【C语言】路漫漫其修远兮，深入[指针]正当下

2024-06-04 7360阅读

一. 指针初步

1.概念定义

2.基本运算符

• 取地址操作符（&）

• 解引⽤操作符（*）

3.指针变量的⼤⼩

二. 指针运算

1.指针+- 整数

2.指针 - 指针

3.指针的关系运算

三. 野指针

1.野指针成因

• 指针未初始化

• 指针越界访问

• 指针指向的空间释放

2.如何规避野指针

• 指针初始化

• 小心指针越界

• 指针变量不再使⽤时，及时置NULL，指针使⽤之前检查有效性

• 避免返回局部变量的地址

四. assert断言

1.assert基本概念

2.assert启动关闭

五. 指针的传值调用与传址调用

1.传值调用

2.传址调用

六. 数组 + 指针（深入解析）

1. 数组名的理解

注：对于“[ ]”来说，只是一个操作符，比如arr[i]即*（arr+i）

• main函数中将arr作为参数传到函数，传的只是arr的首元素地址。

2. 使⽤指针访问数组

3. ⼀维数组传参的本质

4. 冒泡排序

• 代码实现

5. ⼆级指针

6. 指针数组

7. 指针数组模拟⼆维数组

8. const引入

• const定义

• const语法

七. 一系列的指针变量

1. 字符指针变量

2. 数组指针变量

1. 数组指针概念

2. 数组指针初始化

3. ⼆维数组传参的本质

4. 函数指针变量

1. 函数指针变量

2. typedef 关键字

5. 函数指针数组

6. 转移表

• 举例：计算器的⼀般实现：

• 使⽤函数指针数组的实现：

八. qsort函数深入解析

1. qsort定义

2. qsort排序

3. qsort模拟实现

九. sizeof与strlen

• sizeof

• strlen

• 两者比较

一. 指针初步

1.概念定义

地址：我们在内存中开辟空间时，为了方便后续访问，每个数据有确切的地址。

指针：指向数据的地址，并将其地址储存在指针变量中。

2.基本运算符

• 取地址操作符（&）

%p是用于打印地址的格式。

• 解引⽤操作符（*）

*pa解引用a的数据。

3.指针变量的⼤⼩

#include 
//指针变量的⼤⼩取决于地址的⼤⼩
//32位平台下地址是32个bit位（即4个字节）
//64位平台下地址是64个bit位（即8个字节）
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。 • 指针变量的⼤⼩与类型⽆关，只要是指针类型的变量，在相同的平台下，⼤⼩都是相同。

二. 指针运算

1.指针+- 整数

数组在内存中是连续存放的，随着数组下标的增长，地址由高到低变化。

 #include 
 int main()
 {
 int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
 int *p = &arr[0];
 int i = 0;
 int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
 for(i=0; i>  
#define NDEBUG
# include 
int main()
{
	int var= 8;
	assert (var==1);
	system("pause");
	return 0;
} 
 
五. 指针的传值调用与传址调用  
 
 
例如：写⼀个函数，交换两个整型变量的值，分别采用传值调用与传址调用这两种方法 
 
1.传值调用 
#include 
void Swap1(int x, int y)
{
 int tmp = x;
 x = y;
 y = tmp;
}
int main()
{
 int a = 0;
 int b = 0;
 scanf("%d %d", &a, &b);
 printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
 Swap1(a, b);
 printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);
 return 0;
} 
  
 
 显然，在这里，传值调用并没有将a，b的值进行交换。 
 
2.传址调用 
#include 
void Swap2(int*px, int*py)
{
 int tmp = 0;
 tmp = *px;
 *px = *py;
 *py = tmp;
}
int main()
{
 int a = 0;
 int b = 0;
 scanf("%d %d", &a, &b);
 printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
 Swap2(&a, &b);
 printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);
 return 0;
} 
 
 
 
