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[導(dǎo)讀]指針使得 C 語言能夠更高效地實現(xiàn)對計算機(jī)底層硬件的操作,而計算機(jī)硬件的操作很大程度上依賴地址,指針便提供了一種對地址操作的方法,在一定意義上,指針是c語言的精髓,所以一定要耐心看完。指針對于很多c語言初學(xué)者來說可能難以理解,一不小心可能被指針的指向關(guān)系繞進(jìn)去,在這里就對指針做一些總結(jié),寫一下自己的理解。

指針使得 C 語言能夠更高效地實現(xiàn)對計算機(jī)底層硬件的操作,而計算機(jī)硬件的操作很大程度上依賴地址,指針便提供了一種對地址操作的方法,在一定意義上,指針是c語言的精髓,所以一定要耐心看完。指針對于很多c語言初學(xué)者來說可能難以理解,一不小心可能被指針的指向關(guān)系繞進(jìn)去,在這里就對指針做一些總結(jié),寫一下自己的理解。

一. 指針的介紹


在程序中,我們聲明一個變量(int a = 1),將數(shù)據(jù)1存到變量a中,計算機(jī)內(nèi)部會將這個數(shù)據(jù)存到內(nèi)存(RAM)中,那么,數(shù)據(jù)存到某個地方,就會涉及地址。就像你買的快遞,快遞到了就要存到某個驛站里面放著,你的快遞就是一個數(shù)據(jù),驛站就是一個變量,這個驛站就要有地址,不然全國這么多驛站你怎么知道你的快遞在哪個驛站。


到這里,地址的概念應(yīng)該有了吧。


現(xiàn)在想想地址(比如0x0000 0001)不也是一個數(shù)據(jù)嗎,那么不也可以用一個變量存地址這個數(shù)據(jù)?是的,可以,這個變量就是指針,指針?biāo)褪谴鎯α硪粋€變量的內(nèi)存地址的一種數(shù)據(jù)類型,即指針的內(nèi)容就是另一個變量的內(nèi)存地址。





指針本身也是一個變量,所以指針變量也有自己的地址,只是它有點特殊,它存放的是另一個變量的地址而已,理解這句話就行。




前面講到過指針?biāo)且环N數(shù)據(jù)類型,為了方便,我們就規(guī)定在這種類型后面加*號表示該類型指針,有char型指針(char *)、double型指針(double *)和int型指針(int *)等等。


試著敲一下下面一段代碼,可以加深對指針的認(rèn)識:

int a = 1; // 定義一個int型變量int *p = &a; // 定義一個int型指針p,&a表示對a取地址,指針p的內(nèi)容是a的地址// int  *p;   p = &a;    // 第二行也可以這樣寫,意思一樣printf("%p\n", &a); // 打印a的地址printf("%p\n", p); // 打印指針p指向的地址// %p是打印地址(指針地址),是十六進(jìn)制的形式


C/C++ 中規(guī)定了 * 操作符來從對應(yīng)指針類型存放的地址中拿出相應(yīng)數(shù)據(jù),再定義一個變量int b = *p,指針p存了a的地址,*p就是拿出a的值,b的值就變成了1,*操作也被稱為解引用。



二. 指針的相關(guān)操作(運(yùn)算)


算數(shù)運(yùn)算:+、-、++、--、

指針的運(yùn)算是特別容易搞錯的,千萬不能以為和普通類型(比如int型數(shù)據(jù))的運(yùn)算一樣。


指針的加減運(yùn)算:


  1. 指針+1/指針-1,加/減的是整個指針類型的長度,與其說指針的加減法,我認(rèn)為不如說成指針的偏移更合適,接下來看為什么是偏移,舉個非常明顯的例子:

char a[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 定義一個char型數(shù)組,這里的a實質(zhì)上是一個指針,指向這個數(shù)組的首元素a[0]的指針char *p = a;printf("%d\n", *p); // 輸出1 --> a[0]printf("%d\n", *(p + 1)); // 輸出2 --> a[1]......


看輸出的結(jié)果就很容易看出規(guī)律,p指針指向a[0],特別注意p+1指針變成指向a[1],所以*(p+1)  = a[1] = 2,而不是*(p+1)  = a[0] + 1 = 2,當(dāng)然這里兩個答案湊巧一樣,但是把數(shù)組的內(nèi)容換一下就不會是一樣了,如果是改成(*p) + 1,那么就是(*p) + 1 = a[0] + 1 = 2,同理可以改成p+2、p+3......


