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新手入门C语言第十三章:C指针

作者:互联网

C 指针

学习 C 语言的指针既简单又有趣。通过指针,可以简化一些 C 编程任务的执行,还有一些任务,如动态内存分配,没有指针是无法执行的。所以,想要成为一名优秀的 C 程序员,学习指针是很有必要的。
正如您所知道的,每一个变量都有一个内存位置,每一个内存位置都定义了可使用 & 运算符访问的地址,它表示了在内存中的一个地址。

请看下面的实例,它将输出定义的变量地址:

实例

#include <stdio.h> 

int main () 
{
    int var_runoob = 10;     
    int *p;              // 定义指针变量 
    p = &var_runoob;     

    printf("var_runoob 变量的地址: %p\n", p);    
    return 0;
 }

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

var_runoob 变量的地址: 0x7ffeeaae08d8

 

通过上面的实例,我们了解了什么是内存地址以及如何访问它。接下来让我们看看什么是指针。

什么是指针?

指针也就是内存地址,指针变量是用来存放内存地址的变量。就像其他变量或常量一样,您必须在使用指针存储其他变量地址之前,对其进行声明。指针变量声明的一般形式为:

type *var-name;

在这里,type 是指针的基类型,它必须是一个有效的 C 数据类型,var-name 是指针变量的名称。用来声明指针的星号 * 与乘法中使用的星号是相同的。但是,在这个语句中,星号是用来指定一个变量是指针。以下是有效的指针声明:

int    *ip;    /* 一个整型的指针 */
double *dp;    /* 一个 double 型的指针 */ 
float  *fp;    /* 一个浮点型的指针 */ 
char   *ch;    /* 一个字符型的指针 */

所有实际数据类型,不管是整型、浮点型、字符型,还是其他的数据类型,对应指针的值的类型都是一样的,都是一个代表内存地址的长的十六进制数。

不同数据类型的指针之间唯一的不同是,指针所指向的变量或常量的数据类型不同。

如何使用指针?

使用指针时会频繁进行以下几个操作:定义一个指针变量、把变量地址赋值给指针、访问指针变量中可用地址的值。这些是通过使用一元运算符 * 来返回位于操作数所指定地址的变量的值。下面的实例涉及到了这些操作:

实例

#include <stdio.h> 
int main () 
{
 int var = 20;   /* 实际变量的声明 */ 
int  *ip;        /* 指针变量的声明 */
 ip = &var;  /* 在指针变量中存储 var 的地址 */
 printf("var 变量的地址: %p\n", &var );     
 /* 在指针变量中存储的地址 */ 
printf("ip 变量存储的地址: %p\n", ip );     
 /* 使用指针访问值 */ 
printf("*ip 变量的值: %d\n", *ip );     
 return 0;
 }

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

var 变量的地址: 0x7ffeeef168d8
ip 变量存储的地址: 0x7ffeeef168d8
*ip 变量的值: 20

C 中的 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。请看下面的程序:

实例

#include <stdio.h>
 int main () 
{ 
int  *ptr = NULL;     
 printf("ptr 的地址是 %p\n", ptr );     
 return 0; 
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

ptr 的地址是 0x0

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。

如需检查一个空指针,您可以使用 if 语句,如下所示:

if(ptr)   /* 如果 p 非空,则完成 */
if(!ptr)  /* 如果 p 为空,则完成 */

C 指针详解

在 C 中,有很多指针相关的概念,这些概念都很简单,但是都很重要。下面列出了 C 程序员必须清楚的一些与指针相关的重要概念:

一、指针的算术运算:可以对指针进行四种算术运算:++、--、+、-

C 指针是一个用数值表示的地址。因此,您可以对指针执行算术运算。可以对指针进行四种算术运算:++、--、+、-。
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++


在执行完上述的运算之后,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 字节。这个运算会在不影响内存位置中实际值的情况下,移动指针到下一个内存位置。如果 ptr 指向一个地址为 1000 的字符,上面的运算会导致指针指向位置 1001,因为下一个字符位置是在 1001。

