C 语言学习——指针
学习 C 语言的指针既简单又有趣。通过指针，可以简化一些 C 编程任务的执行，还有一些任务，如动态内存分配，没有指针是无法执行的，所以想要成为一名优秀的 C 程序员，学习指针是很有必要的。
正如我们所知道的，每一个变量都有一个内存位置，每一个内存位置都定义了可使用连字号（&）运算符访问的地址，它表示了在内存中的一个地址。
#include <stdio.h> int main() { int var1; char var2[10]; printf("var1 变量的地址： %p \n", &var1 ); printf("var2 变量的地址： %p \n", &var2 ); return 0; }
// 运行结果
var1 变量的地址： 0x7fff5cc109d4
var2 变量的地址： 0x7fff5cc109de
什么是指针？
指针是一个变量，其值为另一变量的地址，即，内存位置的直接地址。就像其他变量或常量一样，我们必须在使用指针存储其他变量地址之前，对其进行声明。指针变量声明的一般形式为：
type *var-name;
在这里，type 是指针的基本类型，它必须是一个有效的 C 数据类型，var-name 是指针变量的名称。用来声明指针的星号 * 与乘法中使用的星号是相同的。但是，在这个语句中，星号是用来指定一个变量是指针。以下是有有效的指针声明：
int *ip; // 一个整型的指针 double *dp; // 一个 double 型的指针 float *fp; // 一个浮点型的指针 char *ch; // 一个字符型的指针
所有指针的值的实际数据类型，不管是整型，浮点型，字符型，还是其他数据类型，都是一样的，都是一个代表内存地址的长十六进制数。不同数据类型的指针之间唯一的不同是，指针所指向的变量或常量的数据类型不同。
如何使用指针？
使用指针时会频繁进行以下几个操作:
- 定义一个指针变量
- 把变量地址赋值给指针
- 访问指针变量中可用地址的值
这些是通过使用一元运算符 * 来返回位于操作数所指定地址的变量的值。
#include <stdio.h> int main() { int var = 20; // 实际变量的声明 int *ip; // 指针变量的声明 ip = &var; // 在指针变量中存储 var 的地址 printf(" Address of var variable: %p \n", &var); /* 在指针变量中存储的地址 */ printf(" Address stored in ip variable:%p \n", ip); /* 使用指针访问值 */ printf(" Value of *ip variable: %d \n", *ip); return 0; }
// 执行结果
Address of var variable：bffd8b3c
Address stored in ip variable：bffd8b3c
Address of *ip variable：20
C 中的NULL指针
在变量声明的时候，如果没有确切的地址可以赋值，为指针变量赋一个NULL值是一个良好的编程习惯。赋予NULL值的指针被称为空指针。
NULL指针是一个定义在标准库中的值为零的常量。
#include <stdio.h> int main() { int *ptr = NULL; printf("ptr 的地址是 %p \n", ptr); return 0; }
// 编译结果
ptr 的地址是 0x0
在大多数的操作系统中，程序不允许访问地址为 0 的内存，因为该内存是操作系统保留的。然而，内存地址 0 有特别重要的意义，它表明该指针不指向一个可访问的内存位置。但是按照惯例，如果指针包含空值（零值），则假定它不指向任何东西。
如需要检查一个空指针，我们可以使用 if 语句：
if(ptr) /* 如果 p 非空，则完成 */ if(!ptr) /* 如果 p 为空，则完成 */
C 指针详解
在 C 中，有很多指针相关的概念，这些概念都很简单，但是很重要。
| 指针的算术运算符 | 可以对指针进行四种算术运算：++，--，+，- |
| 指针数组 | 可以定义用来存储指针的数组 |
| 指向指针的指针 | C 允许指向指针的指针 |
| 传递指针给函数 | 通过引用或地址传递参数，使传递的参数在调用函数中被改变。 |
| 从函数返回指针 | C 允许函数返回指针到局部变量，静态变量和动态内存分配 |
C 指针的算术运算
C 指针是一个用数值表示的地址。因此，我们可以对指针执行算术运算。可以对指针进行四种算术运算： ++，-- ，+ ，-。
假设 ptr 是一个指向地址 1000 的整型指针，是一个 32 位的整数，让我们对该指针执行下列的算术运算：
ptr++
在执行完上述的运算之后，ptr将指向位置1004，因为ptr每增加一次，它都会指向下一个整数位置，及当前位置往后移4个字节。这个运算会在不影响内存位置中实际值的情况下，移动到下一个内存位置。如果 ptr 指向一个地址为 1000 的字符，上面的运算会导致指针指向位置1001，因为下一个字符位置在1001。
递增一个指针
我们喜欢在程序中使用指针代替数组，因为变量指针可以递增，而数组不能递增，因为数组是一个常量指针。下面的程序递增变量指针，以便顺序访问数组中的每一个元素。
#include <stdio.h> const int MAX = 3; int main() { int var[] = {10, 100, 200}; int i, *ptr; /* 指针中的数组递增 */ ptr = var; for (i = 0; i < MAX; i++) { printf("存储地址： var[%d] = %x \n", i, ptr); printf("存储值： var[%d] = %d \n", i, *ptr); /* 移动到下一个位置 */ ptr++;
}
return0;
}
当上面对的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
存储地址：var[0] = bf882b30 存储值： var[0] = 10 存储地址：var[1] = bf882b34 存储值：var[1] = 100 存储地址：var[2] = bf882b38 存储值：var[2] = 200
指针的比较
指针可以用关系运算符进行比较，如 ==， < 和 >。如果 p1 和 p2 指向两个相关的变量，比如同一个数组中的不同元素，则可对p1 和 p2 进行大小比较。
下面的程序修改了上面的实例，只要变量指针所指向的地址小于或等于数组的最后一个元素的地址 &var[MAX - 1]，则把变量指针进行递增。
#include <stdio.h> const int MAX = 3; int main() { int var[] = {10, 100, 200}; int i, *ptr; /* 指针中第一个元素的地址 */ ptr = var; i = 0; while ( ptr <= &var[MAX - 1]) { printf("Address of var[%d] = %x \n", i, ptr); printf("Value of var[%d] = %d \n", i, *ptr); /* 指向上一个位置 */ ptr++; i++; } return 0; }
