C语言灵魂----指针

1.引入

int a;（变量名，变量的值，变量的地址）

a = 1024;//把数值1024存放到变量a对应的地址中

b = a;//取变量a的值赋值给b

=>在C语言中，任意一个变量名，都有两层含义

（1）代表该变量的存储单元地址  左值

（2）代表该变量的值  右值

对于一个变量的访问，只有两种情况：

（1）把一个值写到变量的地址中  写

（2）从变量的地址中取值  读

如果我们知道一个变量的地址，是不是就可以通过该变量的地址去访问这个变量

可以

如果通过这个地址去访问这个地址对应的对象？

指针

对象的访问有两种方式

直接访问：通过对象名去访问

a = 1024;

b = a;

缺陷？

作用域的范围内才能访问

间接访问：

通过对象的地址去访问 =》指针

2.什么是指针？

地址：分配给每个变量的内存单元都有一个编号，这个编号就是我们说的地址。按字节来编号。

在C语言中，指针的概念与地址差不多，可以认为指针就是一个地址编号，

一个变量的地址，也可以成为变量的“指针”

通过一个对象的地址来间接访问这个对象

首先是不是要先保存这个对象的地址

3.指针变量

指针变量就是一个变量，只不过它是用来保存另外一个对象的地址

指针变量的定义：

指向的变量的类型 *指针变量名（*用来标识该变量是一个指针变量）

"指向的变量的类型" :

“指向” ：保存谁的地址，就指向谁

p保存a的地址，p指向a

eg:

假如我们要定义一个指针变量p,来保存a的地址

int a;

int *p;

指针变量的类型：

它所指向变量的类型 *

4.与指针相关的操作符

&（取地址符） ：单目运算符

&对象  

取某个C语言对象（变量，数组，函数...）的地址

p = &a;

*(指向运算符)

*地址  《=》地址对应的那个变量

int a = 5;

int *p = &a;

*&a <=> a

=>*&直接约掉

&*&a <=> &a

int a;

typeof(a) =>int

int *p;

typeof(p) =>int*

练习：

写一个函数将两个变量的值交换

void change(int x,int y)

{

int t;

t = x;

x = y;

y = t;

}

void change2(int* x,int* y)

{

int t;

t = *x;//*x =*&a

*x = *y;

*y = t;

}

int main()

{

int a = 4,b = 5;

printf("before:a = %d b = %d ",a,b);

change2(&a,&b);

printf("after:a = %d b = %d ",a,b);

}

5.指针变量作为函数参数

传的是 “值”

C语言中函数参数的传递只能是 “传值调用”

把实参的值 赋值给 形参

int main()

{

int *p;//定义了一个指针变量，p会对应一个存储单元

*p = 1024;

printf("%d ",*p);

}

6.数组与指针

数组元素与普通变量是一样的，也有自己的地址。数组元素有左值和右值

并且数组元素间的地址是连续的，数组名可以代表首元素的地址

int a[10];

假如，我要定义一个指针变量p，来保存a[0]的地址

typeof(a[0]) *p;

int *p;

p = a;//p = &a[0]

*p = 1024;//a[0] = 1024

能不能通过p去访问a[1]

可以

*p <=> *&a[0]

指针作加减：

p+i (p是一个指针，i是一个整数)

是加减i个指向单元的长度

p+1 => 往后面移了一个单元

p == &a[0]

p+1 => 往后面移了一个int

p+i 《=》 &a[i] 《=》 a+i

*(p+i) <=> a[i] 《=》 *(a+i)

练习：

int a[5];

定义一个指针变量p保存a[0]的地址，把100赋值给a[0],有几种表示方法？ 4.c

int *p = &a[0];

a[0] = 100;

*p = 100;

*a = 100;

*&a[0] = 100;

**&p = 100;

p[0] = 100;

结论：

p[i] <=> *(p+i) =>*&a[i] <=> a[i]

eg：

数组的赋值 5.c

int a[5];

for(i = 0;i < 5;i++)

{

scanf("%d",a+i);

