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title: 【C语言·高级】 指针
date: 2025-03-24 22:17:43
tags: [C,学习]
categories: [学习]
excerpt: “指针也就是内存地址，指针变量是用来存放内存地址的变量。”

指针

什么是指针？我们以下面的代码为例：

inta=10;int*p1=&a;

在这里，&a 是 a 的地址，p1 就是存储这个地址的变量。指针本身存储的是地址，而不是数据本身。因此，p1 的值就是一个地址，它指向一个 int 类型的变量。

如果你是问指针 p1 本身的地址，可以通过&p1来获取。

也就是说p1是一个专门用来存储int类型的地址变量，我们管它叫指针变量

指针变量

p1 是一个指针变量，它专门用来存储指向 int 类型数据的地址。我们通常叫它指针，它存储的是一个地址，而这个地址指向的内存空间保存的是 int 类型的数据。

简而言之，指针变量就是一个存放地址的变量，指向某种特定类型的数据。在你这个例子中，int *p1 表示 p1 是一个存储 int 类型数据地址的指针变量。

&求址运算符 &[简单变量]

* 指向运算符 *[指针变量]

指针变量声明的时候要在前面加上*，此时这个*不是运算符，只是告诉编译器后面的变量为指针变量，例如:

• int *p1;

  指的是声明一个叫做p1的指针变量，*是用来表示p1为指针，并不是指向运算符

• p1 = &a;

  此时运用求址运算符把a的地址赋值给一个指针变量

• printf("%d\n", *p1);

  此时使用指向运算符接着一个指针变量，这代表着实际上*p1表示的是p1地址对应的值（也就是输出a）

假设我们有一串代码，p开头的是指针变量，a,b为正常变量

p1=&a;p2=&b;

此时

*p1 = *p2;

这个代码等价于a = b;

p1指向的地址是a变量的地址，p2同理

指针赋值指针

inta=10,*p,*q;p=&a;// p 指向 a 的地址q=p;// q 现在也指向 a 的地址

这行代码意味着 p 和 q 都指向同一个变量a

q = p; 这行代码的作用是让 q 指向 p 指向的地址。也就是说，q 现在指向和 p 一样的内存地址，也就是 a 的地址。

从这时起，p 和 q 都指向同一个内存位置，也就是 a。

scanf与指针

int a, *pa = &a;

如果定义了以上变量，想要scanf赋值给a应该怎么写？

{% folding black::答案：点击展开 %}

scanf("%d",pa);scanf("%d",&a);

{% note tip %}
在scanf中，你需要传入变量的地址，来让scanf能够在该地址上写入输入的值。所以，scanf的作用是通过地址来修改变量的值
{% endnote %}
{% endfolding %}

a和*p 与 &a和p

我们了解了指针的基本原理，那么是否有一个猜想：*p 和 a与&a 和 p都各自相同？

答案：正确，但要注意区分是值还是地址：

假设你有以下代码，并且a是变量p是指针变量：

inta=10;int*p=&a;// p 是指向 a 的指针

*p 和 a

*p 是指针 p 解引用的结果，即通过 p 获取它所指向的值（也就是 a 的值）。因此，*p 和 a是一样的，它们都代表 a 的值。

printf("%d\n",*p);// 输出 10，因为 *p 解引用了 p，等价于 a

&a 和 p

• &a 是 a 的地址，也就是 p 存储的内容。所以，&a 和 p是一样的，它们都代表了 a 的地址。

printf("%p\n",(void*)&a);// 输出 a 的地址printf("%p\n",(void*)p);// 输出 p 的值，实际上是 a 的地址

结论

因此，我们得出的结论是：

*p 和 a是相同的，它们代表 a 的值。

&a 和 p是相同的，它们代表 a 的地址。

空指针

空指针（Null Pointer）是指一个没有指向任何有效的内存地址的指针变量。它通常用来表示指针目前不指向任何有效的对象或数据。

在 C 语言中，空指针通常由宏 NULL 表示，或者在某些情况下，你也可以用 0 来表示空指针。空指针的主要目的是在指针没有实际地址可用时，避免它指向一个随机或无效的内存位置，减少访问无效内存的风险。

