疯狂的c指针

前言

众所周知,C程序员新手和老手的一大差别就在于是否对指针有深刻理解,能否高效利用指针。
可以说学好c指针对于以后的开发工作至关重要,所以在这里整理出了一系列关于指针的文章,
供大家一起学习进步。

本期简要介绍指针、指针操作符以及指针如何与内存相互作用。


1.1 指针和内存

C程序在编译后,会以以下三种形式使用内存。

  • 静态/全局内存
    静态声明的变量分配在这里,全局变量也使用这部分内存。这些变量在程序开始运行时分配,知道程序终止才消失。所有函数都能访问全局变量,静态变量的作用域则局限在定义他们的函数内部。
  • 自动内存
    这些变量在函数内部声明,并且在函数被调用时才创建。它们的作用域局限在函数内部,而且生命周期局限在函数的执行时间内。
  • 动态内存
    内存分配在堆上,可以根据需要释放,而且直到释放才消失。指针引用分配的内存,作用域局限于引用内存的指针。

理解这些内存类型可以更好地理解指针。大部分指针用来操作内存中的数据,因此理解内存的分布和组织方式有助于我们弄清楚指针如何操作内存。

指针变量包含内存中别的变量、对象或函数的地址。对象就是内存分配函数(比如malloc)分配的内存。指针通常根据所指的数据类型来声明。对象可以是任何C数据类型,如整数、字符、字符串或结构体。然而,指针本身并没有包含所引用数据的类型信息,指针只包含地址。

1.2 指针几大使用铁律

铁律1:指针是一种数据类型

1) 指针是一种数据类型也是一个变量,占有内存空间,用来保存内存地址。
    a)   说它是一种数据类型,那他究竟是什么类型呢
         指针的数据类型是指它所指向内存空间的数据类型
    // 测试指针变量占有内存空间大小:注意32/64位之分
    int a = 10;
    int *p = &a;
    size_t size = sizeof(p);
    printf("%zu\n", size);// 8
    printf("%p\n", p);// 0x7fff5fbff7c4
2) *p操作内存
    在指针声明时,*号表示所声明的变量为指针
    在指针使用时,*号表示操作指针所指向的内存空间中的值
    *p相当于通过地址(p变量的值)找到一块内存;然后操作内存
    *p放在等号的左边赋值(给内存赋值)
    *p放在等号的右边取值(从内存获取值)
3) 指针变量和它指向的内存块是两个不同的概念
    含义1 给p赋值p = 0x1111; 只会改变指针变量值,不会改变所指的内容;p += 1;p++
    含义2 给*p赋值*p = 'a'; 不会改变指针变量的值,只会改变所指的内存块的值
    含义3 =左边*p 表示 给内存赋值, =右边*p 表示取值 含义不同切结!
    含义4 =左边char *p
    含义5 保证所指的内存块能修改
4) 指针是一种数据类型,是指它指向的内存空间的数据类型
    含义1:指针步长(p++),根据所致内存空间的数据类型来确定
    p++=⇒(unsigned char )p+sizeof(a);
    结论:指针的步长,根据所指内存空间类型来定。

注意: 不断的给指针变量赋值,就是不断的改变指针变量(和所指向内存空间没有任何关系)。

铁律2: 间接赋值(*p)是指针存在的最大意义

1) 两码事:指针变量和它指向的内存块变量
2) 条件反射:指针指向某个变量,就是把某个变量地址传给指针
3) *p间接赋值成立条件:3个条件
        a) 2个变量(通常一个实参,一个形参)
        b) 建立关系,实参取地址赋给形参指针
        c) *p形参去间接修改实参的值
4)引申:函数调用时,用n指针(形参)改变n-1指针(实参)的值。
   //改变0级指针(int iNum = 1)的值有2种方式
   //改变1级指针(eg char *p = 0x1111 )的值,有2种方式
   //改变2级指针的(eg char **pp1 = 0x1111 )的值,有2种方式
   //函数调用时,形参传给实参,用实参取地址,传给形参,在被调用函数里面用*p,来改变实参,把运算结果传出来。
   //指针作为函数参数的精髓。

铁律3: 间接赋值(*p)是指针存在的最大意义

 1) 主调函数 被调函数
      a) 主调函数可把堆区、栈区、全局数据内存地址传给被调用函数
      b) 被调用函数只能返回堆区、全局数据
2) 内存分配方式
      a) 指针做函数参数,是有输入和输出特性的。

铁律4:应用指针必须和函数调用相结合(指针做函数参数)

铁律5:一级指针典型用法(指针做函数参数)

 // 一级指针做输入
 int showbuf(char *p)
 int showArray(int *array, int iNum)
 // 一级指针做输出
 int geLen(char *pFileName, int *pfileLen);
 理解
 主调函数还是被调用函数分配内存
 被调用函数是在heap/stack上分配内存

铁律6:二级指针典型用法(指针做函数参数)

 // 二级指针做输入
 int main(int arc ,char *arg[]); 字符串数组
 int shouMatrix(int [3][4], int iLine);
 // 二级指针做输出
 int Demo64_GetTeacher(Teacher **ppTeacher);
 int Demo65_GetTeacher_Free(Teacher **ppTeacher);
 int getData(char **data, int *dataLen);
 Int getData_Free(void *data);
 Int getData_Free2(void **data); //避免野指针
 理解
 主调函数还是被调用函数分配内存
 被调用函数是在heap/stack上分配内存

1.3 summary

以上就是现阶段指针与内存之间的联系以及指针使用过程中需要注意事项和总结,牢记这些指针的使用就没有太大的问题了。后期将逐一介绍案例,加强印象。

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