}

int *p = &a[2];

p[2] =>*(p+2) =>*(&a[2]+2) =>*&a[4] =>a[4]

7.再论数组名与指针

数组名是一个常量指针，是指针就有类型

* 数组名是一个什么类型的指针？

指针的类型决定指针作加减的时候，移动的单位长度

☆数组名可以看做是指向数组第一个元素类型的常量指针，数组名在数值上为第一个元素的地址

int a[10];

a当做是一个数组名，代表整个数组

typeof(a) =>int[10]

sizeof(a) =>40

a当做指针来看  

typeof(a)  =》 typeof(a[0])*

=》int*

在数值上 &a[0]

练习：

1.

int a[10]  = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};

printf("a = %p a+1 = %p &a+1 = %p ",a,a+1,&a+1);

a =>&a[0]

a+1 =>&a[0]+1 =>&a[1]

&x 是一个指针，保存的x的地址

=》这个指针是指向x

typeof(&x) =>typeof(x)

&a =>是一个指针，保存的a的地址

这个指针是指向a

=>这个指针的类型

=>typeof(a)*

=> int[10]*

&a+1 =>往后移了一个int[10],也就是40个字节

2.

int b[3][4] = {1,2,3,4,5,6};

printf("b = %p b+1 = %p &b[0]+1 = %p &b+1 = %p ",b,b+1,&b[0]+1,&b+1);

b 是一个数组名，是一个指向第一个数组元素的常量指针

&b[0]  第0行的首地址  数值上 &b[0][0]   x

b+1 =>&b[0]+1 =>&b[1]  第1行的首地址   x+16

&b[0] =》指针

typeof(&b[0]) =>typeof(b[0])* =>int[4]*

&b[0]+1 =>&b[1]  第1行的首地址   x+16

&b+1

typeof(&b) =>typeof(b)*

=>int[4][3]*

&b+1 =>往后移了1个int[4][3]    x+48

8.多维数组与指针

数组名可以看做是指向数组第一个元素类型的常量指针，数组名在数值上为第一个元素的地址

假设有

int a[3][4];

这个二维数组a是不是可以看成是元素为int[4]的类型的一维数组

a[0] a[1] a[2]

*(a+i) <=>a[i] =>指向的是一个一维数组

再次指向一个才能指向二维数组的元素

*(*(a+i)+j) <=>a[i][j]

=>

a+i :a是只能看成指针

typeof(&a[0]) =>typeof(a[0])*

=>int[4]*

a<=> &a[0]

a+i=>&a[i]

*(a+i) =>*&a[i] =>a[i]

*(a+i)+j =>a[i]+j

*(a+i) 绝对是一个指针

typeof(*(a+i)) =>typeof(a[i])

   =>typeof(a[i][0])*

   =>int*

*(*(a+i)+j) =>*(a[i]+j) =>*(&a[i][j]) =>a[i][j]

===============

int a[3][4];

表达式 表达式的类型 表达式的含义 表达式的值

a+i (&a[i])   int[4]*  第i行的首地址      &a[i][0]        

*(a+i)+j       int*  第i行第j列的地址     &a[i][j]

*(*(a+i)+j)    int 第i行第j列的元素       a[i][j]

作业：

下面例子是我之前做的，错误示范，后面才是正确的答案

int a[3][4];

表达式 表达式的类型 表达式的含义 表达式的值

a int[4][3] 一个int[4][3]类型的数组 未知&a[0][0]

a[0] int[4]*int[4] 第一行的首地址代表第0行 &a[0][0]

&a[0][0] intint*   a[0][0]的起始地址 未知&a[0][0]

a+1 int[4]* 第二行的起始地址 &a[1][0]

&a[1] int 第二行首地址的地址值第1行的首地址  未知&a[1]