// 执行结果
Address of var[0] = bfdbcb20
Value of var[0] = 10
Address of var[1] = bfdbcb24
Value of var[1] = 100
Address of var[2] = bfdbcb28
Value of var[2] = 200
C 指针数组
先看一个实例
#include <stdio.h> const int MAX = 3; int main() { int var[] = {10, 100, 200}; int i; for (i = 0; i < MAX; i++) { printf("Value of var[%d] = %d \n", i ,var[i]); } return 0; }
// 执行结果
Value of var[0] = 10
Value of var[1] = 100
Value of var[2] = 200
可能有一种情况，我们想要让数组存储指向 int 或 char 或其他数据类型的指针。下面是一个指向整数的指针数组的声明：
int *ptr[MAX];
在这里，把 ptr 声明为一个数组，由MAX个整数指针组成。因此 ptr 中的每个元素，都是一个指向 int 值的指针。
下面的实例用到三个整数，它们将存储在一个指针数组中，如下所示：
#include <stdio.h> const int MAX = 3; int main() { int var[] = {10, 100, 200}; int i, *ptr[MAX]; for ( i = 0; i < MAX; i++) { ptr[i] = &var[i]; /* 赋值为整数的地址 */ } for ( i = 0; i < MAX; i++) { printf("Value of var[%d] = %d \n", i, *ptr[i] ); } return 0; }
// 执行结果
Value of var[0] = 10
Value of var[1] = 100
Value of var[2] = 200
#include <stdio.h> const int MAX = 4; int main() { const char *names[] ={ "Zara Ali", "Hina Ali", "Nuha Ali", "Sara Ali" } int i = 0; for ( i = 0; i < MAX; i++) { printf("Value of names[%d] = %s \n", i, name[i] ); } return 0; }
//执行结果
Value of names[0] = Zara Ali
Value of names[1] = Hina Ali
Value of names[2] = Nuha Ali
Value of names[3] = Sara Ali
C 指向指针的指针
指向指针的指针是一种多级间接寻址的形式，或者说是一个指针链。通常，一个指针包含一个变量的地址。当我定义一个指向指针的指针时，第一个指针包含了第二个指针的地址，第二指针指向包含实际值的位置。
一个指向指针的指针变量必须如下声明，即在变量名前面放置两个星号。
int **var;
当一个目标值被一个指针间接指向到另一个指针时，访问这个值需要使用两个星号运算符。
#include <stdio.h> int main() { int var; int *ptr; int **pptr; var = 3000; // 获取 var 的地址 ptr = &var; // 使用运算符 & 获取 ptr 的地址 pptr = &ptr // 使用 pptr 获取值 printf("Value of var = %d \n", var); printf("Value available at *ptr = %d \n", *ptr); printf("Value available at **pptr = %d \n", **ptr); return 0; }
// 编译结果
Value of var = 3000
Value available at *ptr = 3000
Value available at **pptr = 3000
函数指针
函数指针是指向函数的指针变量
通常我们说的指针变量是指向一个整型，字符型或数组等变量，而函数指针是指向函数。
函数指针可以像一般函数一样用于调用函数，传递参数。
函数指针变量的声明：
typedef int (*fun_ptr)(int, int); // 声明一个指向同样参数，返回值的函数指针类型
实例
#include <stdio.h> int max(int x, int y) { return x > y ? x : y; } int main(void) { /* p 是函数指针 */ int (*p)(int, int) = & max; // &可以省略 int a, b, c, d; printf("请输入三个数字："); scanf("%d, %d, %d", &a, &b, &c); /* 与直接调用函数等价， d = max(max(a, b), c) */ d = p(p(a, b), c); printf("最大的数字是：%d \n", d); rerun 0;
}
回调函数
函数指针作为某个函数的参数
函数指针变量可以作为某个函数的参数来使用的，回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。
简单讲： 回调函数是由别人的函数执行时调用你实际的函数。
实例
实例中 populate_array 函数定义了三个参数，其中第三个参数是函数的指针，通过该函数来设置数组的值。
实例中我们定义了回调函数 getNextRandomValue, 它返回一个随机值，它作为一个函数指针传递给 populate_array 函数。
populate_array 将调用 10 次回调函数，并将回调函数的返回值赋值给数组。
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 回调函数 void populate_array(int *array, size_t arraySize, int(*getNextValue)(void)) { for (size_t i=0; i < 10; i++) array[i] = getNextValue(); } // 获取随机值 int getNextRandomValue(void) { return rand(); } int main(void) { int myarray[10]; populate_array(myarray, 10, getNextRandomValue); for (int i = 0; i < 10; i++) { printf("%d", myarray[i]); } printf("\n"); return 0; }