還有試著定義其它類型的數(shù)組(比如int型:int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};),看看是不是這個規(guī)律,就可以知道指針加減的是這個指針類型的長度,也就是指針的偏移,還可以嘗試定義結(jié)構(gòu)體數(shù)組,將會有更深的理解。


減法就不用多說了,理解了指針p+1/p-1,那么指針p++/p--其實是一樣的,都是偏移。



三. 多級指針





說起多級指針這個東西,曾經(jīng)大一學(xué)c語言的時候,學(xué)到二級指針都已經(jīng)把我給繞暈了,如果當(dāng)時你給我寫個int ********p出來,我估計直接崩潰到放棄。




我們先來說說二級指針吧!前面有講到,指針也是一種數(shù)據(jù)類型,是一種變量,也有自己的地址,所以既然有地址,而指針就是存放另一個變量的地址的呀,那為什么不能再用一個指針存放這個指針的地址呢,對吧!所以就有了二級指針,就是指向指針的指針。


ok!來點生活上的東西,快遞柜大家都用過吧,快遞小哥給你發(fā)一個取件碼你就能拿到快遞。



這里的每一個柜子就是一塊內(nèi)存,取件碼就是地址,柜子里的快遞就是存儲在內(nèi)存的內(nèi)容/數(shù)據(jù)。


假如快遞小哥把你的快遞放到"058柜子",給你發(fā)取件碼,那么你輸入取件碼就可以取到快遞。

如果快遞小哥逗你一下,故意給你發(fā)"057柜子"的取件碼,然后在"057柜子"放一張紙條,上面寫:快遞在058柜子,這時候你肯定是按照紙條從"058柜子"里就可以拿到快遞。


這里的"057柜子"就是指針,指針里面存放另一個變量(058柜子)的地址。

如果快遞小哥給你發(fā)"056柜子"的取件碼,在"056柜子"里放一張紙條寫:快遞在"057柜子"里,又在"057柜子"里放一張紙條寫:快遞在"058柜子"里。


這里的"056柜子"就是二級指針,"057柜子"就是指針,"058柜子"就是指針存放的另一個變量。

現(xiàn)在明白了二級指針吧,那么,N級指針也就那樣,也就是指向指針的指針的指針的指針的指針........,是不是非常簡單!

int a = 1;int *p = &a;int **pp = &p; // 二級指針pp存放指針p的地址,即二級指針pp指向指針pint ***ppp = &pp; // 三級指針ppp存放二級指針pp的地址,即三級指針ppp指向二級指針pp......


總之,如果一個內(nèi)存如果存放的是另一個變量的地址,那么就叫指針。一塊內(nèi)存要么存放實際內(nèi)容/數(shù)據(jù),要么存放的是另一個變量的地址,確實是剛剛所說的非常簡單。





【總結(jié)兩點】:

1. 指針本身也是一個變量,也有自己的地址,需要內(nèi)存存儲。

2. 指針存放的是所指向的變量的地址,這個所指向的變量也可以是一個指針。


特別注意】:面試可能被問到指針的大小

1. 指針的大小跟指針是什么類型的沒有任何關(guān)系。

 2. 在32為系統(tǒng)系統(tǒng)中,所有的指針大小都是4個字節(jié),原因是32系統(tǒng)上所有變量的地址都是32位的,而指針用來存地址的。




最后,大家要明白一個概念,其實并沒有什么多級指針這種東西,多級指針就是個指針,稱為多級指針是為了我們方便表達(dá)而取的邏輯名稱。



四. 多維數(shù)組





二維數(shù)組其實和二級指針有著相似的理解方法:

比如a[3][2],把它理解成一個一維數(shù)組來看待,這個一維數(shù)組里面有三個元素,只是這個一維數(shù)組有點特殊,它的每個元素又是一個一維數(shù)組而已。




懂了上面這段話,二維數(shù)組就很好理解。

前面我們已經(jīng)知道一維數(shù)組a[3]中,a實質(zhì)上是一個指針,指向這個數(shù)組首元素a[0]:
int a[3] = {1, 2, 3};// a[0]  -->  *aprintf("%d\n", *a); // 打印 1  -->  a[0] 的值// a[1]  -->  *(a + 1)printf("%d\n", *(a + 1)); // 打印 2  -->  a[1] 的值// a[2]  -->  *(a + 2)printf("%d\n", *(a + 2)); // 打印 3  -->  a[2] 的值

