目录
指针
指针概念
a.什么是地址?
b.什么是指针?
指针变量
a.指针变量是用来做什么的?
b.指针变量的类型怎么理解?
&和*操作符
a.单目操作符&是什么?
b.单目操作符*是什么?
二级指针
a.二级指针是什么?
指针类型的意义
a.为什么指针要有类型?
b.指针类型的意义是什么?
野指针
a.什么是野指针?有什么危害?
const修饰指针
板块
- 指针概念
- 指针变量
- &和*操作符
- 二级指针
- 指针类型的意义
- 野指针
- const修饰指针
提问
- 什么是地址?
- 什么是指针?
- 指针变量是用来做什么的?
- 指针变量的类型怎么理解?
- 单目操作符&是什么?
- 单目操作符*是什么?
- 二级指针是什么?
- 为什么指针要有类型?
- 指针类型的意义是什么?
- 什么是野指针?有什么危害?
指针
指针概念
a.什么是地址?
地址是指内存中的位置,每个变量、数组或函数都在计算机的内存中占据一定的空间。每个内存位置都有一个唯一的地址,用于标识和访问该位置。可以将地址视为内存中的房间号码,用于定位和访问数据。
b.什么是指针?
指针是一种特殊的变量类型,用于存储内存地址。它指向(或引用)内存中的某个位置,使得我们可以通过该地址直接访问和修改内存中的数据。
指针变量
a.指针变量是用来做什么的?
-
直接访问内存:指针变量存储了一个内存地址,通过间接访问运算符(*),可以直接读取或修改该地址处的值。这使得指针成为一种强大的工具,可以直接操作内存中的数据。
-
动态内存分配:通过指针和相关函数(如malloc()
、calloc()
和realloc()
),可以在运行时动态地分配内存。这对于处理不确定大小的数据结构(如动态数组、链表等)非常有用。
-
数组和字符串处理:指针可以用于方便地遍历和修改数组中的元素,以及进行字符串操作。通过指针算术和指针的递增/递减操作,可以有效地访问数组中的不同元素。
-
函数参数传递:通过指针参数,函数可以直接修改调用者传递的变量的值。这种方式称为通过引用传递,通过指针传递的地址可以避免复制大型数据结构,提高了效率。
-
动态数据结构:指针可用于实现动态数据结构,如链表、树和图等。通过指针的连接和指向,可以灵活地管理和操作这些数据结构。
-
函数指针:指针变量还可以指向函数,从而实现函数指针的概念。函数指针可以作为参数传递给其他函数,或者用于实现回调函数,以根据运行时条件动态选择调用的函数。
指针变量的使用使得C语言更加灵活和高效,但也需要小心处理,避免野指针、空指针和指针越界等问题。正确和谨慎地使用指针可以提高程序的效率,并且允许处理更复杂的数据结构和算法。
b.指针变量的类型怎么理解?
指针变量的类型是指它所指向的数据的类型。在C语言中,指针变量的类型与所指向的数据类型必须匹配。这是因为不同类型的数据在内存中占据不同的空间,并且以不同的方式进行解释和处理。
指针变量的类型包括以下两个方面:
-
指针的基本类型:指针本身具有基本的类型信息,用于指示它所指向的数据的类型。例如,int *ptr
中的*ptr
表示ptr
是一个指向整型数据的指针。这个基本类型信息决定了如何解释和操作指针变量。
-
所指向的数据类型:指针变量指向的数据类型是指它所引用的内存位置中存储的数据的类型。例如,int *ptr
中的int
表示ptr
指向的是一个整型数据。这个数据类型信息决定了编译器在进行指针操作时的行为。
&和*操作符
a.单目操作符&是什么?
单目操作符&
是取地址运算符。它用于获取一个变量的地址。
b.单目操作符*是什么?
单目操作符*
是间接访问运算符,也称为解引用运算符。用于访问指针所指向的内存位置的值。
二级指针
a.二级指针是什么?
