【初赛】指针

指针的性质是理解其行为和使用方式的核心，主要包括以下几个方面：

1. 指针是存储地址的变量

指针的本质是一个变量，但其存储的不是数据本身，而是另一个变量（或内存单元）的内存地址。

• 例如：int a = 10; int* p = &a; 中，p 存储的是 a 的内存地址（如 0x7ffd6b6a45c4），而非 10。

2. 指针具有明确的类型

指针的类型由其指向的数据类型决定（格式为 类型*），且类型决定了指针的访问规则：

• 步长

  ：指针的算术运算（+n / -n）的偏移量由类型决定（偏移 n × 类型大小 字节）。

  • 例如：int* 指针 +1 偏移 4 字节（32 位系统），char* 指针 +1 偏移 1 字节。

• 解引用权限：解引用（*p）时，编译器会根据指针类型解析内存中的数据（如 int* 会读取 4 字节作为整数）。

3. 指针的大小与系统位数相关，与指向类型无关

在同一操作系统和架构下，所有指针的大小固定，取决于系统的地址总线宽度：

• 32 位系统：指针大小为 4 字节（可表示地址范围 0~2³²-1）。
• 64 位系统：指针大小为 8 字节（可表示地址范围 0~2⁶⁴-1）。
• 例如：int*、char*、double* 在 64 位系统中均占 8 字节。

4. 指针可进行有限的算术运算

指针支持 +、-、++、-- 等算术运算，但运算结果与普通数值不同：

• 运算对象只能是整数（表示偏移的元素个数）。
• 结果是 “新的地址”：p + n 表示指向 p 所指元素之后的第 n 个同类型元素。
• 不支持 *、/ 等运算（无实际意义）。

5. 指针可指向指针（多级指针）

指针本身也是变量，因此可以有 “指向指针的指针”（二级指针）、“指向二级指针的指针”（三级指针）等，形成多级间接访问：

• 例如：int a = 10; int* p = &a; int**pp = &p; 中，pp 是二级指针，** pp 等价于 a。
• 用途：在函数中修改指针本身（如动态分配内存时传递指针的地址）。

6. 指针可以为空（NULL）

指针可以被赋值为 NULL（C 中定义为 (void*)0，C++11 后推荐 nullptr），表示不指向任何有效内存：

• 作用：避免 “野指针”（未初始化的指针），是指针初始化的安全选择。
• 注意：对 NULL 指针解引用（*NULL）会导致程序崩溃（未定义行为）。

7. 指针与数组的关联性

数组名本质是指向首元素的 “常量指针”（不可被重新赋值），因此指针与数组访问可相互替代：

• 数组元素 arr[i] 等价于 *(arr + i) 或 *(p + i)（p 是指向数组首元素的指针）。
• 区别：指针是变量（可被赋值），数组名是常量（不可被赋值）。

8. 指针的 const 修饰限制可修改性

const 与指针结合时，会限制指针的 “指向” 或 “指向的数据” 的可修改性：

• const int* p：指向常量的指针，p 可改指向，但不能通过 p 修改所指数据。
• int* const p：指针常量，p 的指向不可改，但可通过 p 修改所指数据。
• const int* const p：指向常量的指针常量，两者均不可改。

9. 指针可作为函数参数 / 返回值

• 作为参数：实现 “传地址调用”，允许函数修改外部变量（突破值传递的限制）。
• 作为返回值：可返回动态分配的内存地址或静态变量地址（禁止返回局部变量地址，因其生命周期随函数结束而结束）。

10. 指针可能成为 “野指针”（危险性质）

野指针是指向无效内存的指针（如未初始化的指针、指向已释放内存的指针）：

• 危害：解引用野指针可能导致程序崩溃、数据损坏或安全漏洞。
• 避免方式：指针初始化时设为 NULL；释放内存后及时置空；不返回局部变量地址。

总结：指针的核心性质围绕 “地址存储”“类型关联”“内存操作” 展开，其灵活性和危险性并存，理解这些性质是正确使用指针的基础。