初级指针

本篇主要介绍：指针和变量的关系、指针类型、指针的运算符、空指针和野指针、指针和数组、指针和字符串、const 和指针、以及gdb 调试段错误。

基础概念

指针是一种特殊的变量。存放地址的变量就是指针。

int num = 1; 会申请4个字节的内存来存放数字1，每次访问 num 就是访问这4个字节。

访问内存中的这4个字节，不仅可以通过名称（例如 num），还可以通过地址。

Tip：& 不仅是位运算符，还是取地址操作符。例如 int* ptr = #，就是取变量 num 的地址并将其保存到指针变量 ptr 中

请看示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 10;

    // num 的地址：0x7fff4dbf01d8
    printf("num 的地址：%p\n", &num);
    // num 的地址加1 ：0x7fff4dbf01dc。
    printf("num 的地址加1 ：%p\n", &num + 1);

    // j 存放连续内存的第一个字节地址
    int *j = &num;

    // 10。通过地址访问
    printf("%d", *j);

    return 0;
}

&num 和 &num + 1 相差4个字节，说明 &num 表示整数。

普通变量存放值，而指针用于存放地址。

通过 int *j = &num 将变量num的首地址给到指针 j(j的类型是 int *)，最后通过地址(*j) 访问整数1。

int *j 是一个int类型的指针，还有 char、float等指针类型。指针类型必须匹配，比如将 j 的指针类型换成 char，则会警告。就像这样：

- int *j = #
+ char *j = #

运行：

/workspace/CProject-test/main.c:12:11: warning: incompatible pointer types initializing 'char *' with an expression of type 'int *' [-Wincompatible-pointer-types]
    char *j = #
          ^   ~~~~
1 warning generated.
num 的地址：0x7ffddcfe5328
num 的地址加1 ：0x7ffddcfe532c
10

Tip: 指针 j 也有地址，也就是指针的指针。现在不研究

练习

题目：请问输出什么？

#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 10;
    int *p = &num;
    printf("用指针访问数据 num :%d\n", *p);

    *p = 11;
    printf("用过指针修改 num 数据:%d\n", num);

    return 0;
}

提示：数据可以通过变量访问，也能使用地址（指针）访问。就像通知同学去嵌入式实验室上课，或者是 303 上课。其中*p = 11; 等价于 num = 11;

输出：

用指针访问数据 num :10
用过指针修改 num 数据:11

星号的作用

指针 * 有两个主要作用（根据* 前面有无类型做区分）：

• 指针类型声明
• 取值（又称解引用操作符）。例如，*ptr 表示获取指针变量 ptr 所指向内存地址上的值。

请看示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 10;
    // 指针类型声明
    int *p = &num;

    // 取值
    printf("%d\n", *p); // 10

    // 取值
    *p = 11;
    printf("%d\n", num); // 11

    return 0;
}

指针类型

所占字节

在32位系统上，指针通常占用4个字节；而在64位系统上，指针通常占用8个字节。请看示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("char类型指针所占字节数为：%zu\n", sizeof(char*));
    printf("short类型指针所占字节数为：%zu\n", sizeof(short*));
    printf("int类型指针所占字节数为：%zu\n", sizeof(int*));
    printf("long类型指针所占字节数为：%zu\n", sizeof(long*));
    printf("float类型指针所占字节数为：%zu\n", sizeof(float*));
    printf("double类型指针所占字节数为：%zu\n", sizeof(double*));
    printf("long long类型指针所占字节数为：%zu\n", sizeof(long long*));
    return 0;
}

输出：

char类型指针所占字节数为：8
short类型指针所占字节数为：8
int类型指针所占字节数为：8
long类型指针所占字节数为：8
float类型指针所占字节数为：8
double类型指针所占字节数为：8
long long类型指针所占字节数为：8

练习

题目：请问整数类型的指针和字符类型的指针加1分别是几个字节？

#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 10;

    printf("num 的地址：%p\n", &num);
    printf("num 的地址加1 ：%p\n", &num + 1);

    char ch = 'a';

    printf("ch 的地址：%p\n", &ch);
    printf("ch 的地址加1 ：%p\n", &ch + 1);
    return 0;
}

输出：

num 的地址：0x7fffe8244288
num 的地址加1 ：0x7fffe824428c
ch 的地址：0x7fffe8244287
ch 的地址加1 ：0x7fffe8244288

答案：int * 加1是4个字节；char * 加1是1个字节。&num 和 &ch 分别代表该变量的全部字节。

指针交换数据

比如这段代码是不能实现 a、b 两数交换。请看示例：

#include <stdio.h>

void swap(x, y){
    int tmp = x;
    x = y;
    y = tmp;
}
int main() {
    int a = 1;
    int b = 2;
    swap(a, b);
    printf("a：%d\n", a);
    printf("b：%d\n", b);
    return 0;
}

a：1
b：2

分析：调用 swap(a, b) 这里是一个值传递，找到函数入口地址，对参数 x、y 申请空间和赋值，通过 tmp 变量完成了 x和y的交换，最后回收局部变量 x、y和tmp，释放空间。而 a,b数据没有变化。

可以通过指针来实现两数的交换。请看示例：

#include &