c指针及其使用详解

万千只cnm

                                                                                               c指针及其使用详解

众所周知 c语言学习过程当中 指针一直是个重点和难点 ，此帖谈一下我看完《c与指针》等书之后的见解；
希望能帮到大家，内容有不对的欢迎大家指正
目录：
         一： 内存中数据是如何存储的
                  二：指针是如何寻址的
                  三：数组                                         

                         ：特性
                         ：数组（名）与指针区别
                  四：类型
                           ：数组名的类型
                           ：指针类型
                           ：类型相融
                  五：指针运算
                  六：复杂指针类型/声明
                  七：函数指针/指针作为参时
                  八：附：左右值区别（操作符 不懂的童鞋先看这
      
                  
                                                               

一

要想彻底理解指针及其概念 ，就得弄清楚数据如何存储的 ，这里涉及到底层的一些知识

推荐一下小甲鱼讲的王爽版本的汇编 ：

1. https://www.bilibili.com/video/BV1Rs411c7HG?from=search&seid=5397185164506602840

复制代码

（满满年代感

1

  cpu只认识二进制  不管是数据，还是要执行的代码（也是数据），在内存中就是一连串的二进制数字

  CPU和内存之间需要读取或存储数组，之间就需要一个沟通的桥梁，这个桥梁就叫做地址总线（总线有三种：地址/数据/控制）。

示意图

那为什么叫地址总线而不叫数据总线？这是因为CPU在读取内存中的数据时的第一步是先找到数据的地址，有了地址才能把数据的具体位置找到，然后通过数据总线传输。



就像在商店里买东西，先得找到物品，才能付钱买



2
    内存中最小的储存单元是一个字节，可以把这一个个字节看成一个个房间，在这个房间中能储存数据，这些房子会整整齐齐地排成一排。

地址与内容

这个时候就有问题了，CPU应该怎么确定数据是储存在哪个房间呢？这个时候就要靠地址了，可以把这个地址看成房间的号码，显而易见的是每一个房间的号码是必须要是不同的

如8086能寻 1MB的 范围地址（段地址加偏移量，类似下标法寻址法）如debug程序中：

debug

   
如上图最左边 073F：01bd  就是地址（073f是段地址 冒号右边就是偏移地址） ，右边就是地址中所储存的数据（以16进制显示，两个为一字节）


  而我们的数据就是存储在这些地址中，对这些地址中的数据进行操作以达到程序的目的  
  但跟c语言和指针有什么关系呢？

                                                                  

二

1

  我们都知道源代码是经过编译器和连接器 才能成为可执行文件方能运行

前面说了cpu是通过地址来寻找所需内容的，当然不认识变量名 ，这里就要提一下符号表：

1. https://blog.csdn.net/qq_30120725/article/details/47064035

复制代码

一个变量名其实就相当于一个符号，代表一个具体的地址位置

注意：代表一个位置（地址），地址里存放的数据（内容）与地址本身不同

编译时自动转换为内存中相应的具体地址。

举个列子 我们先写一个源程序

源代码

生成汇编程序：

汇编程序

可以看到并没有出现a这个变量名。

而是在栈段中操作，有同学就要问了，这也看不到地址呀？

众所周知 自动变量就是储存在栈中，栈当然也是内存中的地址啦，栈中数据通过ss sp两寄存器来对数据进行操作 ，相当于数组通过下标来寻址

这个例子中a就在栈顶以下8个内存单元 ，把666这个值“赋值”给对应位置（地址

1. movl        $666, -8(%rbp)                //地址为栈顶以下八个内存单元

复制代码

2                   当我们定义一个变量  

1. int b = 666;

复制代码

我们只知道 b的值为666 怎么知道b变量的地址呢 ？
------- 在c语言中 我们可以用 &操作服来获取变量本身的地址


        重点来了，当我们定义一个指针变量并初始化

1. int *p = &b;

复制代码

我们把取了整型变量b的本身地址（不是里面的值
就可以说    指向整型类型的指针p  指向了整型变量b

3
综上
  任何变量都有其本身的地址，还有其里面的内容（除放在register中的变量


假设 变量b的地址为：0x123  指针变量p的地址为0x678
p指向b时：

指针里的内容

（纯手画
   可以看到 0x678这个地址当中的内容 是0x123，也就是a本身的地址，而不是a的值（内容）666


那我们如何通过指针 获取指向变量里的值呢？ 当然是通过解引用

访问数据

正如 ：

1. *p ;
   

复制代码

此时 *p  表达式的值就是 a里的内容整型值666了

我们无需知道指针本身的地址，只需要知道指针里存放的内容，也就是指针的指向 （如 0x678 对我们并不重要，只需要知道指向0x123
看到这大家有没有理解指针呢？

           

