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C语言学习笔记-指针

thinkTV
2022-09-12 / 0 评论 / 0 点赞 / 77 阅读 / 4,872 字 / 正在检测是否收录...

说明:参考视频《黑马程序员C语言基础教程》,配合视频学习使用。

1 概述

1.1 内存

内存含义:

  • 存储器:计算机的组成中,用来存储程序和数据,辅助CPU进行运算处理的重要部分。
  • 内存:内部存贮器,暂存程序/数据——掉电丢失 SRAM、DRAM、DDR、DDR2、DDR3。
  • 外存:外部存储器,长时间保存程序/数据—掉电不丢ROM、ERRROM、FLASH(NAND、NOR)、硬盘、光盘。

内存是沟通CPU与硬盘的桥梁:

  • 暂存放CPU中的运算数据
  • 暂存与硬盘等外部存储器交换的数据

1.2 物理存储器和存储地址空间

物理存储器:实际存在的具体存储器芯片。

  • 主板上装插的内存条
  • 显示卡上的显示RAM芯片
  • 各种适配卡上的RAM芯片和ROM芯片

存储地址空间:对存储器编码的范围。我们在软件上常说的内存是指这一层含义。

  • 编码:对每个物理存储单元(一个字节)分配一个号码
  • 寻址:可以根据分配的号码找到相应的存储单元,完成数据的读写

1.3 内存地址

  • 将内存抽象成一个很大的一维字符数组。
  • 编码就是对内存的每一个字节分配一个32位或64位的编号(与32位或者64位处理器相关)。
  • 这个内存编号我们称之为内存地址。

内存中的每一个数据都会分配相应的地址:

  • char:占一个字节分配一个地址
  • int: 占四个字节分配四个地址
  • float、struct、函数、数组等
    图片-1662945692485

1.4 指针和指针变量

  • 内存区的每一个字节都有一个编号,这就是“地址”
  • 如果在程序中定义了一个变量,在对程序进行编译或运行时,系统就会给这个变量分配内存单元,并确定它的内存地址(编号)
  • 指针的实质就是内存“地址”。指针就是地址,地址就是指针。
  • 指针是内存单元的编号,指针变量是存放地址的变量
  • 通常我们叙述时会把指针变量简称为指针,实际他们含义并不一样。

2 指针基础知识

2.1 指针变量的定义和使用

  • 指针也是一种数据类型,指针变量也是一种变量
  • 指针变量指向谁,就把谁的地址赋值给指针变量
  • “*”操作符操作的是指针变量指向的内存空间
#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 0;
	char b = 100;
	printf("%p, %p\n", &a, &b); //打印a, b的地址

	//int *代表是一种数据类型,int*指针类型,p才是变量名
	//定义了一个指针类型的变量,可以指向一个int类型变量的地址
	int *p;
	p = &a;//将a的地址赋值给变量p,p也是一个变量,值是一个内存地址编号
	printf("%d\n", *p);//p指向了a的地址,*p就是a的值

	char *p1 = &b;
	printf("%c\n", *p1);//*p1指向了b的地址,*p1就是b的值

	return 0;
}

注意:&可以取得一个变量在内存中的地址。但是,不能取寄存器变量,因为寄存器变量不在内存里,而在CPU里面,所以是没有地址的。

2.2 通过指针间接修改变量的值

	int a = 0;
	int b = 11;
	int *p = &a;

	*p = 100;
	printf("a = %d, *p = %d\n", a, *p);

	p = &b;
	*p = 22;
	printf("b = %d, *p = %d\n", b, *p);

2.3 指针大小

  • 使用sizeof()测量指针的大小,得到的总是:4或8
  • sizeof()测的是指针变量指向存储地址的大小
  • 在32位平台,所有的指针(地址)都是32位(4字节)
  • 在64位平台,所有的指针(地址)都是64位(8字节)
	int *p1;
	int **p2;
	char *p3;
	char **p4;
	printf("sizeof(p1) = %d\n", sizeof(p1));
	printf("sizeof(p2) = %d\n", sizeof(p2));
	printf("sizeof(p3) = %d\n", sizeof(p3));
	printf("sizeof(p4) = %d\n", sizeof(p4));
	printf("sizeof(double *) = %d\n", sizeof(double *));