那么,二維數(shù)組a[3][2]當(dāng)成一維數(shù)組看是不是可以得出:
int a[3][2] = {{1, 2}, {3, 4}, {5, 6}};// a[0][0]  -->  (*a)[0]printf("%d\n", (*a)[0]); // 打印 1  -->  a[0][0] 的值// a[1][0]  -->  (*(a + 1))[0]printf("%d\n", (*(a + 1))[0]); // 打印 3  -->  a[1][0] 的值// a[2][0]  -->  (*(a + 2))[0]printf("%d\n", (*(a + 2))[0]); // 打印 5  -->  a[2][0] 的值// a[2][1]  -->  (*(a + 2))[1]printf("%d\n", (*(a + 2))[1]); // 打印 6  -->  a[2][1] 的值// ..... 二維數(shù)組其它元素類似都可以輸出

結(jié)論一:a[m][n]  等價于 (*(a + m)[n]  -->就是一個數(shù)組指針(后面會提到)

基于前面兩種指針和數(shù)組的變換,可以繼續(xù)得出:
int a[3][2] = {{1, 2}, {3, 4}, {5, 6}};// a[0][0]  -->  (*a)[0]  -->  *(*a + 0)  -->  把 *a 當(dāng)成整體printf("%d\n", *(*a)); // 打印 1  -->  a[0][0] 的值// a[1][0]  -->  (*(a + 1))[0]  -->  *(*(a + 1) + 0)printf("%d\n", *(*(a + 1))); // 打印 3  -->  a[1][0] 的值// a[2][0]  -->  (*(a + 2))[0]  -->  *(*(a + 2) + 0)printf("%d\n", *(*(a + 2))); // 打印 5  -->  a[2][0] 的值// a[2][1]  -->  (*(a + 2))[1]  -->  *(*(a + 2) + 1)printf("%d\n", *(*(a + 2) + 1)); // 打印 6  -->  a[2][1] 的值// ..... 二維數(shù)組其它元素類似都可以輸出

結(jié)論二:a[m][n] 等價于   *(*(a + m) + n)


五. 數(shù)組指針與指針數(shù)組


1. 數(shù)組指針:指針在后,說明它就是個指針,所以數(shù)組指針指向的是數(shù)組,相當(dāng)于一次聲明了一個指針。從前面就已經(jīng)知道,二維數(shù)組a[3][2]中,a實質(zhì)上就是一個數(shù)組指針




公式:

指向的那個數(shù)組的元素類型  (*指針名字)[指向的數(shù)組的元素個數(shù)]




2. 指針數(shù)組:數(shù)組在后,說明它就是個數(shù)組。字符數(shù)組是什么?就是存放字符的數(shù)組,那么指針數(shù)組就是存放指針類型的數(shù)組,相當(dāng)于一次聲明了多個指針。




公式:

數(shù)組元素的類型  數(shù)組名字[數(shù)組元素個數(shù)]




char *a[3] = {"red", "green", "blue"};char **pp = a; //定義二級指針pp, a本質(zhì)上相當(dāng)于二級指針printf("%s\n", pp[0]); // 打印 redprintf("%s\n", pp[1]); // 打印 greenprintf("%s\n", pp[2]); // 打印 blue

直觀上區(qū)分?jǐn)?shù)組指針和指針數(shù)組的方法:
由于數(shù)組指針的 [] 比 * 的優(yōu)先級,所以數(shù)組指針的指針加括號,所以看看指針有沒有用圓括號括起來,就可以區(qū)分開。


六. 其它


關(guān)于指針想寫的內(nèi)容還有很多,其實這只是開了個頭,比如:野指針、函數(shù)指針、函數(shù)參數(shù)傳遞方式、const 修飾指針、動態(tài)內(nèi)存分配: malloc 和 free、堆, 棧、內(nèi)存泄露......,以后慢慢補(bǔ)齊。

指針在鏈表使用的比較多,多寫一些鏈表的操作會對指針理解很有幫助,鏈表節(jié)點的增加、刪除、修改、查找,單向鏈表、雙向鏈表、雙向循環(huán)鏈表、內(nèi)核鏈表等等。

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