C语言----深入理解指针（1）

2024-09-23 20:30:55 浏览数 (2)

1.内存地址

内存单元的编号 == 地址 == 指针

cpu访问内存中的某个字节空间，必须知道这个字节空间在内存的什么位置，而因为内存中字节很多，所以需要给内存进行编址

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/int main()
//{
//    int a = 20;//创建变量的本质其实是在内存中申请空间
//    //向内存申请4个字节的空间，用来存放20这个数字
//    //这4个字节，每个字节都有编号（地址）
//    //变量的名字仅仅给程序员看，编译器不看名字，
//    // 编译器是通过地址找内存单元的
//    //
//    return 0;
//}

2.指针变量和地址

& --取地址--拿到地址

  • --解引用--通过地址找回去 通过地址来找回a *pa 解释： 1.*表示pa是指针变量 2.int 表示pa指向的变量a的类型是int char ch ='w' char *pc =&ch;
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/*int main()
{
    int a = 20;
    &a;//&----取地址操作符，拿到变量a的地址
    printf("%p",&a);//打印出来的地址是00B3FD40
    int* pa = &a;//将a的地址存在变量pa里面
    //这个变量是用来存放地址（指针）的
    //所以pa叫指针变量
    //int*来是pa的类型
    return 0;
}*/
/*
解释：
1.*表示pa是指针变量
2.int 表示pa指向的变量a的类型是int
char ch ='w'
char *pc =&ch;


*/


int main()
{
    int a = 20; 
    int* pa = &a;
    *pa=30;//* -解引用操作符（间接访问操作符）
    //a被改成30
    //通过*pa找到a
    //*pa其实就是a
    printf("%d", a);
    return 0;
}
/*
& --取地址--拿到地址
* --解引用--通过地址找回去
通过地址来找回a    *pa
*/
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//int main()
//{
//    int a = 10;
//    int* p = &a;
//    //1.指针变量是用来存放地址的，
//    // 地址的存放需要多大空间
//    //那么指针变量的大小就是多大
//
///*    
//指针变量的大小取决于地址的大小
32位平台下地址是32个bit位(即4个字节)
64位平台下地址是64个bit位(即8个字节)
//x86是32位的环境，x64是64位的环境*/
//    printf("%zd", sizeof(p));//输出结果是4
//    return 0;
//}
//int main()
//{
//    char ch = 'w';
//    char* pc = &ch;
//
//
//    printf("%zd", sizeof(pc));//输出结果是4
//    return 0;
//}
//指针变量的大小跟类型是无关的
int main()
{
    printf("%zdn", sizeof(char*));
    printf("%zdn", sizeof(short*));
    printf("%zdn", sizeof(int*));
    printf("%zdn", sizeof(float*));
    printf("%zdn", sizeof(double*));
    //输出结果都是4个字节
    return 0;
}
//指针变量的大小跟类型是无关的
//只要是指针类型的变量，只要在同一个平台下，大小就都是相同的


//指针类型有什么意义？为什么存在那么多的指针类型？

3.指针变量类型的意义

指针的类型决定了，对指针解引用的时候有多大权限（一次能操作几个字节）

比如：char的指针解引用就只能访问一个字节，而int的指针解引用就能访问四个字节

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//指针类型有什么意义？为什么存在那么多的指针类型？
int main()
{
    int a = 20;
    int* pa = &a;//取地址a放到pa里面
    char* pc = &a;
    printf("&a=%pn", &a);
    printf("pa=%pn", pa);
    printf("pc=%pn", pc);


    printf("&a 1=%pn", &a   1);
    printf("pa 1=%pn", pa   1);
    printf("pc 1=%pn", pc   1);
    return 0;
}
/*打印结果
&a = 004FF77C
pa = 004FF77C
pc = 004FF77C
& a   1 = 004FF780
pa   1 = 004FF780
pc   1 = 004FF77D
*/
/*
char*类型的指针变量 1跳过1个字节，int类型的指针 1跳过4个字节
。这就是指针类型的差异带来的变化
int *pa
pa 1---> 1*sizeof(int)
pa n---> n*sizeof(int)

char*pc
pc 1---> 1*sizeof(char)
pc n---> n*sizeof(char)
*/
//对应int访问4个字节， 1跳过四个字节
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//void* 指针----无具体类型的指针
//这种类型的指针可以用来接收任意类型的地址
//但是这种指针存在局限性，void*类型的指针不能直接进行指针的 -整数和解引用运算
//void*指针不能进行指针运算，可以接收不同类型的地址