2.4 野指针和空指针

指针变量也是变量,是变量就可以任意赋值,不要越界即可(32位为4字节,64位为8字节),但是,任意数值赋值给指针变量没有意义,因为这样的指针就成了野指针,此指针指向的区域是未知(操作系统不允许操作此指针指向的内存区域)。野指针不会直接引发错误,操作野指针指向的内存区域才会出问题。

为了标志此指针变量没有指向任何变量(空闲可用),C语言中,可以把NULL赋值给此指针,这样就标志此指针为空指针,没有任何指针。

2.5 万能指针void *

void *指针可以指向任意变量的内存空间:

	void *p = NULL;

	int a = 10;
	p = (void *)&a; //指向变量时,最好转换为void *

	//使用指针变量指向的内存时,转换为int *
	*( (int *)p ) = 11;
	printf("a = %d\n", a);

2.6 const修饰的指针变量

	int a = 100;
	int b = 200;

//指向常量的指针
	//修饰*,指针指向内存区域不能修改,指针指向可以变
	const int * p1 = &a; //等价于int const *p1 = &a;
	//*p1 = 111; //err
	p1 = &b; //ok

//指针常量
	//修饰p1,指针指向不能变,指针指向的内存可以修改
	int * const p2 = &a;
	//p2 = &b; //err
	*p2 = 222; //ok

在编辑程序时,指针作为函数参数,如果不想修改指针对应内存空间的值,需要使用const修饰指针数据类型。

3 指针和数组

3.1 数组名

数组名字是数组的首元素地址,但它是一个常量:

	int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	printf("a = %p\n", a);
	printf("&a[0] = %p\n", &a[0]);

	//a = 10; //err, 数组名只是常量,不能修改

3.2 指针操作数组元素

#include <stdio.h>

int  main()
{
	int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	int i = 0;
	int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);
	
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		//printf("%d, ", a[i]);
		printf("%d, ", *(a+i));
	}
	printf("\n");

	int *p = a; //定义一个指针变量保存a的地址
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		p[i] = 2 * i;
	}

	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("%d, ", *(p + i));
	}
	printf("\n");


	return 0;
}

图片-1662947145315

3.3 指针加减运算

加法运算

  • 指针计算不是简单的整数相加
  • 如果是一个int *,+1的结果是增加一个int的大小
  • 如果是一个char *,+1的结果是增加一个char大小
#include <stdio.h>

int main()
{
	int a;
	int *p = &a;
	printf("%d\n", p);
	p += 2;//移动了2个int
	printf("%d\n", p);

	char b = 0;
	char *p1 = &b;
	printf("%d\n", p1);
	p1 += 2;//移动了2个char
	printf("%d\n", p1);

	return 0;
}

通过改变指针指向操作数组元素:

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	int i = 0;
	int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);

	int *p = a;
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("%d, ", *p);
		p++;
	}
	printf("\n");
	
	return 0;
}

图片-1662947608433

减法运算

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	int *p2 = &a[2]; //第2个元素地址
	int *p1 = &a[1]; //第1个元素地址
	printf("p1 = %p, p2 = %p\n", p1, p2);

	int n1 = p2 - p1; //n1 = 1
	int n2 = (int)p2 - (int)p1; //n2 = 4
	printf("n1 = %d, n2 = %d\n", n1, n2);
	
	return 0;
}

图片-1662947684319

3.4 指针数组

指针数组,它是数组,数组的每个元素都是指针类型。

#include <stdio.h>

int main()
{
	//指针数组
	int *p[3];
	int a = 1;
	int b = 2;
	int c = 3;
	int i = 0;

