指針[收藏]


直接引用

1. 回想一下,之前我們是如何更改某個變量的值?
我們之前是通過變量名來直接引用變量,然后進行賦值:
char a;
a = 10;
 
2. 看上去是很簡單,其實程序內部是怎么操作的呢?
其實,程序對變量的讀寫操作,實際上是對變量所在的存儲空間進行寫入或取出數據。就上面的代碼而言,系統會自動將變量名a轉換為變量的存儲地址,根據地址找到變量a的存儲空間,然后再將數據10以2進制的形式放入變量a的存儲空間中。
 
 
3. 通過變量名引用變量,由系統自動完成變量名和其存儲地址之間的轉換,稱為變量的"直接引用"方式
 

一、什么是指針?

1.我們已經知道,"直接引用"是直接通過變量名來讀寫變量

2.C語言中還有一種"間接引用"的方式(以變量a為例):首先將變量a的地址存放在另一個變量中,比如存放在變量b中,然后通過變量b來間接引用變量a,間接讀寫變量a的值。這就是"間接引用"。

如果程序通過"間接引用"的方式來修改a的值,可以這樣做:先根據 變量名b 獲取 變量b 的地址ffc2,取出變量b中存儲的內容ffc1,也就是變量a的地址,再根據變量a的地址ffc1找到a的存儲空間,然后修改里面的數據。

3.總結一句:用來存放變量地址的變量,就稱為"指針變量"。在上面的情況下,變量b就是個"指針變量",我們可以說指針變量b指向變量a。

 


二、指針的定義

一般形式:類名標識符  *指針變量名;

int *p;

float *q;
  • "*"是一個說明符,用來說明這個變量是個指針變量,是不能省略的,但它不屬於變量名的一部分
  • 前面的類型標識符表示指針變量所指向的變量的類型,而且只能指向這種類型的變量

 


三、指針的初始化

1.先定義后初始化

復制代碼
1 // 定義int類型的變量a
2 int a = 10;
3 
4 // 定義一個指針變量p
5 int *p;
6 
7 // 將變量a的地址賦值給指針變量p,所以指針變量p指向變量a
8 p = &a;
復制代碼

注意第8行,賦值給p的是變量a的地址&a

 

2.在定義的同時初始化

復制代碼
// 定義int類型的變量a
int a = 10;

// 定義一個指針變量p
// 並將變量a的地址賦值給指針變量p,所以指針變量p指向變量a
int *p = &a;
復制代碼

 

3.初始化的注意

指針變量是用來存放變量地址的,不要給它隨意賦值一個常數。下面的寫法是錯誤

int *p; 
p = 200; // 這是錯誤的

 


四、指針運算符

1.給指針指向的變量賦值

復制代碼
 1 char a = 10;
 2 printf("修改前,a的值:%d\n", a);
 3 
 4 // 指針變量p指向變量a
 5 char *p = &a;
 6 
 7 // 通過指針變量p間接修改變量a的值
 8 *p = 9;
 9 
10 printf("修改后,a的值:%d", a);
復制代碼

當程序剛執行完第5行代碼時,內存中大概的分布情況是這樣的

,a值是10,p值就是變量a的地址ffc3。

注意下第5、第8行,都有個"*",它們的含義是不一樣的:

(1) 第5行的"*"只是用來說明p是個指針變量

(2) 第8行的"*"是一個指針運算符,這里的*p代表根據p值ffc3這個地址訪問對應的存儲空間,也就是變量a的存儲空間,然后將右邊的數值9寫入到這個存儲空間,相當於 a = 9;,於是內存中就變成這樣了

輸出結果為:,可以發現,我們通過變量p間接修改了變量a的值。

 

2.取出指針所指向變量的值

指針運算符除了可以賦值之外,還可以用於取值

復制代碼
1 char a = 10;
2  
3 char *p;
4 p = &a;
5 
6 char value = *p;
7 printf("取出a的值:%d", value); 
復制代碼

輸出結果:第6行的*p的意思是:根據p值(即變量a的地址)訪問對應的存儲空間,並取出存儲的內容(即取出變量a的值),賦值給value

 

3.使用注意

在指針變量沒有指向確定地址之前,不要對它所指的內容賦值。下面的寫法是錯誤

int *p; 
*p = 10; //這是錯誤的

應該在指針變量指向一個確定的變量后再進行賦值。下面的寫法才是正確

復制代碼
// 定義2個int型變量
int a = 6, b;

// 定義一個指向變量b的指針變量p
int *p;
p = &b;

// 將a的值賦值給變量b
*p = a;
復制代碼

 


五、指針的用途舉例

1.例子1

前面我們通過指針變量p間接訪問了變量a,在有些人看來,覺得指針變量好傻B,直接用變量名a訪問變量a不就好了么,干嘛搞這么麻煩。別着急,接下來舉個例子,讓大家看看指針還能做什么事情。

現在有個要求:寫一個函數swap,接收2個整型參數,功能是互換兩個實參的值。

1> 如果沒學過指針,你可能會這樣寫

復制代碼
 1 void swap(char v1, char v2) {
 2     printf("更換前:v1=%d, v2=%d\n", v1, v2);
 3     
 4     // 定義一個中間變量
 5     char temp;
 6     
 7     // 交換v1和v2的值
 8     temp = v1;
 9     v1 = v2;
10     v2 = temp;
11     
12     printf("更換后:v1=%d, v2=%d\n", v1, v2);
13 }
14 
15 int main()
16 {
17     char a = 10, b = 9;
18     printf("更換前:a=%d, b=%d\n", a, b);
19     
20     swap(a, b);
21     
22     printf("更換后:a=%d, b=%d", a, b);
23     return 0;
24 }
復制代碼