//一般void*类型的指针是使用函数参数的部分，用来接收不同类型的地址
//这样的设计可以实现泛型函数的效果，使得一个函数来处理多种类型的数据

4.const修饰指针

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int main()
{
    const int n = 10;
    //n=20;
    int *p=&n;//把n的地址取出来给p
    *p = 200;//通过n的地址来改变n的大小
    printf("%d", n);
    return 0;
}
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//一般的const修饰指针变量，
// 可以放在*左边，也可以放在*右边
//int main()
//{
//    int const* p;//const在*左边
//    int* const p;//const在*右边
//    return 0;
//}

//int main()
//{
//    int n = 10;
//    int m = 100;
//    int* p = &n;
//    *p = 20;//通过p找到n,因为p指向的是n
//    p = &m;//用m的地址将n的地址覆盖了
///*关于指针有3个相关值
//* 1.p,p里面存放着一个地址
//* 2.*p，p指向的对象
//* 3.&p,表示的是p变量的地址
//*/    
//    return 0;
//}


//int main()
//{
//    int n = 10;
//    int m = 100;
//    int const* p = &n;//等同于const int * p = &n;
//    
//    //const放在左边的时候，限制的是*p,也就是p指向的对象
//    //const修饰指针变量
//    //放在*左边，限制的是指针指向的内容，
//    // 也就是不能通过指针变量修改它所指向的内容
//    //在这里面还是限制上了n,n的数字不能被修改
//
//    //但是指针变量本身是可以改变的，里面的地址是可以改变的
//    *p = 20;//err
//    p = &m;//ok
//    return 0;
//}

//int main()
//{
//    int n = 10;
//    int m = 100;
//    int *const p = &n;
//    
//    //如果要去改变p是不行的，但是没有限制*p
//    //这里是可以改变p指向的对象的
//     
//    // 
//    // //将const放在*右边，此时限制的是指针变量p本身
//    // //指针不能改变它的指向，
//    // 但可以通过指针变量修改它所指的内容
//    //指针指向的是n，但是目前已经被const固定住，不能改变指向
//    *p = 20;//err
//    p = &m;//ok
//    return 0;
//}

//不想让const修改p就把p放在*右边
//不想让你通过p修改p的指向的内容就把const放在左边，将*p固定住
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#include <stdio.h>

// 假设使用3个数据位和2个校验位
// 总位数为 3（数据位）  2（校验位）= 5位

// 汉明码编码函数
void hamming_encode(int data[], int *encoded) {
    int p = 0; // 校验位计数器
    for (int i = 0; i < 3; i  ) {
        // 计算每个校验位
        if (i == 0) {
            // 第一个校验位
            encoded[p  ] = (data[1]   data[2]) % 2;
        } else if (i == 1) {
            // 第二个校验位
            encoded[p  ] = (data[0]   data[2]) % 2;
        } else {
            // 第三个校验位
            encoded[p  ] = (data[0]   data[1]) % 2;
        }
        // 将数据位放入编码后的数据中
        encoded[p  ] = data[i];
    }
}

// 汉明码解码和错误纠正函数
void hamming_decode(int received[], int *data) {
    int p = 0; // 校验位计数器
    int error检测 = 0;
    for (int i = 0; i < 3; i  ) {
        // 计算每个校验位
        if (i == 0) {
            error检测 = (received[1]   received[2]) % 2;
        } else if (i == 1) {
            error检测 = (received[0]   received[2]) % 2;
        } else {
            error检测 = (received[0]   received[1]) % 2;
        }
        // 检查是否有错误
        if (error检测 != received[p]) {
            // 找到错误位并纠正
            for (int j = 0; j < 5; j  ) {
                if (received[j] != (error检测 ^ received[j])) {
                    received[j] ^= 1; // 翻转错误位
                    break;
                }
            }
        }
        // 将数据位放入解码后的数据中
        data[i] = received[p  ];
    }
}

int main() {
    int data[] = {1, 0, 1}; // 原始数据
    int encoded[5]; // 编码后的数据
    int received[5]; // 模拟接收到的数据
    int decoded[3]; // 解码后的数据