我们概括一下:

递增一个指针

我们喜欢在程序中使用指针代替数组,因为变量指针可以递增,而数组不能递增,数组可以看成一个指针常量。下面的程序递增变量指针,以便顺序访问数组中的每一个元素:

实例

#include <stdio.h>

const int MAX = 3;  

int main ()
{
   int var[] = {10, 100, 200};   
   int i, *ptr;   
   
   /* 指针中的数组地址 */ 
   ptr = var;    
   for ( i = 0; i < MAX; i++)
   {
       printf("存储地址:var[%d] = %p\n", i, ptr );       
       printf("存储值:var[%d] = %d\n", i, *ptr );   
     
       /* 指向下一个位置 */ 
       ptr++;    
    } 
    return 0;
 }

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

存储地址:var[0] = e4a298cc
存储值:var[0] = 10
存储地址:var[1] = e4a298d0
存储值:var[1] = 100
存储地址:var[2] = e4a298d4
存储值:var[2] = 200

递减一个指针

同样地,对指针进行递减运算,即把值减去其数据类型的字节数,如下所示:

实例

#include <stdio.h>

const int MAX = 3; 
 
int main () 
{
    int var[] = {10, 100, 200};   
    int i, *ptr;    
  
    /* 指针中最后一个元素的地址 */
    ptr = &var[MAX-1];    
    for ( i = MAX; i > 0; i--) 
    {
        printf("存储地址:var[%d] = %p\n", i-1, ptr );       
        printf("存储值:var[%d] = %d\n", i-1, *ptr );  
       
        /* 指向下一个位置 */ 
        ptr--;    
      } 
      return 0; 
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

存储地址:var[2] = 518a0ae4
存储值:var[2] = 200
存储地址:var[1] = 518a0ae0
存储值:var[1] = 100
存储地址:var[0] = 518a0adc
存储值:var[0] = 10

指针的比较

指针可以用关系运算符进行比较,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。

下面的程序修改了上面的实例,只要变量指针所指向的地址小于或等于数组的最后一个元素的地址 &var[MAX - 1],则把变量指针进行递增:

实例

#include <stdio.h>

const int MAX = 3; 
 
int main () 
{ 
    int var[] = {10, 100, 200};   
    int i, *ptr;  
    
    /* 指针中第一个元素的地址 */ 
    ptr = var;    
    i = 0;    
    while ( ptr <= &var[MAX - 1] ) 
    { 
       printf("存储地址:var[%d] = %p\n", i, ptr );       
       printf("存储值:var[%d] = %d\n", i, *ptr );  
       
       /* 指向上一个位置 */ 
       ptr++;       
       i++;    
      }
      return 0; 
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

存储地址:var[0] = 0x7ffeee2368cc
存储值:var[0] = 10
存储地址:var[1] = 0x7ffeee2368d0
存储值:var[1] = 100
存储地址:var[2] = 0x7ffeee2368d4
存储值:var[2] = 200

二、指针数组:可以定义用来存储指针的数组。

在我们讲解指针数组的概念之前,先让我们来看一个实例,它用到了一个由 3 个整数组成的数组:

实例

#include <stdio.h>

const int MAX = 3;  

int main () 
{
    int var[] = {10, 100, 200};    
    int i;  
    
    for (i = 0; i < MAX; i++)
   {
        printf("Value of var[%d] = %d\n", i, var[i] );   
    } 
    return 0;
 }

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

Value of var[0] = 10
Value of var[1] = 100
Value of var[2] = 200

可能有一种情况,我们想要让数组存储指向 int 或 char 或其他数据类型的指针。下面是一个指向整数的指针数组的声明:

int *ptr[MAX];

在这里,把 ptr 声明为一个数组,由 MAX 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。下面的实例用到了三个整数,它们将存储在一个指针数组中,如下所示:

实例
#include <stdio.h> const int MAX = 3; int main () { int var[] = {10, 100, 200}; int i, *ptr[MAX]; for ( i = 0; i < MAX; i++) { ptr[i] = &var[i]; /* 赋值为整数的地址 */ } for ( i = 0; i < MAX; i++) { printf("Value of var[%d] = %d\n", i, *ptr[i] ); } return 0; }

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

Value of var[0] = 10
Value of var[1] = 100
Value of var[2] = 200

您也可以用一个指向字符的指针数组来存储一个字符串列表,如下:

实例

#include <stdio.h>

const int MAX = 4;   

int main () 
{
   const char *names[] = {
   "Zara Ali",                   
   "Hina Ali",                   
   "Nuha Ali",                    
   "Sara Ali",    
    };   
    int i = 0;  
   
    for ( i = 0; i < MAX; i++)
    { 
        printf("Value of names[%d] = %s\n", i, names[i] );   
     } 
    return 0;
 }

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

Value of names[0] = Zara Ali
Value of names[1] = Hina Ali
Value of names[2] = Nuha Ali
Value of names[3] = Sara Ali

三、指向指针的指针:C 允许指向指针的指针。

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。

一个指向指针的指针变量必须如下声明,即在变量名前放置两个星号。例如,下面声明了一个指向 int 类型指针的指针:

int **var;

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,如下面实例所示:

 

 

实例

#include <stdio.h> 
int main () 
{ 
    int V;   
    int  *Pt1;    
    int  **Pt2;    
 
    V = 100;      

    /* 获取 V 的地址 */ 
    Pt1 = &V;      

    /* 使用运算符 & 获取 Pt1 的地址 */ 
    Pt2 = &Pt1;     

    /* 使用 pptr 获取值 */ 
    printf("var = %d\n", V );   
    printf("Pt1 = %p\n", Pt1 );   
    printf("*Pt1 = %d\n", *Pt1 );    
    printf("Pt2 = %p\n", Pt2 );    
    printf("**Pt2 = %d\n", **Pt2);     
 
    return 0; 
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

var = 100
Pt1 = 0x7ffee2d5e8d8
*Pt1 = 100
Pt2 = 0x7ffee2d5e8d0
**Pt2 = 100

四、传递指针给函数:通过引用或地址传递参数,使传递的参数在调用函数中被改变。

C 语言允许您传递指针给函数,只需要简单地声明函数参数为指针类型即可。

下面的实例中,我们传递一个无符号的 long 型指针给函数,并在函数内改变这个值:

实例

#include <stdio.h>
#include <time.h>
 
void getSeconds(unsigned long *par);

int main ()
{
   unsigned long sec;


   getSeconds( &sec );

   /* 输出实际值 */
   printf("Number of seconds: %ld\n", sec );

   return 0;
}

void getSeconds(unsigned long *par)
{
    /* 获取当前的秒数 */
    *par = time( NULL );
    return;
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

Number of seconds :1294450468

能接受指针作为参数的函数,也能接受数组作为参数,如下所示:

实例

#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;
 
    /* 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\n", 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;
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

Average value is: 214.40000

五、从函数返回指针:C 允许函数返回指针到局部变量、静态变量和动态内存分配。

C 允许您从函数返回指针。为了做到这点,您必须声明一个返回指针的函数,如下所示:

int * myFunction()
{
.
.
.
}

另外,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。

现在,让我们来看下面的函数,它会生成 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,具体如下:

实例

#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\n", 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\n", i, *(p + i) );    
     } 
     return 0;
 }

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

1523198053
1187214107
1108300978
430494959
1421301276
930971084
123250484
106932140
1604461820
149169022
*(p + [0]) : 1523198053
*(p + [1]) : 1187214107
*(p + [2]) : 1108300978
*(p + [3]) : 430494959
*(p + [4]) : 1421301276
*(p + [5]) : 930971084
*(p + [6]) : 123250484
*(p + [7]) : 106932140
*(p + [8]) : 1604461820
*(p + [9]) : 149169022

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标签:变量,int,C语言,新手入门,地址,第十三章,var,ptr,指针
来源: https://www.cnblogs.com/q693186131/p/16159342.html