二级指针是指指向指针的指针。在C语言中,可以使用二级指针来间接引用和修改指针变量的值。
二级指针的声明使用两个星号(**)来表示,例如int **pptr
表示一个指向指针的指针。
指针类型的意义
a.为什么指针要有类型?
指针在C语言中具有类型是为了保证数据的正确解释和操作:
-
内存解释:指针的类型告诉编译器如何解释和操作指针所指向的内存位置中存储的数据。不同类型的数据在内存中占据不同的空间,并以不同的方式进行解释和处理。指针的类型提供了这种数据解释的信息。
-
指针运算:指针类型决定了指针的算术运算。例如,对一个int
类型的指针进行递增操作时,编译器会根据指针类型来决定递增的步长,以确保正确地指向下一个相邻的元素。
-
类型检查:指针的类型可以进行类型检查,以确保指针的操作与所指向的数据类型相符合。编译器可以在编译时检查指针的类型,并发出警告或错误,以防止类型不匹配的问题。
-
内存安全性:指针的类型有助于确保内存的安全性。通过指针的类型信息,编译器可以帮助我们避免野指针和指针越界访问等问题,提高程序的健壮性和安全性。
-
数据访问和修改:指针的类型决定了对指针所指向的数据进行访问和修改的方式。通过正确的指针类型,我们可以确保对指针所引用的数据进行正确的读写操作,避免类型不匹配和数据损坏等问题。
b.指针类型的意义是什么?
- 指针的类型决定了指针向前或者向后走一步有多大(距离)。
- 指针的类型决定了,对指针解引用的时候有多大的权限(能操作几个字节)。
示例:
int*p; p+1--> 4
char*p p+1-->1
doule*p p+1-->8
野指针
a.什么是野指针?有什么危害?
野指针是指一个指针变量,它包含了一个无效或未初始化的内存地址,即指针没有正确地指向有效的对象或内存位置。
-
未初始化的指针:当声明一个指针变量但未对其进行初始化时,指针的值是不确定的,可能包含任意的内存地址,这就是野指针。
-
已释放的内存:当一个指针继续指向已经被释放或销毁的内存块时,该指针就成为野指针。
-
指针越界访问:当一个指针指向的范围超出数组的范围时,改指针就是野指针
危害:
-
未定义的行为:当使用野指针访问或修改内存时,会产生未定义的行为。这可能导致程序崩溃、数据损坏、程序运行时错误等问题,很难进行调试和修复。
-
内存安全性问题:野指针可能指向已经被其他对象或变量使用的内存块,这会导致数据的错误读取或写入,可能覆盖其他对象的数据,造成程序逻辑错误或安全漏洞。
-
系统崩溃和异常:野指针可能导致程序崩溃或异常终止,这会影响程序的稳定性和可靠性
措施:
-
声明指针变量时,及时进行初始化,并将其指向有效的内存位置或设置为NULL
。
-
在释放内存后,将指针设置为NULL
,以避免成为野指针。
-
在使用指针之前,进行有效性检查,确保指针指向有效的内存位置。
const修饰指针
const
关键字可以用来修饰指针,以表示指针所指向的数据是常量,不允许通过该指针修改数据的值。
用法:
- const修饰指针本身:在指针类型前加上
const
关键字,表示指针本身是常量,即指针的值不可修改。
例如:
const int *ptr; // 声明一个指向常量整数的指针
这样声明的指针ptr
可以指向一个整数常量,但不能通过ptr
来修改所指向的整数的值。
-
const
修饰指针所指向的数据:在指针指向的类型前加上const
关键字,表示指针所指向的数据是常量,即不能通过该指针修改所指向的数据的值。
例如:
int *const ptr; // 声明一个指针常量,指向整数类型
这样声明的指针ptr
是一个指针常量,它的值不可修改,一旦指向某个内存地址,就不能再指向其他地址。但是可以通过ptr
来修改所指向的整数的值。
总结:如果const
放在*
的左边,表示指针指向的数据是常量;如果const
放在*
的右边,表示指针本身是常量。