一、指针基础知识

在开始我们指针的进阶内容之前，我们先来回顾一下与指针相关的基础知识：

1、什么是指针

指针是内存中一个最小单元的编号，也就是地址。
我们一般口语中说的指针，通常指的是指针变量，也就是用来存放内存地址的变量。

2、指针变量的大小

在32位的机器上，地址由32个0/1组成二进制序列组成，所以地址需要用4个字节的空间来存储，则一个指针变量的大小就应该是4个字节。

在64位机器上，地址由64个0/1组成二进制序列组成，所以地址需要用8个字节的空间来存储，则一个指针变量的大小就应该是8个字节。

总结：在 X86 (32位平台) 环境下，一个指针变量的大小 (一个地址的大小) 是四个字节；在 X64 (64位平台) 环境下，一个指针变量的大小 (一个地址的大小) 是八个字节

3、指针类型的意义

指针的类型决定了指针进行解引用操作时的访问权限 (解引用时能向后访问几个字节的空间) ；

指针的类型决定了指针 ± 整数时候的步长 (+1跳过几个字节) ；

4、指针的运算

指针 ± 整数：指针移动整数个元素的大小；

指针 - 指针：得到指针之间元素的个数；

指针的关系运算：比较两个地址的大小；

5、野指针的成因及规避方法

野指针的成因

指针未初始化；

指针越界访问；

指针指向的空间被释放；

野指针的规避方法

使用已初始化的指针；

小心指针越界；

当指针指向的空间被释放的同时把该指针置为 NULL；

避免返回局部变量的地址 (离开该变量的生命周期该变量就会被销毁)；

指针使用之前检查其有效性；

二、指针进阶知识

1、字符指针

什么是字符指针

顾名思义，字符指针就是用来存放字符地址的指针。

字符指针的两种使用方法

第一种：

int main()
{
    char ch = 'w';
    char *pc = &ch;
    *pc = 'w';
    return 0;
}

第二种：

int main()
{
    const char* pstr = "hello world";  //这里是把一个字符串放到pstr指针变量里了吗？
    printf("%s\n", pstr);
    return 0;
}

第一种使用方法很简单，这里我不再赘述；难点是第二种使用方法：在第二个例子中，我们并不是把 “hello world” 这整个字符串放到 pstr 指针变量中，而且 pstr 是指针变量，只能存放四个字节的内容，也存不下这整个字符串；

其实我们是把 “hello world” 这个字符串中首字符的地址，即 ‘h’ 的地址放入 pstr 中，然后我们可以以 %s 的形式把整个字符串打印出来；

同时，“hello world” 这样的字符串被我们称为常量字符串，它是存储在字符常量区的，我们可以通过 pstr 来访问它，但是不能修改它的内容 (因为它是常量)，所以这里我们用 const 关键字来修饰 char*，防止有人误该 “hello world” 中的内容。

笔试题练习

下面程序的输出结果是什么？

int main()
{
  char str1[] = "hello world";
  char str2[] = "hello world";
  const char* str3 = "hello world";
  const char* str4 = "hello world";
  if (str1 == str2)
    printf("str1 and str2 are same\n");
  else
    printf("str1 and str2 are not same\n");
  if (str3 == str4)
    printf("str3 and str4 are same\n");
  else
    printf("str3 and str4 are not same\n");
  return 0;
}

解析

str1 和 str2 是数组，数组空间在栈区上开辟，所以操作系统会给 str1 和 str2 分别分配一块空间，并把空间里的内容初始化为 “hello world”，同时数组名代表首元素地址，所以 str1 != str2；

对于 str3 和 str4 来说，由于 “hello world” 存放在字符常量区，所以 “hello world” 只会存在一份，只需要让它们同时指向 “hello world” 的空间即可，所以 str3 和 str4 其实存放的都是字符常量区中 “hello world” 中字符 ‘h’ 的地址，所以 str3 == str4；

2、指针数组

指针数组是什么

顾名思义，指针数组是一个数组，而且是用来存放指针变量的数组；所以指针数组就是存放指针的数组。

指针数组的定义

int* arr[10];
# arr的类型：int* [10]   //去掉变量名剩下的就是变量类型
# arr先和[10]结合，表示arr是一个数组，数组里面有10个元素，每个元素的类型是int*
char* str[10];
# str的类型 char* [10]   //去掉变量名剩下的就是变量类型
# str先和[10]结合，表示str是一个数组，数组里面有10个元素，每个元素的类型是char*