&a int 数组首地址 未知

&a+1 int 数组a再加上a数组的大小 数组a的起始地址加上a数组的大小

a[1]+2 int [4]* 从a[1][0]的地址开始向后移动32字节 从a[1][0]的地址开始向后移动32字节

*(a+1)+2 int* &a[1][2] 未知

&a[1][2] int a[1][2]的存放地址 未知

*(a[1]+2) 未知 从a[1][0] 地址开始向后移动32字节开始的指向的那个元素 从a[1][0] 地址开始向后移动32字节开始的指向的那个元素

*(*(a+1)+2) int a[1][2]的值 要看输入进a[1][2]的值为多少

答案

作业：

int a[3][4];

表达式 表达式的类型 表达式的含义 表达式的值

a typeof(a) =>int[4][3]    代表整个数组 &a[0] =>&a[0][0]

当做指针

int[4]*

a[0] a[0]又是一个数组（一维数组） 代表第0行   &a[0][0]

int[4]

指针：

typeof(a[0][0])*

=>int *

&a[0][0] int* a[0][0]的地址 &a[0][0]

a+1 &a[0]+1=>&a[1] 第1行的首地址 &a[1] =>&a[1][0]

int[4]*

&a[1] int[4]*     第1行的首地址 &a[1] =>&a[1][0]

&a &a肯定是一个指针 &a:整个数组的地址  &a =>&a[0] =>&a[0][0] 数值

int[4][3]*

&a+1 int[4][3]* 整个数组a的地址的下一个地址   数值上比&a多48

a[1]+2 &a[1][0]+2 =>&a[1][2]

int* a[1][2]的地址 &a[1][2]

*(a+1)+2

&a[1][2] int *

*(a[1]+2) *(&a[1][2]) =>a[1][2] 元素a[1][2] a[1][2]

int

*(*(a+1)+2) int 元素a[1][2] a[1][2]

`

9.指针数组与数组指针

（1）指针数组

是一个数组，里面的每一个元素都是指着类型

int*p[4];//定义了一个数组,数组名为p里面有4个元素，每个元素都是int*类型  

（2）数组指针

一个指向数组的指针，称为数组指针

int a[4];//定义了一个数组

要定义一个指针变量p来保存数组a地址，如何定义？

typeof(a) *p;

=>int[4] *p;

=>int(*p)[4]

p = &a;

p+1  => 在数值上比p多了16

区别：

int a[10];

int(*p)[10]  =>*((*p)+i) =>int

int*p[10]  =>  *(*(p+i)) =>int

10.字符串与指针

c语言中没有字符串这个类型。C语言的字符串是通过char*来实现

c语言中字符串 是用“” 引起来的一串字符，并且字符串后面默认加上''(字符串结束符)

只需要保存字符串的首地址，从首地址开始找找到第一个，前面的字符就是字符串里面的字符

字符串的值就是这个字符串第一个字符的地址

eg:

C语言中的字符串（"12345"）是保存在.rodata(只读)的内在区域

字符串代表这个内存空间的首地址

"12345"

typeof("12345") =>typeof(&'1')

=>char *

char* st = "12345";//在程序运行时会为这个字符串在.rodata分配6个字节的空间

//st保存了这个空间的首地址

st的值 字符'1'的地址

st+1 是字符'2'的地址

*(st+1) =>地址所对应的对象（常量）

*(st+1)  = 'a';//error

//没有语法错误，段错误=》试图修改一个常量区间

====

char s[] = "12345";//s是一个数组，如果这是一个全局变量

//保存在.data区间

//如果这是一个局部变量

//保存在栈区间

栈空间和.data空间都是可读可写

*(s+1) = 'a';//right

练习：

给你一个字符串，写一个函数，求这个字符串的长度

strlen

int strlen(char *s)

{

int n = 0;

while(*s)//*s != 0

{

n++;

s++;

}

return n;

}

int main()

{

char *s = "12345678";

int re = strlen(s);

printf("re = %d ",re);

}

11.字符串处理函数

（1）strlen :用来求字符串的长度

NAME

       strlen - calculate the length of a string

SYNOPSIS

       #include <string.h>

strlen :用来求字符串的长度,算到字符串的第一个为止

       size_t strlen(const char *s);

const:只读

s:要计算长度的字符串的首地址

返回值：

返回s这个字符串的长度

DESCRIPTION

       The  strlen() function calculates the length of the string s, excluding

       the terminating null byte ('').

