目录
- 指针相关概念
- 指针变量
- null指针
- 指针的算术运算
- 指针数组
- 指向指针的指针
- 传递指针给函数
- 从函数返回指针
指针相关概念
变量
如果在程序中定义了一个变量，在对程序进行编译时，系统就会为这个变量分配内存单元。编译系统根据程序中定义的变量类型分配一定长度的空间。内存的基本单元是字节，一字节有8位。每字节都有一个编号，这个编号就是“地址”。
直接访问变量
在程序中一般是通过变量名来对内存单元进行存取操作的。其实程序经过编译以后已经将变量名转换为变量的地址，对变量值的存取都是通过地址进行的。这种按变量地址存取变量的方式称为直接访问方式。
间接访问变量
间接访问的方式，即变量中存放的是另一个变量的地址。也就是说，变量中存放的不是数据，而是数据的地址。就
按C语言的规定，可以在程序中定义整型变量、实型变量、字符型变量，也可以定义这样一种特殊的变量，它是存放地址的。
指针
数据在内存中的地址也称为指针，如果一个变量存储了一份数据的指针，我们就称它为指针变量。
在C语言中，允许用一个变量来存放指针，这种变量称为指针变量。指针变量的值就是某份数据的地址，这样的一份数据可以是数组、字符串、函数，也可以是另外的一个普通变量或指针变量。
现在假设有一个 char 类型的变量 c，它存储了字符 'K'（ASCII码为十进制数 75），并占用了地址为 0X11A 的内存（地址通常用十六进制表示）。另外有一个指针变量 p，它的值为 0X11A，正好等于变量 c 的地址，这种情况我们就称 p 指向了 c，或者说 p 是指向变量 c 的指针。如下图：
“指针”和“指针变量”的区别：指针是一个地址；而指针变量是存放地址的变量。
通常也将“指针变量”简称为“指针”。
指针变量
概念
一个变量专门用来存放另一个变量的地址，那么就称它为“指针变量”。即指针变量里面存放的是指针，即地址。
指针变量的定义
语法格式：
基类型 *指针变量名;
基类型：数据类型和*组合再一起构成指针类型变量类型。
不同数据类型在内存中所占用的字节数是不同的，指针一般指向数据所在内存的第一个字节地址。
指针的运算中，地址加减的基本单位是数据类型的字节数。例如整数的指针变量+1，实际上在内存中是移动4个字节。
示例代码：
#include <stdio.h>
int main ()
{
int *p, *q;
int k; //k用来存放两个地址数相减的结果
int i = 3, j = 4;
p = &i;
q = &j;
k = p-q;
printf("p内存地址:%#x
q内存地址:%#x
地址间隔:k = %d
", p, q, k);
return 0;
}
示例代码说明：
- #x表示输出16进制数据，并且数据前添加0x。
- &为取地址符。指针变量p和q的值为内存地址，需要使用取地址符号&。
- 定义指针变量时必须带*，给指针变量赋值时不能带*。
输出结果：
修改指针变量的值
和普通变量一样，指针变量也可以被多次写入。
示例代码：
#include <stdio.h>
int main ()
{
//定义普通变量
float a = 99.5, b = 10.6;
char c = '@', d = '#';
//定义指针变量
float *p1 = &a;
char *p2 = &c;
//修改指针变量的值
p1 = &b;
p2 = &d;
return 0;
}
示例说明：
注意：p1、p2 的类型分别是float*和char*，而不是float和char，它们是完全不同的数据类型。如果让p1指向char*，p2指向float*，结果如何？
结果：指针指向的数据类型不相关，编译出错：
Types pointed to are unrelated; conversion requires reinterpret_cast, C-style cast or function-style cast
通过指针变量取得数据
指针变量存储了数据的地址，通过指针变量能够获得该地址上的数据。
语法格式：
*pointer;
这里的*称为指针运算符，用来取得某个地址上的数据。
示例代码：
#include <stdio.h>
int main(){
int a = 15;
int *p = &a;
printf("%d, %d
", a, *p); //两种方式都可以输出a的值
return 0;
}
输出结果：
分析：示例中，假设 a 的地址是 0X1000，p 指向 a 后，p 本身的值也会变为 0X1000，*p 表示获取地址 0X1000 上的数据，也即变量 a 的值。从运行结果看，*p 和 a 是等价的。
CPU 读写数据必须要知道数据在内存中的地址，普通变量和指针变量都是地址的助记符，虽然通过 *p 和 a 获取到的数据一样，但它们的运行过程稍有不同：a 只需要一次运算就能够取得数据，而 *p 要经过两次运算，多了一层“间接”。
即：用指针是间接获取数据，使用变量名是直接获取数据，前者比后者的代价要高。
NULL 指针
在变量声明的时候，如果没有确切的地址可以赋值，为指针变量赋一个 NULL 值是一个良好的编程习惯。
赋为 NULL 值的指针被称为空指针。
NULL 指针是一个定义在标准库中的值为零的常量。
示例代码：
在大多数的操作系统上，程序不允许访问地址为 0 的内存，因为该内存是操作系统保留的。
然而，内存地址 0 有特别重要的意义，它表明该指针不指向一个可访问的内存位置。
但按照惯例，如果指针包含空值（零值），则假定它不指向任何东西。
指针的运算
C 指针是一个用数值表示的地址。因此，可以对指针执行算术运算：++、--、+、-。
指针支持关系运算，如 ==、< 和 >。如果 p1 和 p2 指向两个相关的变量，比如同一个数组中的不同元素，则可对 p1 和 p2 进行大小比较。
假设 ptr 是一个指向地址 1000 的整型指针，是一个 32 位的整数，让我们对该指针执行下列的算术运算：
ptr++; //移动到下一个位置 ptr--; //移动到上一个位置
ptr1==ptr2; //是否指向同一个地址
说明：