指针数组的使用

int main()
{
  int a = 10;
  int b = 20;
  int c = 30;
  int* arr[3] = { &a, &b, &c };
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 3; i++)
  {
    *(arr[i]) = i;
  }
  printf("%d %d %d\n", a, b, c);
  return 0;
}

3、数组指针

指针数组是什么

顾名思义，数组指针就是一个指针，这个指针指向的是一个数组；所以数组指针就是指向数组的指针。

数组指针的定义

int (*arr)[10];
# arr的类型：int (*)[10]  //去掉变量名剩下的就是变量类型
# arr首先和*结合，表示它是一个指针，然后和[10]结合，表示它指向的是一个数组，数组里面有10个元素，每个元素的类型是int;
char* (*arr)[10];
# arr的类型：int* (*)[10]  //去掉变量名剩下的就是变量类型
# arr首先和*结合，表示它是一个指针，然后和[10]结合，表示它指向的是一个数组，数组里面有10个元素，每个元素的类型是char*;

数组名和&数组名的区别

#include <stdio.h>
int main()
{
  int arr[10] = { 0 };
  printf("arr = %p\n", arr);
  printf("&arr= %p\n", &arr);
  printf("arr+1 = %p\n", arr + 1);
  printf("&arr+1= %p\n", &arr + 1);
  return 0;
}

如上所示：数组名和&数组名所得到的地址的起始位置是相同的，但是数组名加1跳过的是一个整形，即4个字节；而&数组名加1跳过的是一个数组，即40个字节；

所以：数组名表示首元素的地址，+1 跳过一个数组元素；而&数组名表表示整个数组的地址，+1 跳过整个数组。

数组指针的使用

int main()
{
  int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 };
  int(*p)[10] = &arr;  //把整个数组的地址赋值给数组指针变量p
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 10; i++)
  {
    //*p找到整个数组，而数组名代表整个数组，所以*p相当于得到数组名，
    //而数组名又表示首元素的地址，所以*p最终的效果是得到数组首元素的地址
    //首元素的地址 +i 再解引用得到数组的各个元素
    printf("%d ", *(*p) + i);  
  }
  return 0;
}

虽然上面的使用是正确的，但是我们通常不这样用，因为我们可以直接用 arr[i] 来得到数组的每个元素；数组指针通常用于二维数组：

void print_arr(int(*arr)[5], int row, int col)
{
    int i = 0;
    int j = 0;
    for (i = 0; i < row; i++)
    {
        for (j = 0; j < col; j++)
        {
            //arr[i] 相当于 *(arr+i)
            //所以 arr[i][j] 相当于 *(*(arr+i)+j)
            //arr[i] 找到二维数组具体的某一行，而行号代表那一行，同时行号又表示那一行首元素的地址
            //所以 arr[i][j] 就可以找到二维数组中具体某一行的具体某一个元素
            printf("%d ", arr[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
}
int main()
{
    int arr[3][5] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    //数组名arr，表示首元素的地址
    //但是二维数组的首元素是二维数组的第一行
    //所以这里传递的arr，其实相当于第一行的地址，是一维数组的地址
    //一维数组的地址用数组指针来接收
    print_arr(arr, 3, 5);
    return 0;
}

练习题

下面的代码分别表示什么意思？

int arr[5];
# arr和[5]结合，表示arr是一个数组，数组里面有5个元素，每个元素的类型是int；所以这里表示正常的一维整形数组；
int *parr1[10];
# parr1和[10]结合，表示parr1是一个数组，数组里面有10个元素，每个元素的类型是int*；所以这里表示指针数组；
int (*parr2)[10];
# parr2首先和*结合，表示它是一个指针，然后和[10]结合，表示它指向一个数组，数组里面有10个元素，每个元素的类型是int；所以这里表示数组指针；
int (*parr3[10])[5];
# parr3和[10]结合，表示这是一个数组，数组里面有10个元素，每个元素的类型是int (*)[5]；所以这里是存放数组指针的数组；

深析C语言的灵魂 -- 指针（1）