我印象中的指针与数组2中简单介绍了数组的定义与使用,这一篇把指针的定义与使用说下,后面的续集就开始说这两者的联系与应用了
1.概念
计算机中所有的数据都必须放在内存中,不同类型的数据占用的字节数不一样,例如 int 占用4个字节,char 占用1个字节。为了正确地访问这些数据,必须为每个字节都编上号码,就像门牌号、身份证号一样,每个字节的编号是唯一的,根据编号可以准确地找到某个字节。
我们将内存中字节的编号称为地址(Address)或指针(Pointer)。地址从 0 开始依次增加,对于 32 位环境,程序能够使用的内存为 4GB,最小的地址为 0,最大的地址为 0XFFFFFFFF。 #include <stdio.h> int main() { int a = 100; char str[20] = "hello"; printf("%#X, %#X\n", &a, str); return 0; } 运行结果: 0X28FF3C, 0X28FF10 2.一切皆地址 %#X表示以十六进制形式输出,并附带前缀0X。a 是一个变量,用来存放整数,需要在前面加&来获得它的地址;str 本身就表示字符串的首地址,不需要加&。 C语言用变量来存储数据,用函数来定义一段可以重复使用的代码,它们最终都要放到内存中才能供 CPU 使用。 数据和代码都以二进制的形式存储在内存中,计算机无法从格式上区分某块内存到底存储的是数据还是代码。当程序被加载到内存后,操作系统会给不同的内存块指定不同的权限,拥有读取和执行权限的内存块就是代码,而拥有读取和写入权限(也可能只有读取权限)的内存块就是数据。 CPU 只能通过地址来取得内存中的代码和数据,程序在执行过程中会告知 CPU 要执行的代码以及要读写的数据的地址。如果程序不小心出错,或者开发者有意为之,在 CPU 要写入数据时给它一个代码区域的地址,就会发生内存访问错误。这种内存访问错误会被硬件和操作系统拦截,强制程序崩溃,程序员没有挽救的机会。 CPU 访问内存时需要的是地址,而不是变量名和函数名!变量名和函数名只是地址的一种助记符,当源文件被编译和链接成可执行程序后,它们都会被替换成地址。编译和链接过程的一项重要任务就是找到这些名称所对应的地址。 假设变量 a、b、c 在内存中的地址分别是 0X1000、0X2000、0X3000,那么加法运算c = a + b;将会被转换成类似下面的形式: 0X3000 = (0X1000) + (0X2000); ( )表示取值操作,整个表达式的意思是,取出地址 0X1000 和 0X2000 上的值,将它们相加,把相加的结果赋值给地址为 0X3000 的内存 变量名和函数名为我们提供了方便,让我们在编写代码的过程中可以使用易于阅读和理解的英文字符串,不用直接面对二进制地址,那场景简直让人崩溃。 需要注意的是,虽然变量名、函数名、字符串名和数组名在本质上是一样的,它们都是地址的助记符,但在编写代码的过程中,我们认为变量名表示的是数据本身,而函数名、字符串名和数组名表示的是代码块或数据块的首地址。
3.定义指针变量
定义指针变量与定义普通变量非常类似,不过要在变量名前面加星号*,格式为: 数据类型 * 变量名; 数据类型 * 变量名 = 值 ; *表示这是一个指针变量,数据类型表示该指针变量所指向的数据的类型 。例如: int *p1; p1 是一个指向 int 类型数据的指针变量,至于 p1 究竟指向哪一份数据,应该由赋予它的值决定。再如: int a = 100; int *p_a = &a; 在定义指针变量 p_a 的同时对它进行初始化,并将变量 a 的地址赋予它,此时 p_a 就指向了 a。值得注意的是,p_a 需要的是一个地址,a 前面必须要加取地址符&,否则是不对的。 和普通变量一样,指针变量也可以被多次写入,只要你想,随时都能够改变指针变量的值,请看下面的代码: //定义普通变量 float a = 99.5, b = 10.6; char c = '@', d = '#'; //定义指针变量 float *p1 = &a; char *p2 = &c; //修改指针变量的值 p1 = &b; p2 = &d; *是一个特殊符号,表明一个变量是指针变量,定义 p1、p2 时必须带*。而给 p1、p2 赋值时,因为已经知道了它是一个指针变量,就没必要多此一举再带上*,后边可以像使用普通变量一样来使用指针变量。也就是说,定义指针变量时必须带*,给指针变量赋值时不能带*。 假设变量 a、b、c、d 的地址分别为 0X1000、0X1004、0X2000、0X2004,下面的示意图很好地反映了 p1、p2 指向的变化:
需要强调的是,p1、p2 的类型分别是float*和char*,而不是float和char,它们是完全不同的数据类型,要引起注意。
4.利用指针获取变量的值,并交换
通过指针交换两个变量的值。 #include <stdio.h> int main() { int a = 100, b = 999, temp; int *pa = &a, *pb = &b; printf("a=%d, b=%d\n", a, b); /*****开始交换*****/ temp = *pa; // 将a的值先保存起来 *pa = *pb; // 将b的值交给a *pb = temp; // 再将保存起来的a的值交给b /*****结束交换*****/ printf("a=%d, b=%d\n", a, b); return 0; } 运行结果: a=100, b=999 a=999, b=100 从运行结果可以看出,a、b 的值已经发生了交换。需要注意的是临时变量 temp,它的作用特别重要,因为执行*pa = *pb;语句后 a 的值会被 b 的值覆盖,如果不先将 a 的值保存起来以后就找不到了。