C/C++指针讲解

指针是一种数据类型

指针变量

指针是一种数据类型，占用内存空间，用来保存内存地址。

void test01()
{

int* p1 = 0x1234;
int*** p2 = 0x1111;

printf("p1 size:%d\n",sizeof(p1));
printf("p2 size:%d\n",sizeof(p2));

//指针是变量，指针本身也占内存空间，指针也可以被赋值
int a = 10;
p1 = &a;

printf("p1 address:%p\n", &p1);
printf("p1 address:%p\n", p1);
printf("a address:%p\n", &a);
}

野指针和空指针

空指针

标准定义了NULL指针，它作为一个特殊的指针变量，表示不指向任何东西。要使一个指针为NULL,可以给它赋值一个零值。为了测试一个指针百年来那个是否为NULL,你可以将它与零值进行比较。

对指针解引用操作可以获得它所指向的值。但从定义上看，NULL指针并未执行任何东西，因为对一个NULL指针因引用是一个非法的操作，在解引用之前，必须确保它不是一个NULL指针。

如果对一个NULL指针间接访问会发生什么呢？结果因编译器而异。

不允许向NULL和非法地址拷贝内存：

void test()
{
char *p = NULL;
//给p指向的内存区域拷贝内容
strcpy(p, "1111"); //err

char *q = 0x1122;
//给q指向的内存区域拷贝内容
strcpy(q, "2222"); //err
}

野指针

在使用指针时，要避免野指针的出现：

野指针指向一个已删除的对象或未申请访问受限内存区域的指针。与空指针不同，野指针无法通过简单地判断是否为 NULL避免，而只能通过养成良好的编程习惯来尽力减少。对野指针进行操作很容易造成程序错误。

什么情况下回导致野指针？

指针变量未初始化

任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针，它的缺省值是随机的，它会乱指一气。所以，指针变量在创建的同时应当被初始化，要么将指针设置为NULL，要么让它指向合法的内存。

指针释放后未置空

有时指针在free或delete后未赋值 NULL，便会使人以为是合法的。别看free和delete的名字（尤其是delete），它们只是把指针所指的内存给释放掉，但并没有把指针本身干掉。此时指针指向的就是“垃圾”内存。释放后的指针应立即将指针置为NULL，防止产生“野指针”。

指针操作超越变量作用域

不要返回指向栈内存的指针或引用，因为栈内存在函数结束时会被释放。

void test()
{
int* p = 0x001; //未初始化
printf("%p\n",p);
*p = 100;
}

操作野指针是非常危险的操作，应该规避野指针的出现：

初始化时置 NULL

指针变量一定要初始化为NULL，因为任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针，它的缺省值是随机的。

释放时置 NULL

当指针p指向的内存空间释放时，没有设置指针p的值为NULL。delete和free只是把内存空间释放了，但是并没有将指针p的值赋为NULL。通常判断一个指针是否合法，都是使用if语句测试该指针是否为NULL。

间接访问操作符

通过一个指针访问它所指向的地址的过程叫做间接访问，或者叫解引用指针，这个用于执行间接访问的操作符是*。

注意：对一个int*类型指针解引用会产生一个整型值，类似地，对一个float*指针解引用会产生了一个float类型的值。

int arr[5];
int *p = * (&arr);
int arr1[5][3] arr1 = int(*)[3]
&arr1

在指针声明时，* 号表示所声明的变量为指针

在指针使用时，* 号表示操作指针所指向的内存空间

*相当通过地址(指针变量的值)找到指针指向的内存，再操作内存

*放在等号的左边赋值（给内存赋值，写内存）

*放在等号的右边取值（从内存中取值，读内存）

//解引用
void test01()
{
//定义指针
int* p = NULL;
//指针指向谁，就把谁的地址赋给指针
int a = 10;
p = &a;
*p = 20;//*在左边当左值，必须确保内存可写
//*号放右面，从内存中读值
int b = *p;
//必须确保内存可写
char* str = "hello world!";
*str = 'm';

printf("a:%d\n", a);
printf("*p:%d\n", *p);
printf("b:%d\n", b);
}

指针的步长

指针是一种数据类型，是指它指向的内存空间的数据类型。指针所指向的内存空间决定了指针的步长。指针的步长指的是，当指针+1时候，移动多少字节单位。

思考如下问题：

int a = 0xaabbccdd;
unsigned int *p1 = &a;
unsigned char *p2 = &a;

//为什么*p1打印出来正确结果？
printf("%x\n", *p1);
//为什么*p2没有打印出来正确结果？
printf("%x\n", *p2);

//为什么p1指针+1加了4字节？
printf("p1  =%d\n", p1);
printf("p1+1=%d\n", p1 + 1);
//为什么p2指针+1加了1字节？
printf("p2  =%d\n", p2);
printf("p2+1=%d\n", p2 + 1);

指针的意义_间接赋值

间接赋值的三大条件

通过指针间接赋值成立的三大条件：

2个变量（一个普通变量一个指针变量、或者一个实参一个形参）

建立关系

通过 * 操作指针指向的内存

void test()
{
int a = 100;    //两个变量
int *p = NULL;
//建立关系
//指针指向谁，就把谁的地址赋值给指针
p = &a;
//通过*操作内存
*p = 22;
}

如何定义合适的指针变量

void test()
{
int b;
int *q = &b; //0级指针
int **t = &q;
int ***m = &t;
}

间接赋值：从0级指针到1级指针

int func1(){ return 10; }

void func2(int a)
{
a = 100;
}
//指针的意义_间接赋值
void test02()
{
int a = 0;
a = func1();
printf("a = %d\n", a);

//为什么没有修改？
func2(a);
printf("a = %d\n", a);
}

//指针的间接赋值
void func3(int* a)
{
*a = 100;
}

void test03()
{
int a = 0;
a = func1();
printf("a = %d\n", a);

//修改
func3(&a);
printf("a = %d\n", a);
}

间接赋值：从1级指针到2级指针

void AllocateSpace(char** p)
{
*p = (char*)malloc(100);
strcpy(*p, "hello world!");
}

void FreeSpace(char** p)
{

if (p == NULL)
{
return;
}
if (*p != NULL)
{
free(*p);
*p = NULL;
}

}

void test()
{

char* p = NULL;

AllocateSpace(&p);
printf("%s\n",p);
FreeSpace(&p);

if (p == NULL)
{
printf("p内存释放!\n");
}
}

间接赋值的推论

用1级指针形参，去间接修改了0级指针(实参)的值。

用2级指针形参，去间接修改了1级指针(实参)的值。

用3级指针形参，去间接修改了2级指针(实参)的值。

用n级指针形参，去间接修改了n-1级指针(实参)的值。

指针做函数参数

指针做函数参数，具备输入和输出特性：

输入：主调函数分配内存

输出：被调用函数分配内存

输入特性

void fun(char *p /* in */)
{
//给p指向的内存区域拷贝内容
strcpy(p, "abcddsgsd");
}

void test(void)
{
//输入，主调函数分配内存
char buf[100] = { 0 };
fun(buf);
printf("buf  = %s\n", buf);
}

输出特性

void fun(char **p /* out */, int *len)
{
char *tmp = (char *)malloc(100);
if (tmp == NULL)
{
return;
}
strcpy(tmp, "adlsgjldsk");

//间接赋值
*p = tmp;
*len = strlen(tmp);
}

void test(void)
{
//输出，被调用函数分配内存，地址传递
char *p = NULL;
int len = 0;
fun(&p, &len);
if (p != NULL)
{
printf("p = %s, len = %d\n", p, len);
}
}