C指针——C语言手记

        最近写程序的时候,发现自己很多东西都开始忘了。今天终于有机会好好总结一下指针,当做个笔记同时也希望对大家有用。如果有不正确的地方,希望大家能帮我指正一下。然后我的实验环境是32位RHEL+eclipse。

一、指针基本属性

指针的属性主要包括指针的类型、指针所指向的类型、指针的值。下面以一个简单的例子为例

int *p;

指针的类型:int *

指针所指向的类型:int

指针的值(指针所指向内存区的地址):野指针

总结一下,指针的类型:去掉变量名字之后的那一部分

                    指针所指向的类型:去掉*变量名之后的那一部分

                    指针的值:指针所指向内存区的地址

最后这里还有一个小点,指针是否站内存空间。答案是肯定的,我们做一个简单的实验测试一下:

C指针——C语言手记

这里为什么都是4字节呢?因为我们指针的存储内容是内存地址,而我的机子是32位。32位就是4个字节!

注:区分指针的类型 指针所指向的类型是精通C的关键

二、&和*运算符

       &运算符叫做取地址运算符,*运算符叫做间接运算符(取内容运算符)。他们和指针结合在一起的时候,经常让我们无比头疼。像段错误,很多时候也是他们使用不当导致的。这里引用一个比较好的总结:

&p的运算结果是一个指针,指针的类型是p的类型加个*。指针所指向的类型是p的类型,所指向的地址就是p1的地址。

*p的运算结果是p所指向的东西,他的类型是p指向的类型,它的地址是p所指向的地址。

理论总是难以理解的,我们来做做实验:




C指针——C语言手记

&n的运算结果事一个指针,指针的类型是int *,指针所指向的类型是int。(和等号左边的p信息匹配上了)

&p的运算结果事一个指针,指针的类型是int **,指针所指向的类型是int *。(和等号左边的ptr信息匹配上了)

printf("The value of p is %d\n",*p);

由于之前的p=&n,所以p指向的是n的地址。但是&p(p本身自己的地址)没有变化。所以*p的值就是p指向的地址的内容,也就是4。*p的类型是int,所以这里用%d进行输出。

printf("The value of ptr is %x\n",*ptr);

同理,这里ptr指向的是p的地址。但是&ptr(ptr本身自己的地址)没有变化。所以*ptr的值就是ptr指向的地址(p的地址)的内容,也就是n的地址。*ptr的类型是int *,所以这里用%x进行输出。

更加简单直白地说,*就是降*操作符,&是升*操作符。

三、指针和数组

在有了上面的基础之后,我们继续来看看指针和数组。先看看下面的测试代码:

C指针——C语言手记
     首先,我们发现对于type name[n];这样的数组,我们可以通过*(name)、*(name+1)、*(name+2)。。。。。。递推访问数组的每一个元素。
注:这里需要加括号进行访问,那程序上面的和我们日常看到很多程序中都没有加括号。我们将在下面介绍他们的具体区别。
因为众所周知数组就是一个连续的内存块,而name指针中存储的是数组的内存块的起始地址。所以这里我们通过二中的间接运算符*(取内容符)获取起始地址中的内容。然后+1访问第二块地址上的内容。
      但是这里需要注意的是,这里的1等数字不是我们理解中的int类型的数字。这里的数字是类型的长度。以上面的int array[10]为例子,int的长度是32位(4个字节)。所以*array+1就是指起始地址+4字节。也就是array[1]的存储地址。
      然后接下来,我们尝试再复杂一点一起看看字符串数组:
printf("The second char of %s is %c.\n",*team,*(*team+1));
因为这里是数组指针,比之前更加复杂一点。由于C语言是没有string类型的,所以China其实就是一个char数组。然后这里的team数组是3个字符类型的指针。team存储的就是这三个字符数组(China,American,Japan)的起始地址,也就是China的起始地址。所以第一个参数*team得到的是字符串China。

那当我们想通过team访问特别字符串中的指定字符怎么办?首先我们要区分下面的概念:

*team+1和*(team+1)的区别
这里的两个1对编译器来说都是不一样的,为什么呢?因为正如上面所说,这里面的数字就是类型长度。但是
*(team+1)的类型长度是sizeof(char *)4字节,而*team+1中的类型长度是sizeof(char)1字节。
为什么会这样,将在下面的步长变化规则中进行介绍!

那上面为什么可以通过*array+1访问到array[2]呢?
这里的主要原因是*(array+1)中的1编译器认为是4字节(sizeof(int)),而*array+1中的1编译器认为
是int整型1。所以当数组是{0,4,3,6,7}的话,*array+1得到的答案将是1而不是4。

步长的变化规则是什么呢?

       要了解步长的变化规律,首先我们要清晰地得到数组的元素类型。其实也非常简单,就是去掉变量名剩下的

就是数组元素类型:

        char *array[10];//元素类型是char *

        int test[10];//元素类型是int

       那什么是上一级元素类型,其实就是元素类型去掉一个*。如果没有*了,就表示已经是*。      

char *array[10];//元素类型是char *,上级元素是char

        int test[10];//元素类型是int,*

       最后就是步长的变化规则:

                             1)当变量名每和*结合一次。步长变成上级元素的长度。

                             2)当*元素再和*结合,步长变为1,1的类型是常规的int。

                             3) 初始步长为数组元素类型长度

所以,*(array+1)的步长是sizeof(char *)  //这里因为没有和*结合过,所这里步长是sizeof(char *) 

            *array+1的步长是sizeof(char)  //这里因为结合了一次,所以这里的步长是上级元素类型char的长度

            *(test+1)的步长是sizeof(int)  //这里因为没有和*结合过,所以步长是sizeof(int)

            *test+1的步长是整型1,也就是说如果*test的值时4那*test+1的值就是5 //这里因为和*结合了一次之后,发现int已经是*元素了。不能再升级,所以这里编译器把它默认为整型。

四、指针和结构体

还是老规矩,先晾代码再分析:

C指针——C语言手记

这里先清晰一些概念,指针通过—>访问结构体内部的变。而结构体本身是通过 . 来访问自己的变量的。

所以p指向新创建结构体之后,通过printf("The content of p is %d and %x.\n",p->data,p->next);来访问自己结构体内部的变量。

然后这里比较复杂的可能是

printf("The content of n is %d and %x.\n",(*(p->next)).data,(*(p->next)).next);

这里p->next指向的是n的存储地址,然后我们用*取出了n的内容。然后通过.来访问n自身的变量。有没有感觉自己对指针熟悉了很多呢?O(∩_∩)O

五、指针的强制类型转换

C指针——C语言手记

我们要分析出为什么能这样做,要先了解下面几个点:

1)结构体的构成

typedef struct node{
int data;
struct node *next;
};
以这里结构体为例,int 类型是4个字节。struct node*类型是指针类型所以是4字节。因此有了第一个输出8.

2)强制类型转换之后的步长

强制类型转换之后,步长也发生了变化。因为起始元素类型(一模块中的指针指向的变量类型)变成了int,所以这里的步长是sizeof(int)也就是4字节。

printf("The value of n is %d and %x.\n",*p,*(p+1));

这里大家注意struct node的第一个变量int的步长也是4字节。所以(p+1)后从开始的起始地址刚好偏移了4字节。然后得到了变量*next的起始地址,然后通过*取出其内容。


到这来就结束啦!祝愿大家早日成为C语言的高手,如果上面有不正确的地方,或者看完还有什么疑惑。都欢迎大家指出来,一起讨论讨论!


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