C 指针
什么是指针?
指针是一个变量,其值为另一个变量的地址,即,内存位置的直接地址。就像其他变量或常量一样,您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 */
指针是一个变量,其值为另一个变量的地址,即,内存位置的直接地址。就像其他变量或常量一样,您必须在使用指针存储其他变量地址之前,对其进行声明。
要理解指针就要先理解计算机的内存。计算机内存会被划分为按顺序编号的内存单元。每个变量都是存储在内存单元中的,称之为地址。
注意点:
在大多数的操作系统上,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。
所有指针在创建时都要初始化,如果不知道他指向什么就将 0 赋值给他。必须初始化指针,没有被初始化的指针被称为失控指针(野指针)。
#include <stdio.h>
int main (int argc,char *argv[])
{
int var = 20; /* 实际变量的声明 此时的 var 这个变量是存在某个地址的,地址对应某个内存单元,该单元中存储了数据20 */
int *ip; /* 指针变量的声明 定义了一个指针 即一个内存单元的地址变量 */
ip = &var; /* 在指针变量中存储 var 的地址 就是将地址值赋值给指针这个变量*/
/* 在指针变量中存储的地址 利用&符号直接输出了var所存储的数据的内存单元的地址*/
printf("Address of var variable: %p
", &var );
/* 在指针变量中存储的地址 ip代表的是这个赋值到的地址的值 所以输出的是地址值 */
printf("Address stored in ip variable: %p
", ip );
/* 使用指针访问值 *ip代表的是定义到这个内存单元之后,内存单元中所存储的数据的值也就是将20赋值给var中20这个值 */
printf("Value of *ip variable: %d
", *ip );
return 0;
}
解释:
内存是线性的,内存以地址空间的形式呈现给我们看的,所以可以说所谓的地址空间也是线性的,指针存放的是内存地址,所以你可以对地址做 ++,或者 – 这样的运算。
两个指针不赋 NULL,是坏习惯
初始化指针不赋 NULL,因为这样的指针会指向一片未知的区域,这样的指针不是空指针,但指向一片访问受限制的内存区域,你无法使用它,这样的情况下的指针,业界给了它一个形象的名字:“野指针”,而且难以调试,在许多编译器单步 debug 会出现奇怪的错误,但经常看见的 “Segmentation Fault” 这样的错误,实测当代码多的时候,这是一个非常蛋疼的错误,野指针就是成因之一,所以看到这样的错误,首先是想想,是否有某些指针没有初始化引起的
free() 后指针不赋 NULL,为指针分配内存后,指针便可以指向一片合法可使用的内存,但使用 free() 释放那片内存时,指针依旧存放着那片内存的地址,也就是依旧指向那片内存,但这片内存已经释放,不可访问,这时若不小心使用了这个指针,便会内存错误,又是会有奇怪的 bug ,代码几百行多点就会难以调试,业界给这样的指针也有个统称:“悬空指针”,为了避免这种蛋疼的情况出现,一定要释放内存后,给指向这片内存的指针,都赋值为 NULL,从中也可以看出,free() 这个函数释放内存时跟指向这片内存的指针并没有什么卵关系,不会连着把指针一起搞定掉的! 珍爱生命,远离 “野指针” 与 “悬空指针” !
多级指针,指向指针的指针,有时人们也管它叫多维指针。既然指针变量是一个变量,指针变量能存变量的内存的地址。
像 int * 存 int 型变量的地址,char * 存 char 型的地址,那指针理所当然可以存指针变量的地址啊。
例如,int ** 存 int * 的地址,int *** 存 int ** 的地址。
这就是一个二级指针存一级指针的地址,三级指针存二级指针的地址,人们把这样的过程叫指向指针的指针,但其实也就是一个上一级的指针存了下一级的指针的地址而已。
因此,像上面说的,你存了它的地址,你就是指向它,所以:
二级指针存一级指针的地址,那么可以说二级指针指向一级指针
三级指针存二级指针的地址,那么可以说二级指针指向一级指针
多级指针用处多多, 这里暂不举例详细说明。
个人认为指针可以说是 C 的最伟大的特性,通过这样的一个模型可以形象地管理部分内存!