          实参传递给形参的时候，形参会单独创建⼀份临时空间来接收实参，对形参的修改不影响实参。顾名思义， 
  形参是实参的一份临时拷贝。 
  
 
 如果要发生交换的效果，形参就应该接收main函数中的实参的地址所以…… 
 
 
         因此我们可以在main函数中将a和b的地址（通过指针变量）传递给Swap函数，Swap 函数⾥边通过地址间接的操作main函数中的a和b，并达到交换的效果就好了。 
  
 
六. 数组 + 指针（深入解析） 
      1. 数组名的理解 
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int *p = &arr[0];
 
 
              sizeof（数组名）：表示整个数组，计算的是整个数组的大小，单位是字节。 
  
              &数组名：也表示整个数组，取出的是整个数组的地址。 
 
#include 
int main()
{
 int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
 printf("&arr[0] = %p\n", &arr[0]);
 printf("arr = %p\n", arr);
 return 0;
} 
  
 
  &arr[0]即首元素地址，arr（数组名），在debug x86环境下，两地址相同。 
 
 
 注：对于“[ ]”来说，只是一个操作符，比如arr[i]即*（arr+i） 
         因此，可以换成*（i+arr），加法的交换律。  
   •    arr[ i ] == *（p+i）== *（arr）+i  
   •    main函数中将arr作为参数传到函数，传的只是arr的首元素地址。 
 
      2. 使⽤指针访问数组 
#include 
int main()
{
 int arr[10] = {0};
 //输⼊
 int i = 0;
 int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
 //输⼊
 int* p = arr;
 for(i=0; i{1,2,3,4,5}, {2,3,4,5,6},{3,4,5,6,7}};
 test(arr, 3, 5);
 return 0;
}blockquote 
 
   ⼆维数组其实可以看做是每个元素是⼀维数组的数组，也就是⼆维 
  
 
   数组的每个元素是⼀个⼀维数组。那么⼆维数组的⾸元素就是第⼀⾏，是个⼀维数组。 
  
/blockquote 
p img  src="https://img-blog.csdnimg.cn/direct/50a1a81df50246c686d4a4f77f6b89c6.png" //p 
blockquote 
 
          第⼀⾏的⼀维数组的类型就是 int [5] ，所以第⼀⾏的地址的类型就是数组指针类型 int(*)[5] 。那就意味着⼆维数组传参本质上也是传递了地址，传递的是第⼀⾏这个⼀维数组的地址。tips：⼆维数组传参，形参的部分可以写成数组，也可以写成指针形式。 
  
/blockquote 
 
h3 id="%C2%A0%20%C2%A0%20%C2%A0%204.%20%E5%87%BD%E6%95%B0%E6%8C%87%E9%92%88%E5%8F%98%E9%87%8F"      4. 函数指针变量/h3 
h4 id="%C2%A0%20%C2%A0%20%C2%A0%20%C2%A0%20%C2%A0%20%C2%A0%201.%20%E5%87%BD%E6%95%B0%E6%8C%87%E9%92%88%E5%8F%98%E9%87%8F"            1. 函数指针变量/h4 
p                       • 创建函数指针变量/p 
pre class="brush:python;toolbar:false"#include stdio.h
void test()
{
 printf("hehe\n");
}
int main()
{
 printf("test: %p\n", test);
 printf("&test: %p\n", &test);
 return 0;
}
//输出结果如下：
test: 005913CA
&test: 005913CA/pre 
blockquote 
 
   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。 
  
/blockquote 
p         • 使用函数指针变量 /p 
blockquote 
 
   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： 
  
/blockquote 
pre class="brush:python;toolbar:false"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/pre 
p        • 解析函数指针变量 /p 
pre class="brush:python;toolbar:false"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) /pre 
h4 id="2.%20typedef%20%E5%85%B3%E9%94%AE%E5%AD%97"2. typedef 关键字/h4 
 
