c语言基础第14节《指针》-EW帮帮网

C语言指针知识总结

指针的概念

指针是C语言中一种非常重要的数据类型，它存储的是变量的内存地址。通过指针，可以直接访问和操作内存中的数据，这使得C语言在底层编程中非常强大。

指针的本质：指针是一个变量，其值为另一个变量的内存地址。
指针的作用：
- 直接访问内存地址。
- 实现动态内存分配。
- 提高函数参数传递的效率。
- 支持复杂的数据结构（如链表、树等）。

指针的声明与初始化

指针的声明

指针的声明需要指定指针所指向的数据类型，语法如下：

数据类型 *指针变量名;

例如：

int *p;  // 声明一个指向int类型的指针

指针的初始化

指针在使用前必须初始化，否则会指向一个未知的内存地址，可能导致程序崩溃。指针可以通过以下方式初始化：

指向一个已存在的变量：

int a = 10;
int *p = &a;  // p指向变量a的地址

初始化为NULL（空指针）：

int *p = NULL;  // p为空指针，不指向任何有效地址

指针的操作

取地址与解引用

取地址运算符&：获取变量的内存地址。

int a = 10;
int *p = &a;  // p存储a的地址

解引用运算符*：通过指针访问或修改指向的内存数据。

int a = 10;
int *p = &a;
*p = 20;  // 通过p修改a的值为20
printf("%d", a);  // 输出20

指针的算术运算

指针的算术运算主要包括：

指针加减整数：指针会根据指向的数据类型调整地址。

int arr[3] = {10, 20, 30};
int *p = arr;  // p指向arr[0]
p++;           // p现在指向arr[1]
printf("%d", *p);  // 输出20

指针相减：计算两个指针之间的元素个数。

int arr[3] = {10, 20, 30};
int *p1 = &arr[0];
int *p2 = &arr[2];
printf("%ld", p2 - p1);  // 输出2

指针与数组

数组名本质上是一个指向数组首元素的指针。

通过指针访问数组元素：

int arr[3] = {10, 20, 30};
int *p = arr;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    printf("%d ", *(p + i));  // 输出10 20 30
}

数组名与指针的区别：
- 数组名是常量指针，不能修改其值。
- 指针是变量，可以指向不同的地址。

指针的高级用法

指针数组与数组指针

指针数组：数组中的每个元素都是指针。

int a = 10, b = 20, c = 30;
int *arr[3] = {&a, &b, &c};  // 指针数组
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    printf("%d ", *arr[i]);  // 输出10 20 30
}

数组指针：指向数组的指针。

int arr[3] = {10, 20, 30};
int (*p)[3] = &arr;  // p指向一个包含3个int元素的数组
printf("%d", (*p)[1]);  // 输出20

多级指针

多级指针是指指向指针的指针。

二级指针：

int a = 10;
int *p = &a;
int **pp = &p;  // pp指向p
printf("%d", **pp);  // 输出10

函数指针

函数指针是指向函数的指针，可以用于回调函数等场景。

声明与使用：

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
int (*func_ptr)(int, int) = add;  // 函数指针
printf("%d", func_ptr(3, 4));  // 输出7

指针与动态内存分配

C语言通过指针实现动态内存分配，常用的函数有malloc、calloc、realloc和free。

使用malloc分配内存：

int *p = (int *)malloc(5 * sizeof(int));  // 分配5个int大小的内存
if (p == NULL) {
    printf("内存分配失败");
    return 1;
}
free(p);  // 释放内存

使用calloc分配并初始化内存：

int *p = (int *)calloc(5, sizeof(int));  // 分配并初始化为0
free(p);

指针的常见错误与注意事项

未初始化的指针：使用未初始化的指针会导致未定义行为。
```
int *p;  // 未初始化
*p = 10; // 错误
```

野指针：指针指向的内存已被释放。

int *p = (int *)malloc(sizeof(int));
free(p);
*p = 10; // 错误

内存泄漏：分配的内存未释放。

int *p = (int *)malloc(sizeof(int));
// 忘记free(p)

指针类型不匹配：指针类型与指向的数据类型不匹配。
```
int a = 10;
float *p = (float *)&a;  // 不推荐
```

以上是关于C语言指针的详细知识总结，涵盖了指针的基本概念、操作、高级用法以及常见错误。希望对你有所帮助！

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