C语言指针详解（初级）

一、指针是什么

在计算机内存中，每一个内存单元都有其对应的地址，用以标识该单元。就如同小区的楼号、门牌号具体定位到每个户主一样，计算机通过这个地址来标识每一个内存单元。一个内存单元的大小是1个字节，里面可以存储数据，就如同房间里面住人一样。

而指针实际上就是一个内存单元的地址，但在大多数情况下，所说的指针指的是指针变量，指针变量存储指针（也就是内存单元的地址），这方面如同整形变量存储整数一样。

（下文的指针均指代指针变量）

        &这一 *** 作符可以取得某一变量的地址，由此可以将其存放到指针变量里，指针变量存储的是变量的起始地址

int main()
{
    int a = 0;     //在内存中开辟一个4字节大小的空间，存放数据0
    int* p = &a;   //取出变量a的地址，将其所占4字节的第一个字节存放至p中
}

二、指针的大小

不同机器上的指针大小不同，在32位机器上，指针大小为4字节；在64位机器上，指针大小为8字节。

前文中提到每个内存单元都有其对应的地址，对于32位机器来说，可以假设有32根地址线，在寻找内存单元的地址时，每根地址线产生高电压或低电压（对应二进制中1或0）

那么这32根地址线总计可以产生2^32个地址（全0到全1），以此对内存单元进行访问，而由于每个内存单元是1字节大小，所以其理论上其可访问4G的内存（实际是不可能的），这就是为什么32位系统至多支持4G内存的原因。

也就是说，在32位机器，地址是由32个0或1组成的二进制序列，1bit存储1个二进制数，所以需要32bit也就是4字节的空间来存放某一地址，因此32位机器上的指针大小为4字节。

同理，也就能说明64位机器上的指针是8字节。

三、指针类型 1、指针的类型

不同变量有不同的类型，如浮点型，整型，字符型等，与之相对，指针也具有不同的类型，但是无论何种类型的指针大小都是4或8字节

指针的定义方式是 type+*，（其中*的位置与type相邻还是与变量名相邻取决于个人喜好）

如以下三种，其中NULL是空指针，表示 "未分配" 或者 "尚未指向任何地方" 的指针

char* pc = NULL;

int* pi = NULL;

double* pd = NULL;

一般来说，type*与其所对应的变量类型相同，整型变量就是int*，浮点型变量就是float*或double*

2、不同指针类型的作用 步长

指针可以加或减一个整数，表示从其标识的地址向高地址或低地址移动多少步长，步长的大小取决于指针类型，如

//以下代码仅为说明指针步长，没有实际意义
int a = 0;
char ch = 'm';
int* pi = &a;
char* pc = &ch;
pi += 1;     //此时pi会从a的起始地址向高地址走4字节
pc += 1;     //此时pc会从ch的起始地址向高地址走1字节

整形指针一个步长是4字节，字符型指针一个步长是1字节，指针的步长与其所对应变量占内存空间大小一致。

解引用

指针的类型决定指针解引用时可以 *** 作几个字节，字节数仍与其所对应变量所占内存空间大小一致，如char*的指针解引用可以 *** 作1个字节，int*的指针解引用可以 *** 作4个字节。可以通过调试观察，如下图

 

 也就是说，当对一个指针解引用时，指针会对其标识的起始地址开始，一个步长的字节数中的内容进行修改。

三、野指针 野指针

野指针是说，指针的指向不可知，不知道其标识的地址或指向地址不正确

野指针成因

一般情况下会因为指针未初始化、指针越界访问、指针指向的空间释放，三种原因导致出现野指针

1、指针未初始化

这一点不同于一般变量，编译器不会为局部变量的指针赋值（指针作全局变量时一般会被赋值为空，即NULL），所以用户必须对局部变量指针初始化，在用户也不确定其指向时，可以赋值为NULL，即空指针

2、指针越界访问

#include 
int main()
{
    int arr[10] = {0};
    int *p = arr;
    int i = 0;
    for(i=0; i<=11; i++)
   {
        //当指针指向的范围超出数组arr的范围时，p就是野指针
        *(p++) = i;
   }
    return 0; }

3、指针指向内存空间释放

free函数不会将指针置空，若此时仍以此指针进行 *** 作，就是非法行为（空指针也不可以进行解引用 *** 作，只是一般对空指针解引用会直接报错，但是非法访问不一定报错）

#include

int main()
{
    //开辟一个可容纳4个整形大小的空间
    int* p = (int*)malloc(sizeof(int)*4);
    free(p); //系统收回用户开辟的空间
    *p = 0;  //非法行为，空间不属于用户，原则上不可修改
}

还有一种是函数返回局部变量的地址，由于局部变量已经销毁，指针就会成为野指针

#include

int* function()
{
    int a = 0;
    int* p = &a;
    return p;
}

int main()
{
    int* ptr = function();
    *ptr = 0; //此时a变量已经销毁，系统收回其空间，原则上不可修改
    
}

如何规避野指针

1、指针初始化

2、处理好边界条件，防止指针越界

3、free之后将指针置空

4、不能返回局部变量的地址

5、指针使用前检查有效性（是否为空，指向内存是否有效）

四、指针运算

1、指针+-整数，这一点在前文已经提及

2、指针-指针

这一运算必须保证二者是同一类型的指针，得到的结果是二者间相差的字节数除以步长，这个数字可正可负，也可能是0（指向同一地址），一般用于获取两个指针间的元素个数

//如求字符串长度时可用如下方法
int my_strlen(char *s)
{
     char *p = s;
     while(*p != '' )
         p++;
     return p-s; 
}

3、指针的关系运算

这一点与一般变量的关系运算相同，地址也有高地址和低地址，可以判断相等，比较大小等