blockquote 
 
          typedef 是⽤来类型重命名的，可以将复杂的类型，简单化。 
  
/blockquote 
pre class="brush:python;toolbar:false"//⽐如，你觉得 unsigned int 写起来不⽅便，如果能写成 uint 就⽅便多了，那么我们可以使⽤：
typedef unsigned int uint;
//将unsigned int 重命名为uint
//如果是指针类型，能否重命名呢？其实也是可以的，⽐如，将 int* 重命名为 ptr_t ,这样写：
typedef int* ptr_t;
//但是对于数组指针和函数指针稍微有点区别：
//⽐如我们有数组指针类型 int(*)[5] ,需要重命名为 parr_t ，那可以这样写：
typedef int(*parr_t)[5]; //新的类型名必须在*的右边
//函数指针类型的重命名也是⼀样的，⽐如，将 void(*)(int) 类型重命名为 pf_t ,就可以这样写：
typedef void(*pfun_t)(int);//新的类型名必须在*的右边
//那么要简化代码2，可以这样写：
typedef void(*pfun_t)(int);
pfun_t signal(int, pfun_t);/pre 
h3 id="%C2%A0%20%C2%A0%20%C2%A0%205.%20%E5%87%BD%E6%95%B0%E6%8C%87%E9%92%88%E6%95%B0%E7%BB%84"      5. 函数指针数组/h3 
blockquote 
  
 
   数组是⼀个存放相同类型数据的存储空间，我们已经学习了指针数组， ⽐如： 
  
/blockquote 
pre class="brush:python;toolbar:false"int *arr[10];
//数组的每个元素是int*
/pre 
blockquote 
 p 把函数的地址存到⼀个数组中，这个数组就叫函数指针数组，那函数指针的数组如何定义呢？/p 
/blockquote 
pre class="brush:python;toolbar:false"int (*parr1[3])();
int *parr2[3]();
int (*)() parr3[3];/pre 
blockquote 
 