輸出結果:,雖然v1和v2的值被交換了,但是變量a和b的值根本就沒有換過來。因為基本數據類型作為函數實參時,只是純粹地將值傳遞給形參,形參的改變並不影響實參。

我們可以簡要分析一下這個過程:

* 在第20行中,將變量a、b的值分別傳遞給了swap函數的兩個形參v1、v2

* 在第8行中,將v1的值賦值給了temp

* 在第9行中,將v2的值賦值給了v1

* 在第10行中,將temp的值賦值給了v2

就這樣,v1和v2的值被交換了,但是a和b的值一直都沒有改變

 

2> 如果學了指針,就應該這樣寫

復制代碼
 1 void swap(char *v1, char *v2) {
 2     // 中間變量
 3     char temp;
 4     
 5     // 取出v1指向的變量的值
 6     temp = *v1;
 7     
 8     // 取出v2指向的變量的值,然后賦值給v1指向的變量
 9     *v1 = *v2;
10     
11     // 賦值給v2指向的變量
12     *v2 = temp;
13 }
14 
15 int main()
16 {
17     char a = 10, b = 9;
18     printf("更換前:a=%d, b=%d\n", a, b);
19     
20     swap(&a, &b);
21     
22     printf("更換后:a=%d, b=%d", a, b);
23     return 0;
24 }
復制代碼

先看看輸出結果:,變量a和b的值終於換過來了。

解釋一下:

(在16位編譯器環境下,一個指針變量占用2個字節)

* 先注意第20行,傳遞是變量的地址。因此swap函數的形參v1指向了變量a,v2指向了變量b

* 第6行代碼是取出v1指向的變量的值,也就是變量a的值:10,然后賦值給變量temp

* 第9行代碼是取出v2指向的變量(變量b)的值,然后賦值給v1指向的變量(變量a)

* 第12行代碼是將temp變量的值賦值給v2指向的變量(變量b)

相信你已經感受到指針的強大了,如果沒有指針,在一個函數的內部根本改變不了外部的實參。

 

2.例子2

接下來再舉一個指針的實用例子。默認情況下,一個函數只能有一個返回值,有了指針,我們可以實現函數有"多返回值"。

現在有個要求:寫一個函數sumAndMinus,可以同時計算2個整型的和與差,函數執行完畢后,返回和與差(注意了,這里要返回2個值)

復制代碼
// 計算2個整型的和與差
int sumAndMinus(int v1, int v2, int *minus) {
    // 計算差,並賦值給指針指向的變量
    *minus = v1 - v2;
    
    // 計算和,並返回和
    return v1 + v2;
}

int main()
{
    // 定義2個int型變量
    int a = 6, b = 2;

    // 定義2個變量來分別接收和與差
    int sum, minus;

    // 調用函數
    sum = sumAndMinus(a, b, &minus);
    
    // 打印和
    printf("%d+%d=%d\n", a, b, sum);
    
    // 打印差
    printf("%d-%d=%d\n", a, b, minus);
    return 0;
}
復制代碼

輸出結果:,和與差都由同一個函數計算並返回出來。和是函數的直接返回值,差是通過函數的第3個指針參數間接返回。

因此有了指針,我們可以讓函數有"無限個"返回值。

 


六、關於指針的疑問

剛學完指針,都可能有一大堆的疑惑,這里我列出幾個常見的疑惑吧。

1.一個指針變量占用多少個字節的內存空間?占用的空間是否會跟隨所指向變量的類型而改變?

在同一種編譯器環境下,一個指針變量所占用的內存空間是固定的。比如,在16位編譯器環境下,任何一個指針變量都只占用2個字節,並不會隨所指向變量的類型而改變。

 

2.既然每個指針變量所占用的內存空間是一樣的,而且存儲的都是地址,為何指針變量還要分類型?而且只能指向一種類型的變量?比如指向int類型的指針、指向char類型的指針。

其實,我覺得這個問題跟"數組為什么要分類型"是一樣的。

* 看下面的代碼,利用指針p讀取變量c的值

復制代碼
1 int i = 2;
2 char c = 1;
3 
4 // 定義一個指向char類型的指針
5 char *p = &c;
6 
7 // 取出
8 printf("%d", *p);
復制代碼

這個輸出結果應該難不倒大家:,是可以成功讀取的。

如果我改一下第5行的代碼,用一個本應該指向int類型變量的指針p,指向char類型的變量c

int *p = &c;

我們再來看一下輸出:c的原值是1,現在取出來卻是513,怎么回事呢?這個要根據內存來分析

根據變量的定義順序,這些變量在內存中大致如下圖排布:

其中,指針變量p和int類型變量i各占2個字節,char類型的c占一個字節,p指向c,因此p值就是c的地址

1> 最初的時候,我們用char *p指向變量c。當利用*p來獲取變量c的值時,由於指針p知道變量c是char類型的,所以會從ffc3這個地址開始讀取1個字節的數據:0000 0001,轉為10進制就是1

2> 后來,我們用int *p指向變量c。當利用*p獲取變量c的值時,由於指針p認為變量c是int類型的,所以會從ffc3這個地址開始讀取2個字節的數據:0000 0010 0000 0001,轉為10進制就是513

可見,給指針分類是多么重要的一件事,而且一種指針最好只指向一種類型的變量,那是最安全的。


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