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[C/C++/Qt] 图解C语言指针变量

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发表于 2023-9-27 11:06:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
1 指针变量的基本操作基本操作. U3 X8 z: \) q  e# `! B
  1. int a,*iptr,*jptr,*kptr;
  2. iptr = &a;
  3. jptr = iptr;
  4. *jptr = 100;
  5. kptr = NULL;
图解:, \+ n7 D, k1 `5 W# E
1.jpg
0 L& B5 [2 s, V  d* e1.1 己址和己空间
  T- l$ L5 t  U3 V1 \指针变量也是一个变量,对应一块内存空间,对应一个内存地址,指针名就是己址。这空内存空间多大?一个机器字长(machine word),32位的CPU和操作系统就是32个位,4个字节,其值域为:0x-0xFFFFFFFF。64位的CPU和操作系统就是64个位,8个字节,其值域为:0x-0xFFFFFFFFFFFFFFFF。
7 u$ h. ~9 ~7 f& S. O8 a8 i" e# a1.2 己值、他址、他空间' R# F% r% n1 F
指针变量的值就是其指向的空间的地址,指向的地址的空间大小就是指针变量指向类型的大小。4 m# ]% w' P0 T: j) y2 m
1.3 声明与初始化5 u+ Z' S+ L9 i. d/ X+ N, o1 C+ r
当声明一个指针变量,没有初始化时,指针变量只获得了其自身的内存空间,而其指向还没有确定,此时指针变量解引用做左值是非法操作。如果要使用指针变量解引用做左值,有三条途径:
5 `8 I3 S. f, b7 ]" u
  1. int *ptr;
  2. int *ptr_2;
  3. int a = 1;
  4. ptr_2 = &a;
  5. // *ptr = 0;    // 非法操作,其指向其指向的内存空间还未确定
  6. ptr = &a;                       // ① 右值是一个变量地址
  7. ptr = ptr_2;                    // ② 右值是一个同类型指针,且已初始化
  8. ptr = (int*)malloc(sizeof(int));// ③ 右值是一个内存分配函数返回一个void指针
  9. *ptr = 0;       // 合法操作,ptr有了确定的指向及指向的内存空间;
1.4 函数之间指针值的传递
  S- Z' S! m& H. ?函数(如下例的funcForSpace())内定义局部变量(如下例的a)保存在一个函数的栈帧上,当一个函数执行完毕后,另一个函数(如下例的stackFrame_reuse())执行时,该空间会被stackFrame_reuse()重复使用,a所使用的空间将不复存在,所以当一个指针变量指向局部变量的内存空间时,其地址值传递给主调函数时,并不是一个有效值。
  1. #include <stdio.h>
  2. void funcForSpace(int **iptr) {
  3.     int a = 10;
  4.     *iptr = &a;
  5. }
  6. void stackFrame_reuse()
  7. {
  8.     int a[1024] = {0};
  9. }
  10. int main()
  11. {
  12.     int *pNew;
  13.     funcForSpace(&pNew);
  14.     printf("%d\n",*pNew); // 10,此时栈帧还未被重复使用
  15.     stackFrame_reuse();
  16.     printf("%d\n",*pNew); // -858993460,垃圾值
  17.     while(1);
  18.     return 0;
  19. }
可以在funcForSpace()内分配一块堆内存,传递给主调函数。- K/ `* }3 ]2 g1 Y# m: T5 C! `
  1. #include <stdio.h>
  2. #include <malloc.h>
  3. int g(int **iptr) { // 当试图修改主调函数的一级指针变量时,被调函数的参数是一个二级指针
  4.     if ((*iptr = (int *)malloc(sizeof(int))) == NULL)
  5.         return -1;
  6. }
  7. int main()
  8. {
  9.     int *jptr;
  10.     g(&jptr);
  11.     *jptr = 10;
  12.     printf("%d\n",*jptr); // 10
  13.     free(jptr);
  14.     while(1);
  15.     return 0;
  16. }
可以图示一下以上代码指针的传递过程:# H+ _* G7 b4 H% i3 [' a
2.jpg
) R& y- b. t5 j# s3 U 以下图示a表示计算机内存,b表示一个函数调用时在栈(stack)上开辟的栈帧空间:4 N$ v9 D  d6 u' c
3.jpg
& Y6 \6 z  J! c% J: k' K+ s2 指针变量与数组名
; _4 I7 \% [+ {数组名在一定的上下文中会转换为指向数组首元素的地址,以方便指针的算术运算,如
8 S0 X- _5 S* D% s2 Z- P& _8 w$ s! H
  1. #include <stdio.h>
  2. int main()
  3. {
  4.     int a[5] = {0};
  5.     char b[20] = {0};
  6.     *(a+3) = 10;    // a+3是指相对于地址a,偏移sizeof(int)个字节
  7.     *(b+3) = 'x';   // b+3是指相对于地址b,偏移sizeof(char)个字节
  8.     printf("%d, %c\n",a[3],b[3]); // 10, x
  9.     while(1);
  10.     return 0;
  11. }
4.jpg
8 _: x% G* X, D3 主调函数与被调函数之间的指针传递
0 B! R' K% K! ~1 d8 s( X9 c" _看以下代码:. B& P- t! E) G7 m! X
  1. #include <stdio.h>
  2. void swap1(int x, int y) {
  3.     int tmp;
  4.     tmp = x; x = y; y = tmp;
  5. }
  6. void swap2(int *x, int *y) {
  7.     int tmp;
  8.     tmp = *x; *x = *y; *y = tmp;
  9. }
  10. void caller()
  11. {
  12.     int a = 10;
  13.     int b = 20;
  14.     swap1(a,b);
  15.     printf("%d %d\n",a,b);
  16.     swap2(&a,&b);
  17.     printf("%d %d\n",a,b);
  18. }
  19. int main()
  20. {
  21.     caller();
  22.     return 0;
  23. }
以上代码可用以下图示理解:4 [- U1 [4 F5 v  w
swap1传值:
0 w0 i! E: C# h& t& U 5.jpg 9 u+ ^$ r1 A6 e7 H4 H3 |
swap2传址(指针传递):
6 T* I" i9 p# G/ T/ i 6.jpg
' @0 S4 u8 u4 P. T3 }( v5 l4 数组做函数参数
+ v. J7 E8 o: E4 E' i    二维数组是数组的数组,n维数组是n-1维数组的数组。内存是一维的字节序列,所谓的n维数组其实只是一个逻辑意义的表示,其物理结构还是一维线性的。8 i: G3 i& m8 n* v
    n维数组的元素是一个n-1维数组。如果用指针指向一个n维数组,其指针类型必须有n-1维的长度信息,当其用作函数参数时也是如此。
7 S7 i0 a+ L" s# l9 T
  1. void g(int a[][2]) { // void g(int(*a)[2]){是相同写法
  2.     a[2][0] = 5;
  3. }
  4. void caller()
  5. {
  6.     int a[3][2];
  7.     int (*p)[2] = a;
  8.     *(*(p+2)+0) = 7; // p=2表示相对于地址p偏移sizeof(*p)
  9.     printf("%d\n",a[2][0]);  // 7
  10.     g(a);
  11.     printf("%d\n",a[2][0]); //  5
  12. }
以上代码可以用以下图示辅助理解:
/ O& g( r, D6 L5 @0 X 7.jpg
2 i# I% n! e8 ~9 C! l9 v( T, D
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