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?系列专栏: 【C语言详解】 【数据结构详解】
指针
1、const修饰指针
1.1、const修饰变量
1.2、const修饰指针变量
2、指针运算
2.1、指针+- 整数
2.2、指针-指针
2.3、指针的关系运算
3、野指针
3.1、野指针成因
3.2、如何规避野指针
3.2.1、指针初始化
3.2.2、小心指针越界
3.2.3、指针变量不再使用时,及时置NULL,指针使用之前检查有效性
3.2.4、避免返回局部变量的地址
4、assert断言
5、指针的使用和传址调用
5.1、strlen的模拟实现
5.2、传值调用和传址调用
总结
1、const修饰指针
1.1、const修饰变量
变量是可以修改的,如果把变量的地址交给⼀个指针变量,通过指针变量的也可以修改这个变量。 但是如果我们希望⼀个 变量加上⼀些限制,不能被修改 ,怎么做呢?这就是 const的作用。#include <stdio.h>int main(){ int m = 0; m = 20;//m是可以修改的 const int n = 0; n = 20;//n是不能被修改的 return 0;}
上述代码中 n是不能被修改的 ,其实n本质是变量,只不过 被const修饰后,在语法上加了限制 ,只要我们在代码中 对n进行修改 ,就 不符合语法规则 ,就报错, 致使没法直接修改n。 但是如果我们绕过n,使用n的地址,去修改n就能做到了,虽然这样做是在打破语法规则。 #include <stdio.h>int main(){ const int n = 0; printf("n = %d\n", n); int*p = &n; *p = 20; printf("n = %d\n", n); return 0;}
输出结果: ![](http://zhangshiyu.com/zb_users/upload/2024/02/20240214114603170788236343056.png)
1.2、const修饰指针变量
我们看下面代码,来分析#include <stdio.h>//代码1void test1(){ int n = 10; int m = 20; int *p = &n; *p = 20;//ok? p = &m; //ok?}void test2(){ //代码2 int n = 10; int m = 20; const int* p = &n; *p = 20;//ok? p = &m; //ok?}void test3(){ int n = 10; int m = 20; int *const p = &n; *p = 20; //ok? p = &m; //ok?}void test4(){ int n = 10; int m = 20; int const * const p = &n; *p = 20; //ok? p = &m; //ok?}int main(){ //测试无const修饰的情况 test1(); //测试const放在*的左边情况 test2(); //测试const放在*的右边情况 test3(); //测试*的左右两边都有const test4(); return 0;}
![](http://zhangshiyu.com/zb_users/upload/2024/02/20240214114604170788236412521.png)
2、指针运算
指针的基本运算有三种,分别是: • 指针+- 整数 • 指针-指针 • 指针的关系运算2.1、指针+- 整数
因为数组在内存中是连续存放的,只要知道第⼀个元素的地址,顺藤摸瓜就能找到后面的所有元素。 指针+/-整数是另一个指针,+-的大小为指针类型大小。(暂时先简单了解,后序指针会详细讲解)int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
#include <stdio.h>//指针+- 整数int main(){ int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; int *p = &arr[0];//首元素地址 int i = 0; int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); for(i=0; i<sz; i++) { printf("%d ", *(p+i));//p+i 这⾥就是指针+整数 } return 0;}
2.2、指针-指针
只有当两个指针都指向同一个数组中的元素时,才允许从一个指针减去连一个指针。两个指针相减的结果类型是ptrdiff_t,它是一种有符号整数类型。减法运算的值是两个指针在内存中的距离(该距离以间隔的单元格数为单位,而不是以字节为单位)。
下面通过指针减指针计算字符串元素个数。
//指针-指针#include <stdio.h>int my_strlen(char *s){ char *p = s; while(*p != '\0' ) p++; return p-s;}int main(){ printf("%d\n", my_strlen("abc")); return 0;}
为什么有指针-指针而没有指针+指针呢?
由于指针加指针的值是一个相对于原数组地址相差较大的数值,该数值很有可能超越了我们所定义的数组的右边界,这样获得的地址值将是一个“盲值”,虽然它确实存在,但我们不能对这个地址做任何处理,因为我们无法得知这个位置原先存储的是什么变量,所以我们认为这是个非法的。
2.3、指针的关系运算
指针的关系运算同样需要指向同一个数组中的元素。根据你所使用的操作符,比较表达式将告诉你哪个指针指向数组中更前或更后的元素,可以通过比较打印数组元素。如果随意两个指针进行比较对于实际的意义不大。
//指针的关系运算#include <stdio.h>int main(){ int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; int *p = &arr[0]; int i = 0; int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); while(p<arr+sz) //指针的⼤⼩⽐较 { printf("%d ", *p); p++; } return 0;}
3、野指针
概念: 野指针就是指针指向的位置是不可知的(随机的、不正确的、没有明确限制的)3.1、野指针成因
1. 指针未初始化#include <stdio.h>int main(){ int *p;//局部变量指针未初始化,默认为随机值 *p = 20; return 0;}
2. 指针越界访问 #include <stdio.h>int main(){ int arr[10] = {0}; int *p = &arr[0]; int i = 0; for(i=0; i<=11; i++) { //当指针指向的范围超出数组arr的范围时,p就是野指针 *(p++) = i; } return 0;}