在执行完ptr++后，ptr 将指向位置 1004，因为 ptr 每增加一次，它都将指向下一个整数位置，即当前位置往后移 4 个字节。
指针数组
定义
定义用来存储指针的数组。
语法格式：
数据类型 *指针数组变量名[数组大小]
例如：
int *ptr[100];
如上示例，把 ptr 声明为一个数组，由 100个整数指针组成。因此，ptr 中的每个元素，都是一个指向 int 值的指针。
示例：将整数保存在整数指针数组中
#include <stdio.h>
const int MAX = 3;//常量
int main ()
{
int nums[] = {10, 100, 200};
int *ptr[MAX];
int i;
for ( i = 0; i < MAX; i++)
{
ptr[i] = &nums[i]; /* 赋值为整数的地址 */
}
for ( i = 0; i < MAX; i++)
{
printf("数组元素nums[%d] = %d
", i, *ptr[i] );
}
return 0;
}
输出结果：
示例：指向字符的指针数组来存储一个字符串列表
#include <stdio.h>
const int MAX = 4;
int main ()
{
const char *names[] = {
"张三",
"李四",
"王五",
"赵六",
};
int i = 0;
for ( i = 0; i < MAX; i++)
{
printf("数组元素names[%d] = %s
", i, names[i] );
}
return 0;
}
输出结果：
指向指针的指针
概念
指向指针的指针是一种多级间接寻址的形式，或者说是一个指针链。
通常，一个指针包含一个变量的地址。
当我们定义一个指向指针的指针时，第一个指针包含了第二个指针的地址，第二个指针指向包含实际值的位置。
如下图所示：
语法格式：
datatype **ptr
同样，当一个目标值被一个指针间接指向到另一个指针时，访问这个值需要使用两个星号运算符。
示例代码
#include <stdio.h>
int main ()
{
int var;
int *ptr;
int **pptr;
var = 3000;
/* 获取 var 的地址 */
ptr = &var;
/* 使用运算符 & 获取 ptr 的地址 */
pptr = &ptr;
/* 使用 pptr 获取值 */
printf("var的值为 = %d
", var );
printf("*ptr指向的值为 = %d
", *ptr );
printf("**pptr指向的值为 = %d
", **pptr);
return 0;
}
输出结果：
传递指针给函数
指针作为函数参数
C 语言支持传递指针给函数，只需将函数参数声明为指针类型即可。
示例代码：
#include <stdio.h>
#include <time.h>
void getSeconds(unsigned long *par);
int main ()
{
unsigned long sec;
getSeconds( &sec );//实参为sec的地址
/* 输出实际值 */
printf("Number of seconds: %ld
", sec );
return 0;
}
void getSeconds(unsigned long *par)
{
/* 获取当前的时间戳 */
*par = time( NULL );
return;
}
数组作为函数参数
指针能够作为函数参数，也能将数组指针作为参数。
对于一维数组而言，数组名就是指向该数组首地址的指针。
示例代码：
#include <stdio.h>
/* 函数声明 */
double getAverage(int *arr, int size);
int main ()
{
/* 带有 5 个元素的整型数组 */
int balance[5] = {1000, 2, 3, 17, 50};
double avg;//平均值
/* 传递一个指向数组的指针作为参数 */
avg = getAverage( balance, 5 ) ;
/* 输出返回值 */
printf("Average value is: %f
", avg );
return 0;
}
double getAverage(int *arr, int size)
{
int i, sum = 0;
double avg;
for (i = 0; i < size; ++i)
{
sum += arr[i];
}
avg = (double)sum / size;
return avg;
}
从函数返回指针
C 允许从函数返回指针。为了实现该，必须声明一个返回指针的函数，语法格式如下：
int * myFunction()
{
//函数体
}
此外，C 语言不支持在调用函数时返回局部变量的地址，除非定义局部变量为 static 变量。
示例：
示例函数会生成 10 个随机数，并使用表示指针的数组名（即第一个数组元素的地址）来返回它们。
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
/* 要生成和返回随机数的函数 */
int * getRandom( )
{
static int r[10];
int i;
/* 设置种子 */
srand( (unsigned)time( NULL ) );
for ( i = 0; i < 10; ++i)
{
r[i] = rand();
printf("%d
", r[i] );
}
return r;
}
/* 要调用上面定义函数的主函数 */
int main ()
{
/* 一个指向整数的指针 */
int *p;
int i;
p = getRandom();
for ( i = 0; i < 10; i++ )
{
printf("*(p + [%d]) : %d
", i, *(p + i) );
}
return 0;
}
输出结果：
