C 指针

🔍 C 语言学习：指针（Pointer）

🎯 学习目标

理解指针的基本概念与作用，掌握其在内存访问中的核心地位。
掌握指针的定义、赋值、取地址和间接访问操作符 * 的使用。
能够使用指针完成数组遍历、函数参数传递、动态内存管理等常见任务。

🔑 核心重点

指针是变量的地址，通过指针可以访问或修改变量的值。
指针类型决定了访问的数据大小和解释方式，如 int* 指向的是一个 int 类型数据。
指针运算要符合类型对齐规则，不能随意对空指针或无效地址进行操作。

📚 详细讲解

一、什么是指针？

指针是一种特殊的变量，它存储的是另一个变量的内存地址。你可以通过这个地址来访问或修改那个变量的内容。

✅ 基本语法：

数据类型 *指针变量名;

示例：基本指针操作

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 42;
    int *p = &a;  // p 是指向整数 a 的指针

    printf("a 的值：%d\n", a);        // 输出：42
    printf("a 的地址：%p\n", &a);     // 输出类似：0x7ffee...
    printf("p 的值（a 的地址）：%p\n", p);   // 同上
    printf("*p 的值（a 的内容）：%d\n", *p); // 输出：42

    return 0;
}

📌 解释：

&：取地址运算符
*：间接访问运算符（也叫“解引用”）

⚠️ 注意事项：

使用未初始化的指针会导致未定义行为（Undefined Behavior）。

不要对 NULL 或非法地址进行解引用操作。

二、指针与数组的关系

在 C 语言中，数组名本质上是一个常量指针，指向数组第一个元素的地址。

示例：用指针遍历数组

#include <stdio.h>

int main() {
    int arr[] = {10, 20, 30, 40, 50};
    int *p = arr;  // 等价于 &arr[0]

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("arr[%d] = %d\n", i, *(p + i));  // 通过指针访问数组元素
    }

    return 0;
}

📌 小技巧：

arr[i] == *(arr + i)
指针比数组下标更快（因为不需要计算偏移）

三、指针与函数参数传递

C 语言中函数参数默认是值传递，使用指针可以实现模拟引用传递，让函数修改外部变量。

示例：交换两个整数

#include <stdio.h>

void swap(int *a, int *b) {
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main() {
    int x = 10, y = 20;

    printf("Before: x = %d, y = %d\n", x, y);
    swap(&x, &y);
    printf("After:  x = %d, y = %d\n", x, y);

    return 0;
}

📌 输出：

Before: x = 10, y = 20
After:  x = 20, y = 10

⚠️ 注意事项：

函数内部不要返回局部变量的地址（栈空间已释放）。

多级指针可用于传递二维数组或修改指针本身。

四、指针与字符串

字符串本质是一个字符数组，可以用字符指针指向字符串字面量。

示例：使用字符指针处理字符串

#include <stdio.h>

int main() {
    char *str = "Hello, World!";  // str 指向字符串常量
    while (*str != '\0') {
        putchar(*str++);
    }
    putchar('\n');

    return 0;
}

📌 注意：

字符串常量不能被修改（尝试写入会崩溃），如：str[0] = 'h' ❌
如果需要修改字符串，应使用字符数组：char str[] = "Hello";

五、指针与动态内存分配（C23 支持良好）

使用 malloc / calloc / realloc 和 free 可以在堆上动态申请内存，并通过指针访问。

示例：动态创建一个整型数组

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int n = 5;
    int *arr = malloc(n * sizeof(int));
    if (arr == NULL) {
        printf("Memory allocation failed!\n");
        return 1;
    }

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = i * 10;
    }

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }

    free(arr);  // 释放内存
    return 0;
}

📌 输出：

0 10 20 30 40

⚠️ 注意事项：

动态内存必须手动释放（否则造成内存泄漏）

分配失败时一定要检查是否为 NULL

六、多级指针（pointer to pointer）

多级指针用于指向另一个指针，常见于函数中需要修改指针本身的场景。

示例：二级指针修改一级指针指向

#include <stdio.h>

void change_ptr(int **p) {
    static int value = 99;
    *p = &value;
}

int main() {
    int a = 10;
    int *ptr = &a;

    printf("Before: %d\n", *ptr);
    change_ptr(&ptr);
    printf("After:  %d\n", *ptr);

    return 0;
}

📌 输出：

Before: 10
After:  99

📌 应用场景：

修改指针本身（例如动态分配内存后传回）
二维数组传参
字符串数组（如命令行参数 char *argv[]）

🧩 拓展练习（动手实践题）

练习一：指针交换
- 编写函数 swap_float(float *a, float *b)，交换两个浮点数的值。
练习二：字符串反转
- 使用指针编写函数 reverse_string(char *str)，将输入字符串原地反转。
练习三：查找最大值
- 给定一个整型数组，使用指针找出其中的最大值及其索引。
挑战练习：动态二维数组
- 使用 malloc 创建一个 M x N 的二维数组，并用指针访问每个元素。
项目实战：简易链表
- 定义结构体节点 struct Node { int data; struct Node *next; }；
- 使用指针实现链表的插入与打印功能。