    // 编码
    hamming_encode(data, encoded);
    printf("Encoded Data: ");
    for (int i = 0; i < 5; i  ) {
        printf("%d ", encoded[i]);
    }
    printf("n");

    // 模拟接收到的数据（包含一个错误）
    for (int i = 0; i < 5; i  ) {
        received[i] = encoded[i];
    }
    received[2] ^= 1; // 故意引入一个错误

    // 解码和错误纠正
    hamming_decode(received, decoded);
    printf("Decoded Data: ");
    for (int i = 0; i < 3; i  ) {
        printf("%d ", decoded[i]);
    }
    printf("n");

    return 0;
}

不想让const修改p就把p放在*右边-- *const p--一直指向一个数 不想让你通过p修改p的指向的内容就把const放在左边，将*p固定住-conat *p

p被const固定住，p指向内容的大小不得改变

5.指针运算

指针的基本运算有三种，分别是：

指针 -指数

指针-指针

指针的关系运算

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//循环打印数组的内容
//int main()
//{
//    int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
//    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
//    for (int i = 0; i < sz; i  )
//    {
//        printf("%d", arr[i]);
//    }
//
//
//    return 0;
//
//}

//采用指针来获取数组元素的地址
//int main()
//{
//    int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
//    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
//    int *p = &arr[0];//将arr[0]的地址存在*p中
//    for (int i = 0; i < sz; i  )
//    {
//        printf("%d ", *p);//解引用来打印arr[0]
//        p  ;//打印完p  往后走一步，整型指针加一就是向后挪了一个整型
//        //循环十次就能把这个数组的内容打印出来
//    }
//    return 0;
//}
//获取数组第一个数字的地址赋值给p，再利用*p解引用,打印*p所指的数
//p 1就是*(p 1),打印数组下一个数字

//1.指针类型决定了指针 1的步长，决定了指针解引用的权限
//2.数组在内存中是连续存放的


//int main()
//{
//    int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
//    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
//    int* p = &arr[0];//将arr[0]的地址存在*p中
//    for (int i = 0; i < sz; i  )
//    {
//        printf("%d ", *(p   i));//直接解引用*（p i）,当i=0时，就是*p，打印的就是数组第一个数
//        
//    }
//    return 0;
//}
p i  是跳过i*sizeof(int)个字节
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//指针-整数，从10开始打印
//int main()
//{
//    int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
//    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
//    int* p = &arr[sz-1];//数组中最后一位的下标是sz-1
//    for (int i = 0; i < sz; i  )
//    {
//        printf("%d ", *p );
//        p--;
//    }
//    return 0;
//}
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//指针-指针的绝对值是指针和指针之间元素的个数
//指针-指针，计算的前提条件是两个指针指向的是同一块空间

//int main()
//{
//    int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
//    printf("%dn", &arr[9] - &arr[0]);//输出结果是9
//    printf("%dn",  &arr[0]-&arr[9] );//输出结果是-9
//    return 0;
//}
//size_t my_strlen(char* p)//传过来的是数组名，用字符串指针来接收，*p指向的就是数组第一个元素
//{//size_t是无符号返回值
//    size_t count = 0;
//    while (*p != '')
//    {
//        count  ;
//        p  ;//往后走一位
//    }
//    return count;
//}
//int main()
//{
//    char arr[] = "abcdef";
//    size_t len = my_strlen(arr);//数组名其实是数组首元素的地址，arr==&arr[0]
//    //传过去数组名，就是传过去首元素的地址
//    printf("%zdn", len);//打印结果是6
//
//    return 0;
//}

