【C语言】指针
- 直接引用
- 一、什么是指針?
- 二、指針的定義
- 三、指針的初始化
- 四、指針運算符
- 五、指針的用途舉例
- 六、關于指針的疑問
說明:這個C語言專題,是學習iOS開發的前奏。也為了讓有面向對象語言開發經驗的程序員,能夠快速上手C語言。如果你還沒有編程經驗,或者對C語言、iOS開發不感興趣,請忽略
指針是C語言中非常重要的數據類型,如果你說C語言中除了指針,其他你都學得很好,那你干脆說沒學過C語言。究竟什么是指針呢?我們先來看一個概念。
回到頂部直接引用
1. 回想一下,之前我們是如何更改某個變量的值? 我們之前是通過變量名來直接引用變量,然后進行賦值: char a; a = 10; 2. 看上去是很簡單,其實程序內部是怎么操作的呢? 其實,程序對變量的讀寫操作,實際上是對變量所在的存儲空間進行寫入或取出數據。就上面的代碼而言,系統會自動將變量名a轉換為變量的存儲地址,根據地址找到變量a的存儲空間,然后再將數據10以2進制的形式放入變量a的存儲空間中。 3. 通過變量名引用變量,由系統自動完成變量名和其存儲地址之間的轉換,稱為變量的"直接引用"方式 回到頂部一、什么是指針?
1.我們已經知道,"直接引用"是直接通過變量名來讀寫變量
2.C語言中還有一種"間接引用"的方式(以變量a為例):首先將變量a的地址存放在另一個變量中,比如存放在變量b中,然后通過變量b來間接引用變量a,間接讀寫變量a的值。這就是"間接引用"。
如果程序通過"間接引用"的方式來修改a的值,可以這樣做:先根據 變量名b 獲取 變量b 的地址ffc2,取出變量b中存儲的內容ffc1,也就是變量a的地址,再根據變量a的地址ffc1找到a的存儲空間,然后修改里面的數據。
3.總結一句:用來存放變量地址的變量,就稱為"指針變量"。在上面的情況下,變量b就是個"指針變量",我們可以說指針變量b指向變量a。
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回到頂部二、指針的定義
一般形式:類名標識符??*指針變量名;
int *p;float *q;- "*"是一個說明符,用來說明這個變量是個指針變量,是不能省略的,但它不屬于變量名的一部分
- 前面的類型標識符表示指針變量所指向的變量的類型,而且只能指向這種類型的變量
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回到頂部三、指針的初始化
1.先定義后初始化
1 // 定義int類型的變量a 2 int a = 10; 3 4 // 定義一個指針變量p 5 int *p; 6 7 // 將變量a的地址賦值給指針變量p,所以指針變量p指向變量a 8 p = &a;注意第8行,賦值給p的是變量a的地址&a
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2.在定義的同時初始化
// 定義int類型的變量a int a = 10;// 定義一個指針變量p // 并將變量a的地址賦值給指針變量p,所以指針變量p指向變量a int *p = &a;?
3.初始化的注意
指針變量是用來存放變量地址的,不要給它隨意賦值一個常數。下面的寫法是錯誤的
int *p; p = 200; // 這是錯誤的?
回到頂部四、指針運算符
1.給指針指向的變量賦值
1 char a = 10;2 printf("修改前,a的值:%d\n", a);3 4 // 指針變量p指向變量a5 char *p = &a;6 7 // 通過指針變量p間接修改變量a的值8 *p = 9;9 10 printf("修改后,a的值:%d", a);當程序剛執行完第5行代碼時,內存中大概的分布情況是這樣的
,a值是10,p值就是變量a的地址ffc3。
注意下第5、第8行,都有個"*",它們的含義是不一樣的:
(1)?第5行的"*"只是用來說明p是個指針變量
(2) 第8行的"*"是一個指針運算符,這里的*p代表根據p值ffc3這個地址訪問對應的存儲空間,也就是變量a的存儲空間,然后將右邊的數值9寫入到這個存儲空間,相當于 a = 9;,于是內存中就變成這樣了
輸出結果為:,可以發現,我們通過變量p間接修改了變量a的值。
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2.取出指針所指向變量的值
指針運算符除了可以賦值之外,還可以用于取值
1 char a = 10; 2 3 char *p; 4 p = &a; 5 6 char value = *p; 7 printf("取出a的值:%d", value);輸出結果:,第6行中的*p的意思是:根據p值(即變量a的地址)訪問對應的存儲空間,并取出存儲的內容(即取出變量a的值),賦值給value
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3.使用注意
在指針變量沒有指向確定地址之前,不要對它所指的內容賦值。下面的寫法是錯誤的
int *p; *p = 10; //這是錯誤的應該在指針變量指向一個確定的變量后再進行賦值。下面的寫法才是正確的
// 定義2個int型變量 int a = 6, b;// 定義一個指向變量b的指針變量p int *p; p = &b;// 將a的值賦值給變量b *p = a;?
