C语言指针全解

1.什么是指针：

        指针是存放地址的地方，是内存中最小单元的地址（编号），内存被分为一个个小的单元格，每一格有一个字节。比如说int a=0；a会占据四个字节的大小，每个字节对应单元格都有自己的编号，&a代表着第一个单元格的地址，用十六进制表示：0x0000006b2d1dfa34

2.指针变量的大小：

        从上面我们得知指针是用来存放地址的地方，所以地址的长度决定了指针变量的大小。对于64位系统，每个地址长度是16位十六进制数（一个十六进制位恰好可以表示4位二进制位），所以需要4*16个比特位（二进制位），也就是4*16（地址所占比特位）/8（1字节所占比特位）=8字节，所以在64位系统中，指针变量的大小是8字节，而在32位系统中也可以得知是4个字节。

3.指针类型的问题引出：

在上面我们说明了指针变量是存放地址的地方，在64位系统之中都是由16为二进制数构成，而我们又知道，指针变量有不同的类型，如int*，double*，char*等等；现在就有一个疑问，指针大小是由地址长度确定的，需要这么多类型的指针类型干什么呢？接下来我们将对指针类型的意义进行探索。

4.不同指针类型的意义：

        4.1指针类型决定了指针在算数运算时移动的单位。

 比如如下代码：对于int*p1，p1+1移动的单位为4个字节；而char*p2，p2+1只移动了一个字节。这样的方便之处在于，可以对指针进行相应的算数运算来实现一些操作。比如数组的遍历，如果指针类型与对应的数据类型不匹配的话，就会导致指针所指向的地址出错，对应解引用也会出错。 

4.2指针类型决定指针解引用时访问的长度。比如如下代码：解应用的访问主要表现在两个方面：1.对于数据的修改  2.对于数据的打印。

从上面的结果可以看出，char*解引用只能访问1个字节（2个十六进制数）而int*可以访问4个字节（8个十六进制数）。

注：是否可以利用指针类型访问字节数相同，但是指针类型不相同的指针来解引用修改数据呢？比如float和int都是，答案是否定的，因为浮点数在内存中储存与整数不一样，

5.野指针：

"野指针"是一个非正式的术语，用于描述一个指向无效内存地址的指针。这种指针可能会引发未定义的行为，如程序崩溃、数据损坏等。以下几种情况可能会导致野指针的产生：

1.未初始化的指针：指针变量在声明后未被赋值，其值是不确定的；比如如下代码：int* p;*p = 0；p指向的地址是不确定的，对p解引用，虽然不报错，但是对于p我们无法掌控。

2.指针指向的内存被释放：当使用动态内存分配（如malloc）创建的内存被释放（如使用free）后或者函数内局部变量地址作为返回值使用，指向该内存的指针就变成了野指针。比如下列代码：a在执行完fun函数之后就会被销毁，此时再对于a进行解引用，就会产生野指针。

  int* fun(void)
{int a = 0;return &a;
}
int main()
{int* p = fun();*p = 20;return 0;
}

3.指针越界：当指针访问数组或缓冲区之外的内存时，它也可能变成一个野指针。比如如下代码：

在实际使用中应该避免野指针的出现，对于指向地址位置的指针常常初始化为NULL

6.指针运算：

        6.1.指针的关系运算，指针与地址比较常用于数组中，因为数组是一组连续的地址，且地址由低到高（这是地址比较的依据）。

        6.2.指针的算术运算，如下面的代码：通过比较地址和对指针加减整数的操作实现了数组的初始化和打印。

 int arr[] = {1,2,4,5,6,10,25,78,99,100};
int* p = arr;
int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
//将数组中的元素全部初始化为0
for (int i = 0; p < &arr[sz]; p++)
{*p = i;
}
//此时p指向的是数组中的最后一个元素的后一个地址
//所以p--指向最后一个元素
p--;
for (; p >= &arr[0]; p--)
{printf("%d ", *p);
}

        6.3.指针（地址）之间的运算：对于指向同一数组不同元素的指针（地址），两个指针（地址）差的绝对值是两者之间的元素个数。如下    列代码：

int arr[10] = {1,2,4,5,6,10,25,78,99,100};
printf("%d", &arr[9] - &arr[0]);
//打印结果为9

该特性是对于内存的直接应用。比如下列代码：

int my_strlen(char* str)
{char* start = str;while (*str != '\0'){str++;}return str - start;
}
int main()
{printf("%d", my_strlen("abcdef"));return 0;
}

7.二级指针：

存放一级指针变量地址的指针变量。需要注意的就是，二级指针可以进行两次解引用，分别对应有不同的意义。比如下列代码：

int a = 0,b=0;
int* p = &a;
int** pp = &p;
**pp = 20;//两次解引用可以访问到a的地址
*pp = &b; //一次解引用可以访问到b的地址
**pp = 10;
printf("%d\n", a);//结果：20
printf("%d", b);  //结果：10

8.指针数组：

存放地址的数组。这里只介绍其简单的应用，如下列代码：将三个数组地址存放在一个指针数组中，从而联系起来。

int arr[5];
int brr[5];
int crr[5];
//指针数组，存放地址
int* prr[3] = { arr,brr,crr };
for (int i = 0; i < 3; i++)
{for (int j = 0; j < 5; j++){//prr[i]代表访问prr数组中下标为i的元素（地址）//比如prr[0]<==>arr,相当于直接替换//prr[0][j]<==>arr[j]//通过指针数组将三个不相关的数组联系起来prr[i][j] = 0;}
}
for (int i = 0; i < 3; i++)
{for (int j = 0; j < 5; j++){printf("%d ", prr[i][j]);}printf("\n");
}