地址存放起来，就得创建函数指针变量咯，函数指针变量的写法其实和数组指针非常类似。如下：

void test()
{
 printf("hehe\n");
}
void (*pf1)() = &test;
void (*pf2)()= test;
int Add(int x, int y)
{
 return x+y;
}
int(*pf3)(int, int) = Add;
int(*pf3)(int x, int y) = &Add;//x和y写上或者省略都是可以的

函数指针类型解析：

int (*pf3) ( int x, int y )
| | ------------
| | |
| | pf3指向函数的参数类型和个数的交代
| 函数指针变量名
pf3指向函数的返回类型
int (*) ( int x, int y ) //pf3函数指针变量的类型

2.函数指针变量的使用

#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
 return x+y;
}
int main()
{
 int(*pf3)(int, int) = Add;
 
 printf("%d\n", (*pf3)(2, 3));
 printf("%d\n", pf3(3, 5));
 return 0;
}