RETURN VALUE

       The strlen() function returns the number of bytes in the string s.

eg:

int l = strlen("gfuiwehi");

l = 8

char s[4] = {'q'};

strlen(s) =>1

(2)strcpy/strncpy

字符串的拷贝函数

把一个字符串拷贝到另外一个字符串中

NAME

       strcpy, strncpy - copy a string

SYNOPSIS

       #include <string.h>

   strcpy：用来把src指向的字符串，拷贝到dest指向的内存空间中

一个字符一个字符拷贝，直到遇到一个结束（也会被拷贝）

       char *strcpy(char *dest, const char *src);

       char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n);

eg:

char s1[8];

char s2[8] = "qwert";

//strcpy(s1,"1234567890");

strncpy(s1,"1234567890",8);

printf("%p %p ",s1,s2);

printf("%s ",s1);//12345678qwert

printf("%s ",s2);//qwert

strcpy是有bug

“越界”

=》会导致内存的非法访问

strncpy的功能strcpy是类似，只不过strncpy它顶多拷贝src前面n个字符

到dest中去。那么strncpy到底拷贝多少个字符？

（1）遇到拷贝结束（会拷贝进去）

（2）已经拷贝了n个字符（不会拷贝，除非第n个字符刚好为）

 char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n);

(3)strcmp

字符串比较

字符串如何比较？

字符比较 =》比较字符的ASCII

一个一个字符的ASCII比较

c1 ,c2是一个字符

if c1 > c2 返回1

if c1 == c2 则继续比较下一个字符，如果全部相等返回0

if c1 < c2 返回-1

NAME

       strcmp, strncmp - compare two strings

SYNOPSIS

       #include <string.h>

strcmp用来比较字符串s1和s2

       int strcmp(const char *s1, const char *s2);

eg：

strcmp("123","ABC");  <0

strcmp("123","123fsdh");  0

strcmp("1234","123");  >0

strcmp用来比较字符串s1和s2顶多前面的n个字符

       int strncmp(const char *s1, const char *s2, size_t n);

strncmp(s,"peng",4);  =>  看s前面的四个字符是不是“peng”

(4)strcat

字符串的连接函数

NAME

       strcat, strncat - concatenate(连接) two strings

SYNOPSIS

       #include <string.h>

strcat：是用来把src指向的字符串拷贝到dest指向的字符串的末尾（尾部连接，从开始）

       char *strcat(char *dest, const char *src);

strcat有一个bug。“越界”

dest指向的空间可能不够大

   

   返回值：

如果成功：返回连接后字符串的首地址

如果失败：返回NULL

strncat把src指向的字符串拷贝到dest指向的字符串的末尾（尾部连接，从开始）

但是顶多只拷贝n个字符

       char *strncat(char *dest, const char *src, size_t n);

   

到底能拷贝多少个字符？

(1)遇到拷贝结束（会拷贝进去）

(2)即便没有遇到,已经拷贝了n个字符，就会结束（不会拷贝，除非第n个字符刚好为）

练习：

把一个十进制数字字符串，转成一个整数

"123" =>123

int atoi(char*s)

{

int d;//保存当前位置的数值

int num = 0;//整数值

while(*s)

{

d = *s-'0';

num = num*10+d;

s++;

}

return num;

}

int main()

{

printf("%d ",atoi("345"));

}

自己写的

#include<stdio.h>

//讲一个十进制数字字符串转换为一个整数

int change_to_num(char *p)

{

int result = 0;

int x;

while(*p)

{

//result *= 10;

x = (*p - 48);

result += x ;

result *= 10;//出错

p++;

}

return result;

}

int main()

{

char a[] = "12347857";

int result = 0;

    result = change_to_num(a);

printf("result is: %d ", result);

return 0;

}

12.函数指针和指针函数

函数指针

在C语言中不仅是变量，数组有地址，函数也是有地址的

如果我们定义一个指针变量，来保存函数的地址。这个指针就称为函数指针（指向的是一个函数）

（1）函数指针如何定义？

指向的类型 *指针变量名;

int sum(int a,int b)

