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C-指针

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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。

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：

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type *var-name;

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 * ，星号是用来指定一个变量是指针。

以下是有效的指针声明：

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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。

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。

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#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;
}

指针的算术运算

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

总结：

  • 指针的每一次递增，它其实会指向下一个元素的存储单元。
  • 指针的每一次递减，它都会指向前一个元素的存储单元。
  • 指针在递增和递减时，跳跃的字节数取决于指针所指向变量数据类型长度，比如 int 就是 4 个字节。

实例：

递增指针

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#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;
}

递减一个指针

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#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;
}

指针的比较

指针可以用关系运算符进行比较，如 ==、< 和 >。

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#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;
}

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。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：

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

结果：

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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：

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

NULL指针应用

  • 必须初始化指针，没有被初始化的指针被称为失控指针(野指针）。
  • free() 后指针必须赋值 NULL

编程坏习惯

  • 初始化指针不赋 NULL

初始化指针不赋 NULL，因为这样的指针会指向一片未知的区域，这样的指针不是空指针，但指向一片访问受限制的内存区域，你无法使用它，这样的情况下的指针，业界给了它一个形象的名字：“野指针”，而且难以调试，在许多编译器单步 debug 会出现奇怪的错误，但经常看见的 Segmentation Fault 这样的错误

  • free() 后指针不赋 NULL

为指针分配内存后，指针便可以指向一片合法可使用的内存，但使用 free() 释放那片内存时，指针依旧存放着那片内存的地址，也就是依旧指向那片内存，但这片内存已经释放，不可访问，这时若不小心使用了这个指针，便会内存错误，又是会有奇怪的 bug ，代码几百行多点就会难以调试，业界给这样的指针也有个统称：悬空指针，为了避免这种情况出现，一定要释放内存后，给指向这片内存的指针，都赋值为 NULL。