📝 小结

特点	说明
指针是 C 语言的灵魂	直接操作内存，提高效率与灵活性
指针可指向任何变量、数组、函数、结构体	实现复杂数据结构的关键
指针支持动态内存管理	配合 `malloc/free` 实现灵活内存控制
指针操作需谨慎	避免野指针、空指针、越界访问等问题

📚 推荐阅读 & 工具建议

《C Primer Plus》第6版
《C和指针》Pointers on C
CLion 2025.1.1 中启用 C23 支持的方法
MinGW-w64 编译器配置指南（支持 -std=c23）
GDB 调试指针与内存的实用命令
Visual Assist 插件（适用于 VS）增强指针补全提示

如果你希望我为你提供：

指针使用陷阱与避坑指南 PDF
更多实战项目（如内存池、链表、树结构、文件读写等）
指针 vs 数组、const 指针、函数指针详解
指针命名规范与代码风格建议
视频教学资源推荐（中文讲解）

欢迎随时告诉我 😊

二级标题：NULL 指针详解

在 C 语言中，NULL 是一个非常重要的概念，它表示一个“空指针”或“无效地址”。虽然 NULL 看起来只是一个简单的宏定义，但它在程序的安全性、健壮性和可读性方面起着关键作用。

什么是 NULL？

在标准头文件（如 <stdio.h> 或 <stddef.h>）中，NULL 通常被定义为：

#define NULL ((void *)0)

或者简化为：

#define NULL 0

也就是说，NULL 实际上是一个值为 0 的指针常量。它用来表示某个指针变量当前没有指向任何有效的内存地址。

为什么使用 NULL？

初始化指针变量
在声明指针时，如果没有立即赋值，建议将其初始化为 NULL，避免成为“野指针”。
```
int *p = NULL;
```
判断指针是否有效
使用前通过判断指针是否为 NULL，可以防止对无效地址进行解引用，从而避免段错误。
```
if (p != NULL) {
    printf("%d\n", *p);
}
```
作为函数返回值
常用于表示函数执行失败或无结果。例如动态内存分配失败时，malloc 返回 NULL。
```
int *arr = malloc(100 * sizeof(int));
if (arr == NULL) {
    printf("内存分配失败！\n");
    return -1;
}
```

作为链表、树等结构的终止标志
在数据结构中，NULL 常用来表示链表尾部、树的叶子节点等。

struct Node {
    int data;
    struct Node *next;
};

// 遍历链表
struct Node *current = head;
while (current != NULL) {
    printf("%d ", current->data);
    current = current->next;
}

NULL 指针与野指针的区别

类型	含义	是否安全
`NULL` 指针	明确不指向任何地址	✅ 安全（可判断）
野指针	未初始化，内容随机（可能指向非法地址）	❌ 不安全（不可控）

⚠️ 对野指针进行解引用会导致未定义行为；而 NULL 指针可以通过判断避免访问。

注意事项

不要对 NULL 指针解引用
会引发段错误（Segmentation Fault）或崩溃。
```
int *p = NULL;
printf("%d\n", *p); // ❌ 错误！不能解引用 NULL 指针
```
释放后的指针应置为 NULL
防止“悬挂指针”问题（即指针仍保留旧地址，但内存已被释放）。
```
int *p = malloc(sizeof(int));
free(p);
p = NULL; // 避免后续误用
```
不要混淆 NULL 和 '\0'
NULL 是指针常量，表示无效地址；\0 是字符串结束符，表示字符数组的结尾。
不要直接使用 0 替代 NULL
虽然它们本质上是等价的，但使用 NULL 更具语义清晰性，提升代码可读性。

总结

NULL 是 C 语言中非常基础但也非常关键的概念。它不仅帮助我们写出更安全、更可靠的代码，还能提高程序的可维护性。掌握 NULL 的使用方式和背后的原理，是每个 C 语言开发者必须具备的基本功之一。

posted @ 2025-06-04 21:46 红尘过客2022 阅读(45) 评论(0) 收藏举报

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C 指针

🔍 C 语言学习：指针（Pointer）

🎯 学习目标

🔑 核心重点

📚 详细讲解

一、什么是指针？

✅ 基本语法：

示例：基本指针操作

二、指针与数组的关系

示例：用指针遍历数组

三、指针与函数参数传递

示例：交换两个整数

四、指针与字符串

示例：使用字符指针处理字符串

五、指针与动态内存分配（C23 支持良好）

示例：动态创建一个整型数组

六、多级指针（pointer to pointer）

示例：二级指针修改一级指针指向

🧩 拓展练习（动手实践题）

📝 小结

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什么是 NULL？

为什么使用 NULL？

NULL 指针与野指针的区别

注意事项

总结