//另一种写法
size_t my_strlen(char* p)//传过来的是数组名，用字符串指针来接收，*p指向的就是数组第一个元素
{//size_t是无符号返回值
    char* star = p;//指向的是数组第一个数字
    char* end = p;
    while (*end!= '')//如果end不等于，就让end  
    {//这个while的循环条件可以是while(*end),因为到了的时候，的ASCLL值就是0，不满足循环条件就停下来了

        end  ;//直到enf走到不满足条件就不进行循环了，此时的*end指向的就是
    }
    return end-star;//两个指针相减得到的就是指针之间元素的个数
}//数组中最后一个元素的指针减去第一个指针的元素得到的 就是这个数组的数量
int main()
{
    char arr[] = "abcdef";
    size_t len = my_strlen(arr);//数组名其实是数组首元素的地址，arr==&arr[0]
    //传过去数组名，就是传过去首元素的地址
    printf("%zdn", len);//打印结果是6

    return 0;
}
代码语言：javascript复制
int main()
{
    int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };//数组中随着下标的增长，地址由低到高变化的
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    int* p = arr[0];//*p指向数组首个元素
    while (p < &arr[sz])//数组下标为10的数不在数组之内，所以在arr[sz]前面的就是数组所有的元素
    {//p的地址大小小于arr[sz]的地址，所以只要地址一直小于arr[sz]的地址就一直可以循环打印
        printf("%d ", *p);
        p  ;
    }
    return 0;
}
//这里就运用到指针关系大大小p < &arr[sz]

6.野指针

概念：野指针就是指针指向的位置是不可知的（随机的、不正确的、没有明确限制的）

代码语言：javascript复制
//1.未初始化会造成野指针
/*int main()
{
    //一个局部变量不初始化的话，它的值是随机的
    int* p;//p是局部变量，没有初始化，其值是随机值，如果将p中的值当做地址，
    //解引用操作就会形成非法访问
    *p = 20;//p就是野指针

    return 0;
}*/


//2.指针越界访问也会造成野指针的问题
/*int main()
{
    int arr[10] = { 0 };//数组初始化
    int i = 0;
    int* p = &arr[0];//将数组第一个元素的地址给p
    for (i = 0; i <= 10; i  )//循环11次
    {
        *p = i;//当第11次循环的时候，访问到了不属于这个数组的空间，访问到数组之外的空间了
        p  ;//此时的p就是野指针了
    }

    return 0;
}*/


//3.指针指向的空间释放也会造成野指针
int test()
{
    int n = 100;//n是局部变量，进入函数创建，出函数销毁，也就是说返回的&n的地址并不是原先存储100的地址
    return &n;//地址被还给操作系统了
}

int main()
{
    int* p = test();//
    printf("%dn", *p);//p一旦接受这个地址，p里面的就是野指针，造成内存非法访问，篡改内存
    return 0;
}
代码语言：javascript复制
//规避野指针
//如果明确知道指针指向哪里就直接赋值地址，如果不知道指针应该指向哪里，
// 可以给指针赋值NULL
//NULL是c语言中定义的一个表示符常量，值是0,0也是地址，这个地址是无法正常使用的，读写地址会报错
/*int main()
{
    int a = 10;
    int* p = &a;//给出明确的地址，将a的地址赋值给p

    int* p2 = NULL;//把野狗拴在柱子上。p2没有指向的对象


    return 0;
}*/

//int main()
//{
//    int* p = NULL;
//    if (p != NULL)
//    { 
//        *P = 200;
//    }
//    return 0;
//
//}
//当指针变量指向一块区域时，我们可以通过指针访问该区域，
// 后期不再使用这个指针访问空间的时候，我们可以把该指针置为NULL
//只要是空指针我们就不去访问，类似把野狗用柱子拴起来，将野指针暂时管理起来

如何规避野指针：

1.对指针进行初始化

2.小心指针越界

3.指针变量不再使用，及时置NULL（空指针），指针使用之前检查有效性

4.避免返回局部变量的地址

7.assert断言

assert.h头文件定义了assert(),用于在运行时确保程序符合指定条件，如果不符合，就报错终止运行，这个宏常常被称为“断言”

