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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% R; ]- b, L% b5 D2 s7 v
int a,*iptr,*jptr,*kptr;
iptr = &a;
 jptr = iptr;
*jptr = 100;
kptr = NULL;
图解:: F2 `& a( |" L
1.jpg
: o; O$ h" P# H5 W1.1 己址和己空间
8 s: n6 y7 \4 l) O) o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。* O% ^$ H) v( I% }; e
1.2 己值、他址、他空间9 r' C2 Y+ _+ z9 W2 O3 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。- t0 ?4 e: x, c5 [+ M, |
1.3 声明与初始化+ q" b& }$ z, a" d! `7 d6 n* j; y
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:2 c- u' R4 _4 r6 U
int *ptr;
int *ptr_2;
int a = 1;
ptr_2 = &a;
// *ptr = 0;    // 非法操作,其指向其指向的内存空间还未确定
ptr = &a;                       // ① 右值是一个变量地址
ptr = ptr_2;                    // ② 右值是一个同类型指针,且已初始化
ptr = (int*)malloc(sizeof(int));// ③ 右值是一个内存分配函数返回一个void指针
*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  Q9 Z( J/ S1 j* w" D
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。
#include <stdio.h>

void funcForSpace(int **iptr) {
    int a = 10;
    *iptr = &a;
}
void stackFrame_reuse()
{
    int a[1024] = {0};
}
int main()
{
    int *pNew;
    funcForSpace(&pNew);
    printf("%d\n",*pNew); // 10,此时栈帧还未被重复使用
    stackFrame_reuse();
    printf("%d\n",*pNew); // -858993460,垃圾值
    while(1);
    return 0;
}
可以在funcForSpace()内分配一块堆内存,传递给主调函数。6 B1 ~  N: D) T
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
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
    if ((*iptr = (int *)malloc(sizeof(int))) == NULL)
        return -1;
}
int main()
{
    int *jptr;
    g(&jptr);
    *jptr = 10;
    printf("%d\n",*jptr); // 10
    free(jptr);
    while(1);
    return 0;
}
可以图示一下以上代码指针的传递过程:
* p' C. {# G' O# R 2.jpg
- {- s7 e% u. L+ l5 z0 u3 \: ~ 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:% o' G; q/ _  P0 i
3.jpg
+ X! ]0 g4 q& |! x. s0 f2 指针变量与数组名
/ S$ L. @' V3 i& P$ P5 n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
+ H. g. a3 K' `
#include <stdio.h>

int main()
{
    int a[5] = {0}; 
    char b[20] = {0};
    *(a+3) = 10;    // a+3是指相对于地址a,偏移sizeof(int)个字节
    *(b+3) = 'x';   // b+3是指相对于地址b,偏移sizeof(char)个字节

    printf("%d, %c\n",a[3],b[3]); // 10, x
    while(1);
    return 0;
}
4.jpg
& _& q; s  z8 f- P2 |' {. j3 主调函数与被调函数之间的指针传递
5 n1 Z9 v9 x' w9 A' f! c% ?看以下代码:' ]! j( A) M# D
#include <stdio.h>
void swap1(int x, int y) {
    int tmp;
    tmp = x; x = y; y = tmp;
}
void swap2(int *x, int *y) {
    int tmp;
    tmp = *x; *x = *y; *y = tmp;
}
void caller()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    swap1(a,b);
    printf("%d %d\n",a,b);
    swap2(&a,&b);
    printf("%d %d\n",a,b);
}
int main()
{
    caller();
    return 0;
}
以上代码可用以下图示理解:
7 _; x. ^6 a: e0 A0 w, p  M/ wswap1传值:" D1 a+ _. p- [* c6 W+ i6 f0 T
5.jpg
% X) E: W/ J1 K1 x+ H% Q+ c# Gswap2传址(指针传递):( E) s9 o" P- |! R& Z
6.jpg
1 B+ n; n  [, K3 l2 A% {; r5 K/ u% j4 数组做函数参数. T  u$ U! Y2 e2 ~- B; j! N+ h
    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。& H: p; |' x; U" c3 V# y8 F; u1 u
    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。# u0 L8 w' F9 `8 s" V7 }
void g(int a[][2]) { // void g(int(*a)[2]){是相同写法
    a[2][0] = 5;
}
void caller()
{
    int a[3][2];
    int (*p)[2] = a;
    *(*(p+2)+0) = 7; // p=2表示相对于地址p偏移sizeof(*p)
    printf("%d\n",a[2][0]);  // 7
    g(a);
    printf("%d\n",a[2][0]); //  5
}
以上代码可以用以下图示辅助理解:5 H1 i1 b/ n, B& o
7.jpg 0 @9 K  s; |- F  T2 v4 n4 B
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