回到頂部五、指針的用途舉例
1.例子1
前面我們通過指針變量p間接訪問了變量a,在有些人看來,覺得指針變量好傻B,直接用變量名a訪問變量a不就好了么,干嘛搞這么麻煩。別著急,接下來舉個例子,讓大家看看指針還能做什么事情。
現在有個要求:寫一個函數swap,接收2個整型參數,功能是互換兩個實參的值。
1> 如果沒學過指針,你可能會這樣寫
1 void swap(char v1, char v2) {2 printf("更換前:v1=%d, v2=%d\n", v1, v2);3 4 // 定義一個中間變量5 char temp;6 7 // 交換v1和v2的值8 temp = v1;9 v1 = v2; 10 v2 = temp; 11 12 printf("更換后:v1=%d, v2=%d\n", v1, v2); 13 } 14 15 int main() 16 { 17 char a = 10, b = 9; 18 printf("更換前:a=%d, b=%d\n", a, b); 19 20 swap(a, b); 21 22 printf("更換后:a=%d, b=%d", a, b); 23 return 0; 24 }輸出結果:,雖然v1和v2的值被交換了,但是變量a和b的值根本就沒有換過來。因為基本數據類型作為函數實參時,只是純粹地將值傳遞給形參,形參的改變并不影響實參。
我們可以簡要分析一下這個過程:
* 在第20行中,將變量a、b的值分別傳遞給了swap函數的兩個形參v1、v2
* 在第8行中,將v1的值賦值給了temp
* 在第9行中,將v2的值賦值給了v1
* 在第10行中,將temp的值賦值給了v2
就這樣,v1和v2的值被交換了,但是a和b的值一直都沒有改變
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2> 如果學了指針,就應該這樣寫
1 void swap(char *v1, char *v2) {2 // 中間變量3 char temp;4 5 // 取出v1指向的變量的值6 temp = *v1;7 8 // 取出v2指向的變量的值,然后賦值給v1指向的變量9 *v1 = *v2; 10 11 // 賦值給v2指向的變量 12 *v2 = temp; 13 } 14 15 int main() 16 { 17 char a = 10, b = 9; 18 printf("更換前:a=%d, b=%d\n", a, b); 19 20 swap(&a, &b); 21 22 printf("更換后:a=%d, b=%d", a, b); 23 return 0; 24 }先看看輸出結果:,變量a和b的值終于換過來了。
解釋一下:
(在16位編譯器環境下,一個指針變量占用2個字節)
* 先注意第20行,傳遞是變量的地址。因此swap函數的形參v1指向了變量a,v2指向了變量b
* 第6行代碼是取出v1指向的變量的值,也就是變量a的值:10,然后賦值給變量temp
* 第9行代碼是取出v2指向的變量(變量b)的值,然后賦值給v1指向的變量(變量a)
* 第12行代碼是將temp變量的值賦值給v2指向的變量(變量b)
相信你已經感受到指針的強大了,如果沒有指針,在一個函數的內部根本改變不了外部的實參。
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2.例子2
接下來再舉一個指針的實用例子。默認情況下,一個函數只能有一個返回值,有了指針,我們可以實現函數有"多返回值"。
現在有個要求:寫一個函數sumAndMinus,可以同時計算2個整型的和與差,函數執行完畢后,返回和與差(注意了,這里要返回2個值)
// 計算2個整型的和與差 int sumAndMinus(int v1, int v2, int *minus) {// 計算差,并賦值給指針指向的變量*minus = v1 - v2;// 計算和,并返回和return v1 + v2; }int main() {// 定義2個int型變量int a = 6, b = 2;// 定義2個變量來分別接收和與差int sum, minus;// 調用函數sum = sumAndMinus(a, b, &minus);// 打印和printf("%d+%d=%d\n", a, b, sum);// 打印差printf("%d-%d=%d\n", a, b, minus);return 0; }輸出結果:,和與差都由同一個函數計算并返回出來。和是函數的直接返回值,差是通過函數的第3個指針參數間接返回。
因此有了指針,我們可以讓函數有"無限個"返回值。
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回到頂部六、關于指針的疑問
剛學完指針,都可能有一大堆的疑惑,這里我列出幾個常見的疑惑吧。
1.一個指針變量占用多少個字節的內存空間?占用的空間是否會跟隨所指向變量的類型而改變?
在同一種編譯器環境下,一個指針變量所占用的內存空間是固定的。比如,在16位編譯器環境下,任何一個指針變量都只占用2個字節,并不會隨所指向變量的類型而改變。
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2.既然每個指針變量所占用的內存空間是一樣的,而且存儲的都是地址,為何指針變量還要分類型?而且只能指向一種類型的變量?比如指向int類型的指針、指向char類型的指針。
其實,我覺得這個問題跟"數組為什么要分類型"是一樣的。
* 看下面的代碼,利用指針p讀取變量c的值
1 int i = 2; 2 char c = 1; 3 4 // 定義一個指向char類型的指針 5 char *p = &c; 6 7 // 取出 8 printf("%d", *p);這個輸出結果應該難不倒大家:,是可以成功讀取的。
*?如果我改一下第5行的代碼,用一個本應該指向int類型變量的指針p,指向char類型的變量c
int *p = &c;我們再來看一下輸出:,c的原值是1,現在取出來卻是513,怎么回事呢?這個要根據內存來分析
根據變量的定義順序,這些變量在內存中大致如下圖排布:
其中,指針變量p和int類型變量i各占2個字節,char類型的c占一個字節,p指向c,因此p值就是c的地址
1> 最初的時候,我們用char *p指向變量c。當利用*p來獲取變量c的值時,由于指針p知道變量c是char類型的,所以會從ffc3這個地址開始讀取1個字節的數據:0000 0001,轉為10進制就是1
2> 后來,我們用int *p指向變量c。當利用*p獲取變量c的值時,由于指針p認為變量c是int類型的,所以會從ffc3這個地址開始讀取2個字節的數據:0000 0010 0000 0001,轉為10進制就是513
可見,給指針分類是多么重要的一件事,而且一種指針最好只指向一種類型的變量,那是最安全的。
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總結
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