	p[0] = &a;
	p[1] = &b;
	p[2] = &c;

	for (i = 0; i < sizeof(p) / sizeof(p[0]); i++ )
	{
		printf("%d, ", *(p[i]));
	}
	printf("\n");
	
	return 0;
}

图片-1662947825440

4 多级指针

  • C语言允许有多级指针存在,在实际的程序中一级指针最常用,其次是二级指针。
  • 二级指针就是指向一个一级指针变量地址的指针。
  • 三级指针基本用不着,但考试会考。
	int a = 10;
	int *p = &a; //一级指针
	*p = 100; //*p就是a

	int **q = &p;
	//*q就是p
	//**q就是a

	int ***t = &q;
	//*t就是q
	//**t就是p
	//***t就是a

5 指针和函数

5.1 函数形参改变实参的值

#include <stdio.h>

void swap1(int x, int y)
{
	int tmp;
	tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
	printf("x = %d, y = %d\n", x, y);
}

void swap2(int *x, int *y)
{
	int tmp;
	tmp = *x;
	*x = *y;
	*y = tmp;
}

int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	swap1(a, b); //值传递
	printf("a = %d, b = %d\n", a, b);

	a = 3;
	b = 5;
	swap2(&a, &b); //地址传递
	printf("a2 = %d, b2 = %d\n", a, b);

	return 0;
}

6.2 数组名做函数参数

数组名做函数参数,函数的形参会退化为指针:

#include <stdio.h>

void printArrary(int *a, int n)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("%d, ", a[i]);
	}
	printf("\n");
}

int main()
{
	int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);

	//数组名做函数参数
	printArrary(a, n); 
	return 0;
}

6.3 指针做为函数的返回值

#include <stdio.h>

int a = 10;

int *getA()
{
	return &a;
}


int main()
{
	*( getA() ) = 111;
	printf("a = %d\n", a);

	return 0;
}

7 指针和字符串

7.1 字符指针

#include <stdio.h>

int main()
{
	char str[] = "hello world";
	char *p = str;
	*p = 'm';
	p++;
	*p = 'i';
	printf("%s\n", str);

	p = "mike jiang";
	printf("%s\n", p);

	char *q = "test";
	printf("%s\n", q);

	return 0;
}

图片-1662948670678

7.2 字符指针做函数参数

#include <stdio.h>

void mystrcat(char *dest, const char *src)
{
	int len1 = 0;
	int len2 = 0;
	while (dest[len1])
	{
		len1++;
	}
	while (src[len2])
	{
		len2++;
	}

	int i;
	for (i = 0; i < len2; i++)
	{
		dest[len1 + i] = src[i];
	}
}

int main()
{
	char dst[100] = "hello mike";
	char src[] = "123456";
	
	mystrcat(dst, src);
	printf("dst = %s\n", dst);

	return 0;
}

图片-1662948720742

7.3 const修饰的指针变量

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(void)
{
	//const修饰一个变量为只读
	const int a = 10;
	//a = 100; //err

	//指针变量, 指针指向的内存, 2个不同概念
	char buf[] = "aklgjdlsgjlkds";

	//从左往右看,跳过类型,看修饰哪个字符
	//如果是*, 说明指针指向的内存不能改变
	//如果是指针变量,说明指针的指向不能改变,指针的值不能修改
	const char *p = buf;
	// 等价于上面 char const *p1 = buf;
	//p[1] = '2'; //err
	p = "agdlsjaglkdsajgl"; //ok

	char * const p2 = buf;
	p2[1] = '3';
	//p2 = "salkjgldsjaglk"; //err

	//p3为只读,指向不能变,指向的内存也不能变
	const char * const p3 = buf;

	return 0;
}

7.4 指针数组做为main函数的形参

int main(int argc, char *argv[]);
  • main函数是操作系统调用的,第一个参数标明argc数组的成员数量,argv数组的每个成员都是char *类型
  • argv是命令行参数的字符串数组
  • argc代表命令行参数的数量,程序名字本身算一个参数
#include <stdio.h>