三（数组

c语言中 指针与数组密不可分，也很容易混淆

数组就是数组 ，指针就是指针，不可以混为一谈

1

数组的特性：

               数组里的元素类型是统一的

               数组是可以随机访问的，里面的元素也是匿名的

                   --- 可以通过（且只能） 首地址+偏移地址 来访问数组里的元素    如array【2】== *（array+2）

2

提供一种理解 多维数组/复杂数组的角度 ：

    c语言的数组都是一维的，只不过元素可以是任意类型

如：

1. int array[2][3];

复制代码

       可以理解为： array是一个拥有两个元素的一维数组   里面元素的类型 是一个拥有三个int型元素的的数组

3

数组与指针的区别：

                   不同：

      a： 数组在定义时就分配好所有空间 ，而指针只分配了本身的空间

1. int arrar [10];   //<span style="background-color: rgb(255, 255, 255);">分配好了  10 *sizeof（int） 字节的空间</span>

复制代码

          指针只为自身分配空间，而不会为指向的对象分配空间
          b： 数组 ：保存数据       指针：保存数据的地址
                 数组名就相当于一个符号，代表了首地址，里面元素线性排布


             c：取值的方式不同
                    符号（变量）本身的地址编译时就可以知道 ，而符号里的内容运行时才可以知道
                     指针：
                            1 .取本身地址里面的内容 （指针分配了自身的空间
                            2. 对值（内容）进行解引用

                      数组：
                               1. 直接对本身地址进行解引用
------------------
可能有同学要问了：啥意思呀有什么区别？
举个列子
    在一个源文件中

1. int array[10]={1,2,3};

复制代码

  另一个源文件中

1. extern int *array;
   
2. *array = 0;

复制代码

编译器会认为是个指针
                         取array地址，访问里面内容 ----整型1     -->会认为整型1  是要访问的地址！
                           会将内存地址为 1的空间进行赋值 ，非常危险！！！！！

             d：数组名是不可修改的左值
                                         数组名能修改里面的元素不就找不到了

                 相同：

           表达式中数组名就是指针，因为最终代码都是具体地址

   如：

1. int array[10];
   
2.      int *p = array;

复制代码

1. p[2];
   
2. array[2];

复制代码

通过数组名和指针访问都是可行的 ，都是通过指针类型的运算获得元素的地址进行访问
-----
          这个结论对于牛角尖的同学来说确实有列外：就是把数组当作整体来看
              1 数组名作为sizeof 操作数时 ，此时是整个数组的大小

                     2 使用 &取数组的地址时

                     3 数组是一个字符串常量初始值

                                       

四（类型

所谓指针的类型-- 就是指向   ～～     的指针 ，可以构建非常复杂类型的指针
当然数组（名）也有类型

1
结论：
       数组名的类型就是    指向其元素类型的指针
如

1. int array[2][3];  //一维数组 ，里面元素 是包含3个整型的数组
   
2.      int (*p1)[3];// 数组指针
   

复制代码

1. p1 = array;

复制代码

此时可以赋值，类型相同  
array数组里的元素 是一个数组 -->   array的类型就是 指向数组的指针！


注： 变量作为左值和右值 所代表的意义不同（详看第十节


2
附： 两个指针类型是否相融（是否可以进行赋值
           要满足两点 ：
                              1. 指针 指向的类型要相融  （一个指向char 一个指向int 当然不行
                              2. 等式左边指针 所指向的类型 必须具有右边指针 所指向类型的 全部限定符（const等


如：

1. #include <stdio.h>
   
2. void fun(const char **p){
   
3.     ;
   
4. }
   
5. int main(int argc,  char **argv) {
   
6.    
   
7.     fun(argv);
   
8.     return 0;
   
9. }
   

复制代码

是否会发出警告呢，错在哪了 （不要上机测试）
欢迎评论


3
指针常量
      用一个字符串常量给指针赋值

1. char *p= "I love fish";

复制代码

   字符串常量的值是一个地址！且放在静态存储区      ----->p指向的内容是不可以修改的，本身可以修改   

五（指针的运算

大部分类型变量都可以进行运算，指针也不列外

1
   先说一下“步长” ：
          所谓步长，就是 指向类型的宽度（长度）     

1. int array[10];

复制代码

             我们把array当作一个指针来看 --》 指向整型的指针
               这里一个步长就是sizeof int 字节

2
运算：
       加法运算（与整型） ： 数组匿名访问 随机访问的基础  ，语法糖的原理


指针（数组名） +1  -->    地址+一个步长

1. int array[10]={0};
   
2. array[2];

复制代码

这里 array[2] 就是  ： *（array +2）  --》
                                                             1.取首地址
                                                      2.加上  2*sizeof（步长） ，这里就是地址+8（假设一个整型4字节）  指向后俩个元素
                                                      3.解引用进行访问
注：array也可以用指针替代       这也是数组为什么只能省略第一维的原因 ：要知道元素步长 以通过运算访问
  