{

return a+b;

}

定义一个指针变量p保存sum 的地址，怎么定义

typeof(sum)*p;

如何来描述一个函数的类型：

函数类型 ：三要素：返回值类型 函数名 （函数的形参列表）

int sum(int a,int b)

int (int,int) =>函数的类型，返回一个int，带两个int的参数

int function(int a,float b)

{

}

int (int,float) =>函数的类型，返回一个int，第一个参数int，第二个参数float

   

typeof(sum)*p;

int(int,int)*p;

=>int(*p)(int,int);

=>p是一个指针，指向一个int(int,int)类型的函数

=》函数指针的定义方法：

指向的函数的返回值类型  (*指针变量名)(指向的函数的形参类型列表);

(2)怎么给函数指针赋值？

p = 函数的地址

函数的地址怎么获取？

&函数名

or

函数名  （在C语言中，函数名就代表函数的地址）

eg:

p = sum;

or

p = ∑

(3)怎么通过函数指针去调用指向的函数 7.c

int sum(int a,int b)

{

return a+b;

}

int (*p)(int,int);//定义了一个函数指针

p = ∑// p = sum;

sum(3,5);

//*p =>*&sum =>sum

(*p)(2,5);

p(3,5);

*p 《=》 p  指向的那个函数

通过函数指针去调用指向的函数，有两种方式

（1）(*函数指针变量名)(实参列表);

（2）函数指针变量名(实参列表);

指针函数

int*func()

{

}

20190125作业：

1.实现strcpy/strncpy,strcat,strcmp

char* strcpy(char*dest,char*src)

{

}

答案作业：

1.实现strcpy/strncpy,strcat,strcmp

char* strcpy(char*dest,char*src)

{

char *p = dest;

while(*src)    //while(*p++ = *src++);

{

*p = *src;

p++;

src++;

}

*p  = *src;

return dest;

}

===

 char * strncpy(char *dest, const char *src, size_t n)

   {

   size_t i;

   for (i = 0; i < n && src[i] != ''; i++)  

   dest[i] = src[i];

   

   for ( ; i < n; i++)

   dest[i] = '';

   return dest;

   }

   

   ======

 char * strcat(char *dest, const char *src)  

 {

char*p = dest;

while(*p)

{

p++;

}

while(*src)

{

*p = *src;

p++;

src++;

}

*p = *src;

return dest;

 }

 ======

int strcmp(char *s1,char *s2)

{

while(1)

{

if(*s1 > *s2)

{

return 1;

}

else if(*s1 < *s2)

{

return -1;

}

else

{

if(*s1 == '')

{

return 0;

}

s1++;

s2++;

}

}

}

====================

void (*a[3])(int,int);//定义了函数指针数组，有3个元素，

//每个元素都是函数指针类型

//这个指针指向的那个函数是没有返回值，带两个int型的参数

13.二级指针以及多级指针 8.c

int a;

可以定义一个指针变量p来保存a的地址

typeof(a)*p;

int*p;

p = &a; //*p <=>a

p本身有地址，定义一个指针变量p1来保存p的地址

typeof(p)*p1;// 指向的类型  *指针变量名

int**p1;// p1是一个二级指针，他保存的是一个一级指针的地址

//对于到底是几级指针，不用管

// （只要知道他是一个指针，并且保存的是谁的地址）

p1 = &p;//p1是指向p

*p1 => *&p =>p

*p =>*&a =>a

**p1 =>**&p =>*p =>*&a =>a

**p1 = 1024;//a = 1024;

14.动态内存分配函数

malloc/realloc/calloc

free

NAME

       malloc, free, calloc, realloc - allocate and free dynamic memory

SYNOPSIS

       #include <stdlib.h>

malloc用来动态分配分配一个size大小的内存空间，并且把这块空间的首地址返回。

malloc分配的空间的生存期，随进程的持续性

malloc分配的空间一旦分配，不会自动释放，一定要手动释放，调用free()

       void *malloc(size_t size);

size：要分配的空间大小（以字节为单位）

   

