指针变量的定义和使用

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(ASCLL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。

指针变量的定义和使用

定义指针变量

定义指针变量与定义普通变量非常类似,不过要在前面加*号,格式为:

datatype *name;
//或者
datatyoe *name = value;

*表示这是一个指针变量,datatype表示该指针变量所指向的数据的类型。例如:

int *p1;

P1是一个指向int类型数据的指针变量,至于P1究竟指向哪一份数据,应该由赋值它的值决定。再如:

int a = 100;
int *p_a = &a;

在定义指针变量P_a的同时对它进行初始化,并将变量a的地址赋予它,此时p_a就指向了a。值得注意的是,p_a需要的一个地址,a前面必须加取地址符&,否则是不对的。

和普通变量一样,指针变量也可以被多次写入,只要你想,随时都能改变指针变量的值,请看下面的代码:

//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;

*是一个特殊符号,表明一个变量时指针变量,定义P1,P2时必须带*。而给p1,p2赋值时,因为已经最大了它时一个指针变量,就没必要多次一举再带上*,后边可以像普通变量一样来使用指针变量。也就是说,定义指针变量时必须带*,给指针变量赋值时不能带*。

假设变量a,b,c,d的地址分别为0X1000,0X1004,0X2000,0X2004,下面的示意图很好放映了p1,p2指向的变化:

指针变量的定义和使用

需要强调的是,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。

指针变量也可以连续定义,例如:

int *a,*b,*c;

注意每个变量前面都要带*。如果写成下面的形式,那么只有a是指针变量,b,c都是类型为int的普通变量:

int *a,b,c;

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,格式为:

*pointer;

这里的*称为指针运算符,用来取得某个地址上的数据,请看下面的例子:

#include <stdio,h>
int main ()
{
    int a = 15 ;
    int *p = &a;
    prinf("%d %d",a,*p);
    return 0;
}
//运行结果:15,15

假设a的地址是0X1000,p指向a后,p本身的值也会为0X1000,*p表示获取地址0X1000上的数据,也即变量a的值。从运算结果上看,*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值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”。

假设变量a,p的地址分别为0X1000,)XF0A0,它们的指向关系如下图所示:

指针变量的定义和使用

程序被编译和链接后,a,p被替换成相应的地址,使用*p的话,要先通过地址0XF0A0取得变量p本身的值,这个值是变量a的地址,然后再通过这个值取得变量a的数据,前后共有两次运算;而使用a的话,可以通过地址0X1000直接取得它的数据,只需要一步运算。

也就是说,使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。

指针除了可以获取内存上的数据,也可以修改内存上的数据,例如:

#include<stdio.h>
int main()
{
    int a = 15, b = 99, c = 222;
    int *p = &a; //定义指针变量
    *p = b; //通过指针变量修改内存上的数据
    c = *p; //通过指针变量获取内存上的数据
    printf("%d,%d,%d,%d\n",a,b,c,*p);
    return 0;
}
//运行结果: 99, 99 ,99 ,99 

*p代表的是a中的数据,它等价于a,可以将另外的一份数据复制给它,也可以将它赋值给另外的一个变量。

*在不同的场景下有不同的作用:*可以用在指针变量的定义中,表明这是一个指针变量,以和普通变量区分开;使用指针变量时在前面加*表示获取指针指向的数据,或者说表示的是指针指向的数据本身。

也就是说,定义指针变量时的*和使用指针变量时的*意义完全不同。以下面的语句为例:

int *p = &a;
*p = 100 ;

第一行代码中*用来指明p是一个指针变量,第二行代码中*用来获取指针指向的数据。

需要注意的是,给指针变量本身赋值时不能加*。修改上面语句:

int *p;
p = &a;
*p = 100 

第二行代码中的p前面不能加*。

指针变量也可以出现在普通变量能出现的任何表达式中,例如:

int x, y, *px = &x, *py = &y;
y = *px + 5; //表示把x的内容加5并赋给y,*px+5相当于(*px)+5
y = ++*px; //px的内容加上1之后赋给y,++*px相当于++(*px)
y = *px++; //相当于y = *(px++)
py = px; //把一个指针的值赋个另一个指针

 示例:通过指针交换两个变量的值。

#include<stdio.h>
int main()
{
    int a = 100 , b = 999, temp;
    int *pa = &a,*pb = &b;
    printf("a=%d,b=%d\n",a,b);
    //开始交换
    temp = *pa;
    *pa = *pb;
    *pb = temp;
    printf("a=%d,b=%d\n",a,b);
    return 0;
}
//运行结果: 
a=100,b=999
a=999,b=100

从运行结果可以看出,a,b的值已经发生了交换。需要注意的时临时变量temp,它的作用特别重要,因为执行*pa=*pb;语句后a的值会被b的值覆盖,如果不先将a的值保存起来以后就找不到了。

关于*和&的谜题

假设有一个int类型的变量a,pa是指向它的指针,那么*&a和*&pa分别是什么意思呢?

*&a可以理解为*(&a),&a表示取变量a的地址(等价于pa),*(&a)表示取这个地址上的数据(等价于*pa),绕来绕去,又会到了原点,*&a仍然等价于a.

&*pa可以理解为&(*pa),*pa表示取得 pa 指向的数据(等价于 a),&(*pa)表示数据的地址(等价于 &a),所以&*pa等价于 pa。

对星号*的总结

在我们目前所学到的语法中,星号*主要又三种用途:

  • 表示乘法,例如int a = 3, b=5 ,c; c= a * b;
  • 表示定义一个指针变量,以和普通变量区分开来,例如int a = 100; int *p = &a;
  • 表示获取指针指向的数据,是一种间接操作,例如int a,b,*p =&a; *p = 100; b = *p ;

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