3. 指针指向的空间释放 #include <stdio.h>int* test(){ int n = 100;//局部变量,除了函数则释放 return &n;}int main(){ int*p = test(); printf("%d\n", *p); return 0;}
3.2、如何规避野指针
3.2.1、指针初始化
如果明确知道指针指向哪里就直接赋值地址,如果不知道指针应该指向哪里,可以给指针赋值NULL。NULL 是C语言中定义的⼀个标识符常量,值是0,0也是地址,这个地址是无法使用的,读写该地址会报错。#ifdef __cplusplus #define NULL 0 #else #define NULL ((void *)0) #endif
初始化如下: #include <stdio.h>int main(){ int num = 10; int*p1 = # int*p2 = NULL;//p2指向空指针 return 0;}
3.2.2、小心指针越界
⼀个程序向内存申请了哪些空间,通过指针也就只能访问哪些空间,不能超出范围访问,超出了就是越界访问。3.2.3、指针变量不再使用时,及时置NULL,指针使用之前检查有效性
当指针变量指向⼀块区域的时候,我们可以通过指针访问该区域,后期不再使用这个指针访问空间的时候,我们可以把该指针置为NULL。因为约定俗成的⼀个规则就是:只要是NULL指针就不去访问, 同时使用指针之前可以判断指针是否为NULL。 我们可以把野指针想象成野狗,野狗放任不管是非常危险的,所以我们可以找⼀棵树把野狗拴起来, 就相对安全了,给指针变量及时赋值为NULL,其实就类似把野狗栓起来,就是把野指针暂时管理起来。 不过野狗即使拴起来我们也要绕着走,不能去挑逗野狗,有点危险;对于指针也是,在使用之前,我们也要判断是否为NULL,看看是不是被拴起来的野狗,如果是不能直接使用,如果不是我们再去使用。int main(){ int arr[10] = {1,2,3,4,5,67,7,8,9,10}; int *p = &arr[0]; for(i=0; i<10; i++) { *(p++) = i; } //此时p已经越界了,可以把p置为NULL p = NULL; //下次使⽤的时候,判断p不为NULL的时候再使⽤ //... p = &arr[0];//重新让p获得地址 if(p != NULL) //判断 { //... } return 0;}
3.2.4、避免返回局部变量的地址
如造成野指针的第3个例子,不要返回局部变量的地址。4、assert断言
assert.h 头文 件定义了宏 assert() ,用于在运行时确保程序符合指定条件,如果不符合,就报错终止运行。这个宏常常被称为“断言”。assert(p != NULL);
上面代码在程序运行到这⼀行语句时,验证变量 p 是否等于 NULL 。如果确实不等于 NULL ,程序继续运行,否则就会终止运行,并且给出报错信息提示。 assert() 宏接受⼀个表达式作为参数。如果该表达式为真(返回值非零), assert() 不会产生 任何作用,程序继续运行。如果该表达式为假(返回值为零), assert() 就会报错,在标准错误流 stderr 中写⼊⼀条错误信息,显示没有通过的表达式,以及包含这个表达式的文件名和行号。 assert() 的使用对程序员是非常友好的,使用 assert() 有几个 好处 :它不仅能 自动标识文件和 出问题的行号 ,还有⼀种 无需更改代码就能开启或关闭 assert() 的机制 。如果已经确认程序没有问 题, 不需要再做断言 ,就在 #include <assert.h> 语句的前面,定义⼀个宏 NDEBUG 。 #define NDEBUG#include <assert.h>
然后, 重新编译程序,编译器就会禁用⽂件中所有的 assert() 语句。 如果程序又出现问题,可以移 除这条 #define NDBUG 指令(或者把它注释掉),再次编译,这样就重新启用了 assert() 语 句。 assert() 的 缺点 是,因为 引入了额外的检查,增加了程序的运行时间。 ⼀般我们可以在 Debug 中使用,在 Release 版本中选择禁用 assert 就行,在 VS 这样的集成开 发环境中,在 Release 版本中,直接就是优化掉了。这样在debug版本写有利于程序员排查问题, 在 Release 版本不影响用户使用时程序的效率。 5、指针的使用和传址调用
5.1、strlen的模拟实现
库函数strlen的功能是求字符串长度,统计的是字符串中 \0 之前的字符的个数。 函数原型如下: size_t strlen ( const char * str );
参数str接收⼀个字符串的起始地址,然后开始统计字符串中 \0 之前的字符个数,最终返回长度。 如果要模拟实现只要从起始地址开始向后逐个字符的遍历,只要不是 \0 字符,计数器就+1,这样直到 \0 就停止。 参考代码如下: int my_strlen(const char * str){ int count = 0; assert(str);//为空则报错,不为空则继续运行代码 while(*str) { count++; str++; } return count;}int main(){ int len = my_strlen("abcdef"); printf("%d\n", len); return 0;}
5.2、传值调用和传址调用
学习指针的目的是使用指针解决问题,那什么问题,非指针不可呢? 例如:写⼀个函数,交换两个整型变量的值 ⼀番思考后,我们可能写出这样的代码:#include <stdio.h>void Swap1(int x, int y){ int tmp = x; x = y; y = tmp;}int main(){ int a = 0; int b = 0; scanf("%d %d", &a, &b); printf("交换前:a=%d b=%d\n", a, b); Swap1(a, b); printf("交换后:a=%d b=%d\n", a, b); return 0;}
当我们运行代码,结果如下 ![](http://zhangshiyu.com/zb_users/upload/2024/02/20240214114604170788236435593.png)
#include <stdio.h>void Swap2(int*px, int*py){ int tmp = 0; tmp = *px; *px = *py; *py = tmp;}int main(){ int a = 0; int b = 0; scanf("%d %d", &a, &b); printf("交换前:a=%d b=%d\n", a, b); Swap2(&a, &b); printf("交换后:a=%d b=%d\n", a, b); return 0;}
首先看输出结果: ![](http://zhangshiyu.com/zb_users/upload/2024/02/20240214114604170788236467832.png)
总结
本篇博客就结束啦,谢谢大家的观看,如果公主少年们有好的建议可以留言喔,谢谢大家啦!