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#define NDEBUG
 int main()
{
    /*int* p = NULL;
    assert(p != NULL);*///会报错，assert判断后面括号的条件，为假就报错 
     int a = 10;
     int* p = &a;
     assert(p != NULL);//这种情况就不会报错
    //assert可以判断指针的有效性


//#define NDEBUG,利用这句话就可以控制assert，是否产生效果
     //如果想产生效果就注释掉，不想产生效果就在#include <assert.h>上方添加
//只要添加了#define NDEBUG这个语句，代码中的assert就会被禁用

//assert()语句的缺点就是，因为引入了额外的检查，增加了程序的运行时间
    /*if (p != NULL)
    { 
        *P = 200;
    }
    return 0;
}*/
//在vs版本中，Debug中assert()语句是可以使用的，但是在Release版本中直接优化掉了assert()语句

//这样debug版本编写代码有利于程序员排查问题，在Release版本不影响用户使用时的效率
//在Release版本选择性的优化assert()

8.指针的使用和地址调用

代码语言：javascript复制
//strlen是求字符长度的，统计的是字符串中之前的字符个数
//函数求字符串长度
//参数s指向的字符串不期望被修改
size_t my_strlen(const char*s)//把字符元素的地址传过来,用char*s接收
{//添加const不希望字符串被修改，直接将每次传来的实参固定死
    //不加const的话原先字符串的长度就被修改了
    size_t count = 0;
    assert(s != NULL);//防止传过来的实参为空指针，检测指针s是否有效
    while (*s)//当s遇到的时候，循环就停止
    {
        count  ;
        s  ;
    }
    return count;
}

int main()
{
    char arr[] = "abcdef";
    size_t len = my_strlen(arr);
    printf("%zd", len);
    return 0;
}
代码语言：javascript复制
//写一个函数，交换两个整型变量的值
//void Swap1(int x, int y)
//{
//    int z = 0;
//    z = x;//先把x的值放到z里面，x空了
//    x = y;//把y的值放到x里面，y空了
//    y = z;//把z的值放到y里面去，在这之前放在z里面的值是x
//}
//
//
//int main()
//{
//    int a = 0;
//    int b = 0;
//    scanf("%d %d", &a, &b);
//    
//    //交换a和b的值
//    printf("交换前：a=%d b=%dn", a, b);
//    Swap1(a, b);
//    printf("交换后：a=%d b=%dn", a, b);
//    return 0;
//}
//改代码打印结果是：
//交换前：a=3 b=5
//交换后：a = 3 b = 5
//很明显，出问题了 

//当实参传递给形参的时候，形参是实参的一份临时拷贝，
//对形参的修改不会影响实参
//那么如何修改呢？

void Swap2(int *pa, int*pb)
{
    int z = 0;
    z = *pa;//z=a
    *pa = *pb;//a=b
    *pb = z;//b=z
}//脑海中把图画出来


int main()
{
    int a = 0;
    int b = 0;
    scanf("%d %d", &a, &b);

    //交换a和b的值
    printf("交换前：a=%d b=%dn", a, b);
    Swap2(&a, &b);//把a、b的地址传过去
    printf("交换后：a=%d b=%dn", a, b);
    return 0;
}

//在这两个代码中，Swap1是传值调用
//Swap2是传址调用,直接将变量本身传递过去了
//当我们采用的是传值调用，形参和实参占用的是不同的空间，对形参的修改不会改变实参

//完成两个整数的相加
Add(int x,int y)
{
    int z = x   y;
    return z;
}


int main()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    int c=Add(a, b);
    printf("%dn", c);
    //传值调用
    return 0;
}
//当使用传值调用时，实际上是将参数值复制到函数内部的一个局部变量中。
// 这意味着函数内部对参数值所做的任何修改都不会影响原始变量。
//原始数据不会被修改，传值调用通常被认为是安全的
//传址调用涉及将参数的内存地址传递给函数。这意味着函数可以直接访问和修改原始变量。

传值调用：实际上是将参数值复制到函数内部的一个局部变量中，这意味着函数内部对参数值所做的任何修改都不会影响原始变量，原始数据不会被修改

传址调用：涉及将参数的内存地址传递给函数，这意味着函数可以直接访问和修改原始变量。

int 变量 函数 数组 指针

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