//argc: 传参数的个数(包含可执行程序)
//argv:指针数组,指向输入的参数
int main(int argc, char *argv[])
{

	//指针数组,它是数组,每个元素都是指针
	char *a[] = { "aaaaaaa", "bbbbbbbbbb", "ccccccc" };
	int i = 0;

	printf("argc = %d\n", argc);
	for (i = 0; i < argc; i++)
	{
		printf("%s\n", argv[i]);
	}
	return 0;
}

7.5 项目开发常用字符串应用模型

strstr中的while和do-while模型

利用strstr标准库函数找出一个字符串中substr出现的个数。

a)while模型

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(void)
{
	char *p = "11abcd111122abcd333abcd3322abcd3333322qqq";
	int n = 0;

	while ((p = strstr(p, "abcd")) != NULL)
	{
		//能进来,肯定有匹配的子串
		//重新设置起点位置
		p = p + strlen("abcd");
		n++;

		if (*p == 0) //如果到结束符
		{
			break;
		}

	}

	printf("n = %d\n", n);

	return 0;
}

b) do-while模型

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(void)
{
	char *p = "11abcd111122abcd333abcd3322abcd3333322qqq";
	int n = 0;

	do
	{
		p = strstr(p, "abcd");
		if (p != NULL)
		{
			n++; //累计个数

			//重新设置查找的起点
			p = p + strlen("abcd");

		}
		else //如果没有匹配的字符串,跳出循环
		{
			break;
		}
	} while (*p != 0); //如果没有到结尾

	printf("n = %d\n", n);
	return 0;
}

两头堵模型

求非空字符串元素的个数:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>

int fun(char *p, int *n)
{
	if (p == NULL || n == NULL)
	{
		return -1;
	}

	int begin = 0;
	int end = strlen(p) - 1;

	//从左边开始
	//如果当前字符为空,而且没有结束
	while (p[begin] == ' ' && p[begin] != 0)
	{
		begin++; //位置从右移动一位
	}

	//从右往左移动
	while (p[end] == ' ' && end > 0)
	{
		end--; //往左移动
	}

	if (end == 0)
	{
		return -2;
	}

	//非空元素个数
	*n = end - begin + 1;

	return 0;
}

int main(void)
{
	char *p = "      abcddsgadsgefg      ";
	int ret = 0;
	int n = 0;

	ret = fun(p, &n);
	if (ret != 0)
	{
		return ret;
	}
	printf("非空字符串元素个数:%d\n", n);

	return 0;
}

图片-1662949326434

字符串反转模型(逆置)

图片-1662949342240

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int inverse(char *p)
{
	if (p == NULL)
	{
		return -1;
	}
	char *str = p;
	int begin = 0;
	int end = strlen(str) - 1;
	char tmp;

	while (begin < end)
	{
		//交换元素
		tmp = str[begin];
		str[begin] = str[end];
		str[end] = tmp;

		begin++;  //往右移动位置
		end--;	    //往左移动位置
	}

	return 0;
}

int main(void)
{
	//char *str = "abcdefg"; //文件常量区,内容不允许修改
	char str[] = "abcdef";

	int ret = inverse(str);
	if (ret != 0)
	{
		return ret;
	}

	printf("str ========== %s\n", str);
	return 0;
}

图片-1662949402337

7.8 字符串处理函数

strcpy()

#include <string.h>
char *strcpy(char *dest, const char *src);

功能: 把src所指向的字符串复制到dest所指向的空间中,'\0’也会拷贝过去
参数:
dest:目的字符串首地址
src:源字符首地址
返回值:
成功:返回dest字符串的首地址
失败:NULL
注意: 如果参数dest所指的内存空间不够大,可能会造成缓冲溢出的错误情况。

char dest[20] = "123456789";
	char src[] = "hello world";
	strcpy(dest, src);
	printf("%s\n", dest);

strncpy()