空指针不指向任何有效的内存地址，可以通过空指针检查代码中是否存在指针没有正确初始化的情况。

空指针可以用于初始化指针，确保指针不会意外地指向一个随机的内存地址。

空指针不可解引用：空指针不能解引用（不能使用 * 访问它指向的值），否则会导致程序崩溃或未定义行为。

例子：

#include<stdio.h>intmain(){int*p=NULL;// p 是一个空指针if(p==NULL){printf("p 是空指针\n");}// 下面这行代码是错误的，解引用空指针会导致崩溃// printf("%d\n", *p); // 会崩溃，因为 p 没有指向任何有效的内存return0;}

为什么要使用空指针？

初始化指针：使用空指针初始化指针可以确保指针不随机指向某个内存位置，防止野指针（指向不确定地址的指针）带来的潜在问题。

指示无效值：空指针可以作为一种标志，表示某个操作或函数返回失败，或者指针还没有分配有效内存。

总结

空指针就是指向 NULL 或 0 的指针，它没有指向任何有效的内存地址，常用于指示指针的无效状态或作为初始化指针的一种方式。

void* 通常叫 void 指针，也叫 通用指针（泛型指针） 或 无类型指针。它作为指针，在内存中存放了了一个地址，但不确定这个地址上放的是什么类型的数据

无类型指针可以保存任意对象类型的地址（指向任意类型）

inta=10;doubleb=3.14;void*p1=&a;void*p2=&b;

其实，标准允许任意对象指针隐式转换成 void*，不需要强制转换。其他类型指针之间默认不能隐式互转。

不能直接解引用

因为编译器不知道它指向的数据类型和大小

c void *p = &a; // *p; // 错误：不能解引用 void* // p[0]; // 错误 // p++; // 标准 C/C++ 中不允许，因为 void 大小未知

使用前必须转回原来的类型

c

c int a = 10; void *p = &a; int *ip = p; // C 中可隐式转换 printf("%d\n", *ip); // 10

cpp

cpp int a = 10; void *p = &a; int *ip = static_cast<int*>(p); // C++ 需要显式转换 std::cout << *ip << std::endl;

和空指针的区别

void和空指针但不是一个东西，void* 是一种指针类型；NULL / nullptr 表示空指针。 ```c void *p = NULL; // p 是 void 指针，当前不指向任何对象

void指针的数据类型转换

你可能有疑问：
int *p是定义一个整型指针，void *p是定义 一个空指针，int指针可以被整形变量取地址，那空指针能吗？

int *p 和 void *p 确实是定义了不同类型的指针变量。让我们逐一解释：

int *p

int *p 是定义了一个指向 int 类型的指针，意味着 p 可以存储 int 类型变量的地址。

例如：

inta=10;int*p=&a;// p 存储 a 的地址，p 是 int 类型指针

这里，p 指向 a，它是一个 int * 类型的指针，可以通过 *p 访问 a 的值。

void *p：

void *p 是定义了一个指向未知类型的指针，也称为空指针。它不指向任何特定类型的变量，所以你不能直接通过 *p 解引用它。

void *p 允许你存储任意类型的指针地址，但你必须在使用前将其转换成具体的类型。例如：

inta=10;void*p=&a;// p 存储 a 的地址，但 p 是 void 指针

如果你想使用 void *p 来访问 a 的值，你需要先将 void * 类型转换为 int *，然后再解引用：

printf("%d\n", *(int *)p); // 需要转换 void * 为 int * 然后解引用

void *p 能否取整型变量的地址？

是的，void *p 可以存储 int 类型变量的地址。空指针 void * 可以指向任何类型的变量地址，但是由于 void * 没有明确的类型信息，它本身不能直接解引用。你需要将它转换成具体类型的指针（如 int *）后才能访问值。

例子：

inta=10;void*p=&a;// p 存储 a 的地址（p 是 void 指针）printf("%d\n",*(int*)p);// 将 void * 转换为 int *，然后解引用

总结

int *p 是一个指向 int 类型的指针，存储 int 类型变量的地址，且可以直接解引用。

void *p 是一个通用指针，可以存储任意类型的地址，包括 int 类型的地址，但在解引用前必须先将其转换为特定类型的指针。

访问数组的方式

inta[5]={1,2,3,4,5},*p;//下面这两段代码等价p=&a[0];P=a;