   返回值：

void* 返回这个空间的首地址

失败 返回NULL

size == 0,返回NULL

int*p = malloc(4);

p指向一个4个字节大小的空间

p+1

malloc的这四个字节的空间，只能p去访问。

int a;

p =&a;

malloc的四个字节的空间，是不是访问不了。又不能释放，又不能分配给别人

这样的内存就成为“垃圾内存”。这种现象称为“内存泄漏”

free就是用来释放ptr指向的内存

       void free(void *ptr);

ptr指向的内存必须是malloc/realloc/calloc这三个函数申请的内存

free(p);

int a;

free(&a);//error

calloc作用与malloc类似，只不过它是相当于数组空间分配函数，

他带两个参数，n表示又多少个元素，size表示内个元素所占的字节数

所以他分配的总大小n*size.

并且calloc分配的空间，会把空间里面的内容全部置0

       void *calloc(size_t nmemb, size_t size);

   

int*p = calloc(3,5);

   

realloc是用来把ptr（必须是malloc/realloc/calloc这三个函数申请的内存）指向的内存空间

扩展到size大小

       void *realloc(void *ptr, size_t size);

   

ptr == NULL

realloc(NULL,size) <=>malloc(malloc)

ptr != NULL

1. size > 原来的大小

realloc用来把ptr指向的内存，扩大到size字节，原来前面的内容保持不变

，后边新增的内容不会初始化

2.size == 0

realloc(ptr,0) <=>free(ptr)

3.size < 原来的大小

结果是未定义

15.数组作为函数的参数

当数组作为函数的参数时候，数组当成是一个指针

形参如何定义？

（1）int a[10];

func(p)

{

}

func(a); // p = a;

=>p的类型应该与a的类型一致，至少是兼容，才能够赋值

=>此处a的类型应该是当做是一个指针来看，数组名就是首地址

p = a;//p = &a[0]

typeof(p) =>typeof(a[0])*

=> int*

p是数组名 =>int p[]

func( int*p)

{

p[3] <=> a[3]

}

or

func( int p[])

{

p[3] <=> a[3]

}

(2)int b[3][4];

func(p)

{

}

func(b)// p=b;此处b当做是一个指针来看   &b[0]

p = &b[0]

typeof(b[0])*

=>int[4]*

int[4]*p;

=>int(*p)[4]

int p[][4] =>p是一个数组名

func(int(*p)[4])

{

p[0][1] <=>b[0][1]

}

or

func(int p[][4])

{

p[0][1] <=>b[0][1]

}

16. main 函数的形式参数问题

int main(int argc,char*argv[])//char*argv[]=>char**argv

{

}

=>char *argv[] =>char**argv

typeof(&argv[0])

=>typeof(argv[0])*

=>char**argv

在Linux下面，程序运行的时候，允许带参数。只不过所有的参数都当做是字符串来处理

所以c程序的main里面可以带两个形式参数，第一个argc 表示命令行参数的个数

第二个参数是一个字符串指针数组，里面的每一个元素都是一个参数字符串

编辑一个源代码main.c

gcc main.c -o main

./main test argv 12345

argv[2][2]

总结：

（1）

指向：

p保存a的地址，p指向a

p指向的类型就是a的类型

指针变量的定义：

指向的类型 *指针变量名

一个指针的类型

typeof(指针变量名) =》指向的类型*

&x  => 指针 ，因为他保存的是a的地址

这个指针的类型

typeof(x)*

(2)

*(地址) 《=》地址对应的那个对象（变量，数组，函数）

*&a <=> a

(3)

*(a+i) <=> a[i] i >=0

eg:

p[3][4] => *(p[3]+4)

=>*(*(p+3)+4)

(4)指针作加减的问题

p+i(p是一个指针，i是一个整数)，加减i个指向单元的长度

(5)数组名可以看做是指向数组第一个元素类型的常量指针，数组名在数值上为第一个元素的地址

数组名：

（1）代表整个数组

（2）当做指针来看

a+i