       减法（指针之间）：
               指针减法需满足
                                    同一个数组之间  &&  指针类型相同  --> 返回的是其元素相隔的距离（会自动除以步长


-------------------
其他运算符（如加法） ，没有任何意义

六（复杂 指针/声明

指针与数组可以组合成非常恐怖的声明

但如果你看懂了上面几节 ，如指针数组 数组指针 等就会迎刃而解

复杂声明：

1. https://blog.csdn.net/wangweixaut061/article/details/6549768   

复制代码

指针数组等：

1. https://blog.csdn.net/warrior_harlan/article/details/78556346

复制代码

   总结小秘诀 ：

                     1：复杂定义中 只要看见了 （*符号）  -->就是一个指针

                               2： 声明转化为表达式  的结果类型 就是声明的类型

如

1. int (*(*a)(int *))[5];

复制代码

    (*符号)-->是个指针       (*(*a)(int *))[5]  表达式的值就是int 类型  ，这也是c语言中非常有趣的现象
     a到底是什么指针呢 欢迎评论

                            3 定义只需要 去掉符号，外面加一层括号--》 就是强制转换啦

1. int *a;

复制代码

(int *) 就是强制转换时 目标类型

七（函数/数组/指针

1

函数调用时其实 也是通过函数指针来完成的

1. int f(int );
   
2.     int (*pf)(int) = &f;
   
3. // int (*pf)(int) = f;  也可以

复制代码

函数名在被使用时，总是由编译器转换为函数指针，指向内存中的代码块

1. int ans = f(25);
   
2. int ans = (*pf)(25);  //这三种都可以
   
3. int ans = pf(25);

复制代码

这里 f被转换为指针

2

当我们向函数传数组时 ：

1. char str[20]="fishc";
   
2.     printf("%p \n%s\n",str,str);

复制代码

输出：

结果

有同学就问了： 为什么一个标识符能打印两种不同结果呢 ？

----当数组作为函数参数时 都会被转换为指向元素的指针

   形参就是真的指针，而不是当作;

1. 实参 char str[10][5];               匹配形参 char（*）[10];
   
2.        char *str[10];                                char **;

复制代码

所以这就是

gets函数会溢出的原因 ： 传数组，实际是指针 -->函数无法通过指针检查到数组边界！！！

八（左右值）

  所谓左右值 就是出现在 = 左右两边

左边叫左值，右边叫右值（废话      

1. https://fishc.com.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=69833&extra=page%3D1%26filter%3Dtypeid%26typeid%3D571

复制代码

1
能否作为左值 关键是：
                               符号能否代表一个具体位置（地址）


  如数组名，就可以当左值（不能修改的左值），代表数组的首地址
  如整型 666，不能当左值 ，只是个值（常量）！！




2
变量当左值与右值时 ， 意义不一样

1. int a = 666;
   
2. int b;
   

复制代码

当

1. b =a ；

复制代码

整型变量a做右值 -->代表的是符号a地址当中的 值
------
当

1. a = 123；

复制代码

a做左值  --> 此时符号a代表本身的位置（地址）  要把值123存到a代表的地址中
我们只关心a的地址 来存放数据

3
操作符 来判断左右值
  表达式是由许多操作符和符号组成的--》 一个表达式的值能否成为左右值 可以依据操作符


总结：
     

1. []  下标访问
   
2. .     成员访问
   
3. ->  指针成员访问
   
4. *   间接访问

复制代码

这四个操作符的表达式的值 能做左值（代表一个位置

--------------------------------
  而其他操作符 如 ： ++ * / 等
                                        结果（值）都是一个值！！ 只能当右值












最后： 本人水平有限希望能帮助大家，有什么错误或不理解地方都可以提问，我都会回答
   也祝各位鱼友越来越牛，网站越办越好！

万千只cnm

坏了 怎么没自动保存 咋办

万千只cnm

心态崩了呜呜呜 都快写完了

万千只cnm

没保存重新写了一次 ，希望大家喜欢

Daniel_Zhang

加油

万千只cnm

Daniel_Zhang 发表于 2021-8-21 16:41
加油

谢谢

小伤口

写的真好，找时间好好研究一下

万千只cnm

小伤口 发表于 2021-9-9 15:09
写的真好，找时间好好研究一下

谢谢

yangyiheng

写得非常好，一看就懂

万千只cnm

yangyiheng 发表于 2021-9-18 22:42
写得非常好，一看就懂

能评个分嘛

yangyiheng

万千只cnm 发表于 2021-9-18 22:55
能评个分嘛

抱歉，用户组太低，没办法评分

嘉岳呀

不错

飞花落尽

666

飞花落尽

会继续更吗？

210687245

写的很好

香蕉那个不拿拿

祝你申精成功

asky533

看到申精贴，过来顶一把
不过确实讲的非常非常非常非常非常非常好！！！