C语言指针总结

起源

想学一下UNIX系统编程，所以把C重学一遍，C中指针关联甚多，是重点也是难点。下面是自己做的一个总结，希望对你有所帮助！

一、何为指针

1、C的特殊性

C是一门很特殊的语言，特殊的地方在于它可能对计算机是友好的，对程序员并不太友好。

常识上来说，我们是不需要知道一个变量在内存中的实际地址的，对于我们实现业务没有意义。但早期编写C的这帮计算机科学家个个聪明绝顶，而且做得是底层研究，他们熟悉汇编，更熟悉计算机硬件原理，他们只是想做一个抽象层，编出一门语言来简化系统软件开发。

现在来看，对于学习JS、Java或是Python的人来说，C的编写过于复杂了，不够简洁。不过反过来看，我们也不能太苛刻，相比汇编语言来说，C已经好太多了。

2、初识指针

说到指针，它的定义就是：用于存储变量的内存地址。比如一个变量

int num = 0;

来说，代码执行的时候必然会给他分配内存，如果你是一个高端玩家，想要知道num储存在内存具体的那块地址上，那么可以用

&num

来获得实际地址。

执行代码：

int num = 10;
printf("%d  %p", num, &num);

执行结果大致为：

10  0060FF0C

那么获得一个内存地址有什么用呢？

我们先来看它在应用方面来讲最大的作用。

3、函数中变更变量的值

如果要实现两个int值互换，那么非常简单：

int num1 = 10;
int num2 = 20;
int temp = num2;
num2 = num1;
num1 = temp;
printf("%d %d",num1,num2);

如果要实现一个interchange函数呢，你可能想到：

void interchange(int num1, int num2){
int temp = num2;
num2 = num1;
num1 = temp;
}

在main函数中调用：

int main(void){
int num1 = 10;
int num2 = 20;
interchange(num1,num2);
printf("%d %d",num1,num2);
}

打印出来的结果很有可能不符合预期哦，实际上两个数并没有进行交换。

这是怎么回事儿呢？这是由C语言的特性所决定的，num1和num2实际上只传递了值，传递了副本，所以可以这么看：在interchange()函数中的num1和num2已经是独立的值，已经和main()中的两个数没啥关系了，他们怎么改变也不会影响到main()中的num1和num2了。

说道这里，我们遇到了第一个问题，怎么解决呢？需要指针登场了！

4、指针的基础知识

先看下指针的基础知识，然后我们可以用这些知识来解决上述问题。

先有一个表达式：

int num = 10；

，指针的知识：

获得一个变量的指针：

&num

指针声明：

int * pnum = &num

解指针：

*pnum = num

这里容易让人迷惑的地方是指针声明和解指针用的都是

*

号。

简单来说，

&num

也是一个类型，是一个什么类型呢？指针类型。那么如何声明指针类型：

int * pnum;

，

pnum

就是一个指针类型。

pnum

是一个指针，那么我想获取它的实际表达值怎么办？也就是怎么解这个指针呢？也用到

*

号。所以

*pnum

其实和

num

是相等的。

如果感觉有点绕，请多读两遍。

5、利用指针解决问题

所以改良后的interchange()函数如下：

void interchange(int * num1, int * num2){
int temp = *num2;
*num2 = *num1;
*num1 = temp;
}

调用：

interchange(&num1, &num2);

interchange()函数用了指针和解指针的方式巧妙的改变了

num1

和

num2

变量的值。

二、数组与指针

定义一个数组，非常简单：

int powers[5] = {3,4,5,6,7};

下面开始引入数组与指针的关系了，如果你感觉魔幻，那么不是你的错，我刚开始也一样。

主要的规则有以下几点：

数组名本身就是一个指针，是数组首元素的地址。也就是说

*powers

等于

powers[0]

指针+1，则指针的值递增它所指向类型的大小。也就是说

powers+1

等于

&powers[1]

对于指针来说，可以用++操作，比如powers++

多举几个例子，感受一下：

powers = &powers[0]
powers + 2 = &powers[2]
*(powers + 2) = dates[2]

1、函数形参、指针与数组

数组可以理解为是一种特殊的指针，所以下面的四种函数原型是等价的：

int sum(int *ar, int n);
int sum(int *,int);
int sum(int ar[], int n);
int sum(int [],int);

2、指针与多维数组

先看一个多维数组的定义：

int zippo[4][2];

对这个多维数组进行分析：

zippo[0]

是一个占用一个int大小对象的地址，而

zippo

是一个占用两个int大小对象的地址。他们两个都开始于同一个地址，所以

zippo

和

zippo[0]

的值相同

解指针可以用

[]

运算符，也可以用

**

运算符.