#include <string.h>
char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n);

功能:把src指向字符串的前n个字符复制到dest所指向的空间中,是否拷贝结束符看指定的长度是否包含’\0’。
参数:
dest:目的字符串首地址
src:源字符首地址
n:指定需要拷贝字符串个数
返回值:
成功:返回dest字符串的首地址
失败:NULL

strcat()

#include <string.h>
char *strcat(char *dest, const char *src);

功能: 将src字符串连接到dest的尾部,‘\0’也会追加过去
参数:
dest:目的字符串首地址
src:源字符首地址
返回值:
成功:返回dest字符串的首地址
失败:NULL

strncat()

#include <string.h>
char *strncat(char *dest, const char *src, size_t n);

功能: 将src字符串前n个字符连接到dest的尾部,‘\0’也会追加过去
参数:
dest:目的字符串首地址
src:源字符首地址
n:指定需要追加字符串个数
返回值:
成功:返回dest字符串的首地址
失败:NULL

strcmp()

#include <string.h>
int strcmp(const char *s1, const char *s2);

功能: 比较 s1 和 s2 的大小,比较的是字符ASCII码大小。
参数:
s1:字符串1首地址
s2:字符串2首地址
返回值:
相等:0
大于:>0 在不同操作系统strcmp结果会不同 返回ASCII差值
小于:<0

sprintf()

#include <stdio.h>
int sprintf(char *str, const char *format, ...);

功能: 根据参数format字符串来转换并格式化数据,然后将结果输出到str指定的空间中,直到出现字符串结束符 ‘\0’ 为止。
参数:
str:字符串首地址
format:字符串格式,用法和printf()一样
返回值:
成功:实际格式化的字符个数
失败: - 1

sscanf()

#include <stdio.h>
int sscanf(const char *str, const char *format, ...);

功能: 从str指定的字符串读取数据,并根据参数format字符串来转换并格式化数据。
参数:
str:指定的字符串首地址
format:字符串格式,用法和scanf()一样
返回值:
成功:参数数目,成功转换的值的个数
失败: - 1

strchr()

#include <string.h>
char *strchr(const char *s, int c);

功能: 在字符串s中查找字母c出现的位置
参数:
s:字符串首地址
c:匹配字母(字符)
返回值:
成功:返回第一次出现的c地址
失败:NULL

strstr()

#include <string.h>
char *strstr(const char *haystack, const char *needle);

功能: 在字符串haystack中查找字符串needle出现的位置
参数:
haystack:源字符串首地址
needle:匹配字符串首地址
返回值:
成功:返回第一次出现的needle地址
失败:NULL

strtok()

#include <string.h>
char *strtok(char *str, const char *delim);

功能: 来将字符串分割成一个个片段。当strtok()在参数s的字符串中发现参数delim中包含的分割字符时, 则会将该字符改为\0 字符,当连续出现多个时只替换第一个为\0。
参数:
str:指向欲分割的字符串
delim:为分割字符串中包含的所有字符
返回值:
成功:分割后字符串首地址
失败:NULL

atoi()

#include <stdlib.h>
int atoi(const char *nptr);

功能: atoi()会扫描nptr字符串,跳过前面的空格字符,直到遇到数字或正负号才开始做转换,而遇到非数字或字符串结束符(‘\0’)才结束转换,并将结果返回返回值。
参数:
nptr:待转换的字符串
返回值:成功转换后整数
类似的函数有:

  • atof():把一个小数形式的字符串转化为一个浮点数。
  • atol():将一个字符串转化为long类型

8 指针总结

定义 说明
int i 定义整形变量
int *p 定义一个指向int的指针变量
int a[10] 定义一个有10个元素的数组,每个元素类型为int
int *p[10] 定义一个有10个元素的数组,每个元素类型为int*
int func() 定义一个函数,返回值为int型
int *func() 定义一个函数,返回值为int *型
int **p 定义一个指向int的指针的指针,二级指针
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