指针的一些复杂说明:
int p; – 这是一个普通的整型变量
int p; – 首先从 p 处开始,先与结合,所以说明 p 是一个指针, 然后再与 int 结合, 说明指针所指向的内容的类型为 int 型。所以 p 是一个返回整型数据的指针。
int p[3] – 首先从 p 处开始,先与[] 结合,说明 p 是一个数组, 然后与 int 结合, 说明数组里的元素是整型的, 所以 p 是一个由整型数据组成的数组。
int *p[3]; – 首先从 p 处开始, 先与 [] 结合, 因为其优先级比 * 高,所以 p 是一个数组, 然后再与 * 结合, 说明数组里的元素是指针类型, 然后再与 int 结合, 说明指针所指向的内容的类型是整型的, 所以 p 是一个由返回整型数据的指针所组成的数组。
int (*p)[3]; – 首先从 p 处开始, 先与 * 结合,说明 p 是一个指针然后再与 [] 结合(与"()"这步可以忽略,只是为了改变优先级), 说明指针所指向的内容是一个数组, 然后再与int 结合, 说明数组里的元素是整型的。所以 p 是一个指向由整型数据组成的数组的指针。
**int p; – 首先从 p 开始, 先与 * 结合, 说是 p 是一个指针, 然后再与 * 结合, 说明指针所指向的元素是指针, 然后再与 int 结合, 说明该指针所指向的元素是整型数据。由于二级指针以及更高级的指针极少用在复杂的类型中, 所以后面更复杂的类型我们就不考虑多级指针了, 最多只考虑一级指针。
int p(int); – 从 p 处起,先与 () 结合, 说明 p 是一个函数, 然后进入 () 里分析, 说明该函数有一个整型变量的参数, 然后再与外面的 int 结合, 说明函数的返回值是一个整型数据。
int (*p)(int); – 从 p 处开始, 先与指针结合, 说明 p 是一个指针, 然后与()结合, 说明指针指向的是一个函数, 然后再与()里的 int 结合, 说明函数有一个int 型的参数, 再与最外层的 int 结合, 说明函数的返回类型是整型, 所以 p 是一个指向有一个整型参数且返回类型为整型的函数的指针。
int *(*p(int))[3]; – 可以先跳过, 不看这个类型, 过于复杂从 p 开始,先与 () 结合, 说明 p 是一个函数, 然后进入 () 里面, 与 int 结合, 说明函数有一个整型变量参数, 然后再与外面的 * 结合, 说明函数返回的是一个指针, 然后到最外面一层, 先与[]结合, 说明返回的指针指向的是一个数组, 然后再与 * 结合, 说明数组里的元素是指针, 然后再与 int 结合, 说明指针指向的内容是整型数据。所以 p 是一个参数为一个整数据且返回一个指向由整型指针变量组成的数组的指针变量的函数。
例子:
int board[8][8]; /* int 数组的数组 */
int ** ptr; /* 指向 int 指针的指针 */
int * risks[10]; /* 具有 10 个元素的数组, 每个元素是一个指向 int 的指针 */
int (* rusks) [10]; /* 一个指针, 指向具有 10 个元素的 int 数组 */
int * oof[3][4]; /* 一个 3 x 4 的数组, 每个元素是一个指向 int 的指针 */
int (* uuf) [3][4]; /* 一个指针, 指向 3 X 4 的 int 数组 */
int (* uof[3]) [4]; /* 一个具有 3 个元素的数组,每个元素是一个指向具有4个元素的int数组的指针*/
运算符&和*
这里 & 是取地址运算符,* 是间接运算符。
&a 的运算结果是一个指针,指针的类型是 a 的类型加个 *,指针所指向的类型是 a 的类型,指针所指向的地址嘛,那就是 a 的地址。
*p 的运算结果就五花八门了。总之 *p 的结果是p 所指向的东西,这个东西有这些特点:它的类型是 p 指向的类型,它所占用的地址是 p 所指向的地址。
int a=12; int b; int *p; int **ptr;
p=&a; //&a 的结果是一个指针,类型是int*,指向的类型是int,指向的地址是a 的地址。
*p=24; //*p 的结果,在这里它的类型是int,它所占用的地址是p 所指向的地址,显然,*p 就是变量a。
ptr=&p; //&p 的结果是个指针,该指针的类型是p 的类型加个*,在这里是int **。该指针所指向的类型是p 的类型,这里是int*。该指针所指向的地址就是指针p 自己的地址。
*ptr=&b; //*ptr 是个指针,&b 的结果也是个指针,且这两个指针的类型和所指向的类型是一样的,所以用&b 来给*ptr 赋值就是毫无问题的了。
**ptr=34; //*ptr 的结果是ptr 所指向的东西,在这里是一个指针,对这个指针再做一次*运算,结果是一个int 类型的变量。
**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
例子
#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
", d);
return 0;
}
结果如下:
请输入三个数字:1 2 3
最大的数字是: 3
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现的函数。
回调函数,光听名字就比普通函数要高大上一些,那到底什么是回调函数呢?恕我读得书少,没有在那本书上看到关于回调函数的定义。我在百度上搜了一下,发现众说纷纭,有很大一部分都是使用类似这么一个场景来说明:A君去B君店里买东西,恰好缺货,A君留下号码给B君,有货时通知A君。感觉这个让人更容易想到的是异步操作,而不是回调。另外还有两句英文让我印象深刻:1) If you call me, I will call you back; 2) Don’t call me, I will call you. 看起来好像很有道理,但是仔细一想,普通函数不也可以做到这两点吗?所以,我觉得这样的说法都不是很妥当,因为我觉得这些说法都没有把回调函数的特点表达出来,也就是都看不到和普通函数到底有什么差别。不过,百度百科的解析我觉得还算不错(虽然经常吐槽百度搜索…):回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。如果你把函数的指针(地址)作为参数传递给另一个函数,当这个指针被用来调用其所指向的函数时,我们就说这是回调函数。
下面先说说我的看法。我们可以先在字面上先做个分解,对于"回调函数",中文其实可以理解为这么两种意思:1) 被回调的函数;2) 回头执行调用动作的函数。那这个回头调用又是什么鬼?
在 A 函数中将参数与 C 函数传递给 B 函数,B函数调用 C 函数;B 函数调用的动作称为回调,C 函数称为回调函数。
#include <stdio.h>
// 回调函数a
void callback_a(int var_a){
printf("Call callback_a, var: %d
", var_a);
}
// 回调函数b
void callback_b(int var_b){
printf("Call callback_b, var: %d
", var_b);
}
// 回调动作
void callback_act(int x, void (*callback) (int var)){
printf("Call callback_act, var_x: %d
", x);
callback(x);
}
void main(){
int a = 1, b = 2;
callback_act(a, callback_a);
callback_act(b, callback_b);
printf("Main program has done.");
}
运行结果如下:
Call callback_act, var_x: 1
Call callback_a, var: 1
Call callback_act, var_x: 2
Call callback_b, var: 2
Main program has done.