*zippo

等于

zippo[0]

，

**zippo

等于

zippo[0][0]

下面开始烧脑的内容，请说明以下两个表达式的不同：

int (* pz)[2];  //1
int * pax[2];  //2

对于表达式1来说，

pz

指向了一个内含两个int类型值的数组。可能不太好理解，先来看

int *pz

和

int apz[2]

有何联系，

pz

是一个指针类型，

apz

也是一个指针类型，而且他们都是指向int类型值的指针，所以这样赋值也不会有什么错误：

pz=apz

。通过这个实验，可以更加深刻的理解前面所说的数组可以理解为一种特殊的指针。

回来看，

int (* pz)=int pz[*]

，那么

int (* pz)[2]=int pz[*][2]

。

那么对于表达式2呢，分解来看，

pax[2]

声明了一个包含了两个int类型值的数组，前面加上了指针声明的符号，所以

int * pax[2]=int pax[2][*]

3、多维数组与函数

如果多维数组作为参数来传递，那么函数原型声明上也有要注意的一些地方，先来看正确的声明方式：

int sum(int (* ar)[4], int rows);
int sum(int ar[][4], int rows);

再来看错误的方式：

int sum(int ar[][], int rows);

为什么下面是错的呢，是因为编译器会把数组表示法转换为指针表示法，那么就必须知道ar所指向的对象大小。

三、字符串与指针

在C中，字符串是以空字符(\0)结尾的char类型数组。

那么我们很容易想到他的定义：

char mesg[11] = "hello world";
char * pmesg = "hello world";

根据前面数组的内容，这两种定义都是ok的。

那么他们有什么异同呢？还是说使用的时候任何情况下都可以看成是含义相同的？

这里又看出来C的复杂性，他们还是有很大差异的。主要的差异就是：char数组字符串声明的时候已经分配了指针空间的大小，在这里是sizeof(char) * 11；而char指针字符串没有分配具体的空间大小，这在某些情况下可能造成内存溢出。

可以先简单的记住这个规则：scanf()最好使用char数组字符串的声明方式。

四、结构与指针

C中的结构如：

struct node{
int num;
};

跟Java中的Class相似。

这里要讲到结构指针，作用和前面的函数中变更变量的值差不多。

先思考一个问题，如果一个结构作为入参传入一个函数中，函数中修改结构的值会影响到main()函数中结构的值么？
可能答案你已经猜出来了，是不能的。这里还是要借助指针来实现：

void struct_demo(){
struct node tn;
tn.num = 1;
struct_demo_swap(&tn);
printf("%d",tn.num);
}
void struct_demo_swap(struct node * temp){
temp->num = 10;
}

打印出来的结果是

tn.num=10

。

注意，这里对于指针访问结构成员有两种方式：

(*temp).num

或

temp->num

五、函数与指针

在C中，原始就支持JS的闭包或Java8的Lamda表达式，也就是支持函数作为参数来传递。

在C中，函数也有地址，指向函数的指针中存储着函数代码的起始处的地址。

一个规则：函数名可以用于表示函数的地址。看代码：

void ToUpper(char *);
void (*pf)(char *);
pf = ToUpper;

可以看到第二行声明了一个函数指针叫

pf

，这个函数指针定义了返回值和形参列表，只要是和他结构一样的，都可以赋值给他。这里

pf = ToUpper;

没有什么问题。

这样的规则会存在一些小问题：*pf实际上表示ToUpper函数，而pf和函数名又可以互换，所以(*pf)("abc")和pf("abc")、ToUpper("abc")又都是等价的。

下面看一个函数指针最常用的用法，就是作为入参：

void show(void (* fp)(char *), char * str);

关于指针的知识就总结完了，希望大家有所收获！