当打印这两个变量时，会发现a[i]和p[i]输出是一样的
由此得知，数组是通过地址访问的，a[i]代表着a（首地址）第i个地址指向的值
与p[i]一样

指针变量的整数量增减

加减一个整数，例如p++，p+=1，可以让p[i]变成p[i+1]

通过修改指针变量的自增自减，也可以改变p指向的地址

例如：

inta[5]={1,2,3,4,5},*p;p=a;p++；

此时p指向的是a数组第2个int的内存地址，也就是说指向的是 a[1]

Tips :p[i] 与 *(p+i)是等价的

两个指针变量的差值计算

在 C 语言中，两个指针变量的减法是指针之间的差值计算。这种操作的结果不是直接的数值差异，而是两个指针之间相差的元素数量，而非字节数。这是因为指针的加减是基于它们指向的元素类型的大小来进行的。

例子

假设你有两个指向同一类型数组的指针 p 和 q，那么 p - q 会返回它们之间相差的元素个数，而不是字节数。

#include<stdio.h>intmain(){intarr[]={10,20,30,40,50};int*p=&arr[1];// p 指向 arr[1]int*q=&arr[4];// q 指向 arr[4]intdiff=q-p;// 计算指针之间的差值printf("The difference between p and q is: %d\n",diff);// 输出指针间的元素个数return0;}

运行:

The difference between p and q is: 3

解释

p 指向 arr[1]，而 q 指向 arr[4]。

q - p 计算的是 q 和 p 之间的元素差异，在这个例子中，是 4 - 1 = 3，即 p 和 q 相差 3 个 int 元素。

注意：这是基于指针所指向的元素类型的大小。例如，如果指针是 int * 类型，那么它们之间的差值表示的是 int 类型元素的数量，而不是字节数。

数学原理

指针相减的结果是两个指针相差的元素个数。例如，p 和 q 是指向同一类型数组的指针，那么 p - q 计算的是它们之间相差的“元素数”，而不是字节数。

• p - q 返回的是 p 和 q 之间的元素数量。
• 计算时，指针会根据其指向的类型的大小（例如，int 类型为 4 字节）自动进行相应的计算，而不需要你手动去计算字节差。

总结：

• 指针减法返回的是两个指针之间相差的元素个数，而不是字节数。
• 计算结果是基于指针所指向的元素类型的大小的，指针相减会返回“元素数”而非字节差。

二维数组的赋值

inta[3][3],*p,i;p=a;for(i=0;i<9;i++)p[i]=i;

提问：这块的p[i] = i;赋值的时候不会数组越界吗？

{% folding black::答案：点击展开 %}

在这段代码中，p[i] = i; 并不会导致数组越界，原因在于指针 p 的行为。

解释：

a是一个二维数组：

a[3][3] 表示一个 3x3 的二维数组。二维数组的内存布局是连续的，也就是说，a[0][0], a[0][1], …, a[2][2] 都是存储在一块连续的内存区域中。

指针p指向一维数组：

p = a; 使得 p 指向二维数组 a 的首元素 a[0]。在内存中，二维数组 a 可以视为一个一维数组，包含了 9 个元素。也就是说，p 实际上是指向一个连续内存区域，存储了二维数组 a 的所有元素。指针 p 的类型是 int*，它可以访问这块连续的内存区域中的每个元素。

p[i] = i;的行为：

p[i] 表示指针 p 向后移动 i 个元素的位置，依次访问内存中连续的元素。所以，p[i] 并不是访问二维数组 a[i/3][i%3]，而是直接访问一维数组中的第 i 个元素。当 i 从 0 到 8 时，p[i] 会依次访问二维数组 a 的每个元素，并赋值为 i。

也就是说，p[i] = i; 并不会导致数组越界，因为 p 访问的是一个连续内存区域，而 a 是一个 3x3 的二维数组，实际上它在内存中是连续的 9 个 int 元素。

{% endfolding %}

数组不能自增自减

数组不能自增或者自减，尽管它有着和指针变量相似的"指向地址"的作用

在 C 或 C++ 中，数组名其实是一个指向数组首元素的指针。因此，当你尝试对数组名进行自增或自减时，你实际上是在改变这个指针的指向位置，而不是改变数组本身。这会导致数组头部的位置改变（这本来就是你的职责啊喂），从而引发一些意外的结果。