   答案是：parr1 
  
 
   parr1 先和 [] 结合，说明 parr1是数组，数组的内容是什么呢？ 
  
 
   是 int (*)() 类型的函数指针 
  
/blockquote 
 
h3 id="%C2%A0%20%C2%A0%20%C2%A0%206.%20%E8%BD%AC%E7%A7%BB%E8%A1%A8"      6. 转移表/h3 
blockquote 
 p函数指针数组的⽤途：转移表 /p 
/blockquote 
h4 id="%E2%80%A2%C2%A0%E4%B8%BE%E4%BE%8B%EF%BC%9A%E8%AE%A1%E7%AE%97%E5%99%A8%E7%9A%84%E2%BC%80%E8%88%AC%E5%AE%9E%E7%8E%B0%EF%BC%9A"• 举例：计算器的⼀般实现：/h4 
pre class="brush:python;toolbar:false"#include stdio.h
int add(int a, int b)
{
 return a + b;
}
int sub(int a, int b)
{
 return a - b;
}
int mul(int a, int b)
{
 return a * b;
}
int div(int a, int b)
{
 return a / b;
}
int main()
{
 int x, y;
 int input = 1;
 int ret = 0;
 do
 {
 printf("*************************\n");
 printf(" 1:add 2:sub \n");
 printf(" 3:mul 4:div \n");
 printf(" 0:exit \n");
 printf("*************************\n");
 printf("请选择：");
 scanf("%d", &input);
 switch (input)
 {
 case 1:
 printf("输⼊操作数：");
 scanf("%d %d", &x, &y);
 ret = add(x, y);
 printf("ret = %d\n", ret);
 break;
 case 2:
 printf("输⼊操作数：");
 scanf("%d %d", &x, &y);
 ret = sub(x, y);
 printf("ret = %d\n", ret);
 break;
 case 3:
 printf("输⼊操作数：");
 scanf("%d %d", &x, &y);
 ret = mul(x, y);
 printf("ret = %d\n", ret);
 break;
 case 4:
 printf("输⼊操作数：");
 scanf("%d %d", &x, &y);
 ret = div(x, y);
 printf("ret = %d\n", ret);
 break;
 case 0:
 printf("退出程序\n");
 break;
 default:
 printf("选择错误\n");
 break;
 }
 } while (input);
 return 0;
}/pre 
h4 id="%E2%80%A2%C2%A0%E4%BD%BF%E2%BD%A4%E5%87%BD%E6%95%B0%E6%8C%87%E9%92%88%E6%95%B0%E7%BB%84%E7%9A%84%E5%AE%9E%E7%8E%B0%EF%BC%9A%C2%A0"• 使⽤函数指针数组的实现： /h4 
pre class="brush:python;toolbar:false"#include stdio.h
int add(int a, int b)
{
 return a + b;
}
int sub(int a, int b)
{
 return a - b;
}
int mul(int a, int b)
{
 return a*b;
}
int div(int a, int b)
{
 return a / b;
}
int main()
{
 int x, y;
 int input = 1;
 int ret = 0;
 int(*p[5])(int x, int y) = { 0, add, sub, mul, div }; //转移表
 do
 {
 printf("*************************\n");
 printf(" 1:add 2:sub \n");
 printf(" 3:mul 4:div \n");
 printf(" 0:exit \n");
 printf("*************************\n");
 printf( "请选择：" );
 scanf("%d", &input);
 if ((input = 4 && input = 1))
 {
 printf( "输⼊操作数：" );
 scanf( "%d %d", &x, &y);
 ret = (*p[input])(x, y);
 printf( "ret = %d\n", ret);
 }
 else if(input == 0)
 {
 printf("退出计算器\n");
 }
 else
 {
 printf( "输⼊有误\n" ); 
 }
}while (input);
49 return 0;
 }/pre 
h2 id="%E5%85%AB.%20qsort%E5%87%BD%E6%95%B0%E6%B7%B1%E5%85%A5%E8%A7%A3%E6%9E%90"八. qsort函数深入解析/h2 
h3 id="1.%20qsort%E5%AE%9A%E4%B9%89"1. qsort定义/h3 
pimg  src="https://img-blog.csdnimg.cn/direct/1d77ccea21214a2e9a3d76e0876c6f08.png" //p 
h3 id="2.%20qsort%E6%8E%92%E5%BA%8F%C2%A0"2. qsort排序 /h3 
pre class="brush:python;toolbar:false"#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#includestdio.h
#includestring.h
struct Stu {
	char name[20];
	int age;
};
//比较两个字符串大小(按名字排序）
int cmp_stu_1(const void* e1, const void* e2) {
	return strcmp(((struct Stu*)e1)-name, ((struct Stu*)e2)-name);
	//strcmp返回值是小于0，等于0，大于0 。
	// 比较的是对应字符Ascall码大小 
}
//按照年龄大小进行比较（按年龄排序）
int cmp_stu_2(const void* p1, const void* p2) {
	return ((struct Stu*)p1)-age - ((struct Stu*)p2)-age;
}
void print_arr(struct Stu* s, int sz) {
	for (int i = 0; i  sizeof操作时在编译时，而表达式进行时在程序运行时进行操作 
 
 
 • strlen 
 
 
 主要关心‘/0‘，参数是地址 
 仅用于求字符串长度，计算“\0”之前字符的个数,当遇见'\0'时，结束。 
 
 
 strlen 是C语⾔库函数，功能是求字符串⻓度。函数原型如下：   
 
 size_t strlen ( const char * str ); 
 
       统计的是从 strlen 函数的参数 str 中这个地址开始向后， \0 之前字符串中字符的个数。 
 
   strlen 函数会⼀直向后 
  找  
  \0  
  字符，直到找到为⽌，所以可能存在越界查找。 
  
 
#include 
int main()
{
 char arr1[3] = {'a', 'b', 'c'};
 char arr2[] = "abc";
 printf("%d\n", strlen(arr1));
 printf("%d\n", strlen(arr2));
 
 printf("%d\n", sizeof(arr1));
 printf("%d\n", sizeof(arr2));
 return 0;
} 
 
 • 两者比较