C语言深入理解指针（非常详细）（二）

指针运算

指针的基本运算有三种，分别是：
• 指针±整数
• 指针-指针
• 指针的关系运算

指针±整数

因为数组在内存中是连续存放的，比如int类型的数组，每个元素相差4个字节，因此我们只需要知道首元素的地址就可以通过加减的方式找到后面元素的地址。

int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}
1

#include 
//指针+- 整数
int main()
{
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int *p = &arr[0];
int i = 0;
int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
for(i=0; i<sz; i++)
{
printf("%d ", *(p+i));//p+i 这⾥就是指针+整数 i每增加1就往后移动4个字节
}
return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

指针-指针

/指针-指针
#include 
int my_strlen(char *s)
{
char *p = s;
while(*p != '\0' )//遇到\0就代表字符串结束
p++;
return p-s;//同过着两个指针相减我们可以得到这个指针的总长度
}
int main()
{
printf("%d\n", my_strlen("abc"));
return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

指针的关系运算

//指针的关系运算
#include 
int main()
{
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int *p = &arr[0];//取数组首元素地址
int i = 0;
int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
while(p<arr+sz) //指针的⼤⼩⽐较
{
printf("%d ", *p);
p++;//p没加1就增加4个字节
}
return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

野指针

概念：野指针就是指针指向的位置是不可知的（随机的、不正确的、没有明确限制的

野指针成因

指针未初始化

#include 
int main()
{
int *p;//局部变量指针未初始化，默认为随机值
*p = 20;
return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7

指针越界访问

#include 
int main()
{
int arr[10] = {0};
int *p = &arr[0];
int i = 0;
for(i=0; i<=11; i++)//i=10和i=11时越界了
{
//当指针指向的范围超出数组arr的范围时，p就是野指针
*(p++) = i;
}
return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

指针指向的空间释放

#include 
int* test()
{
int n = 100;
return &n;//不是全局变量，在函数结束后地址就会消失
}
int main()
{
int*p = test();
printf("%d\n", *p);
return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

如何规避野指针

指针初始化

如果明确知道指针指向哪里就直接赋值地址，如果不知道指针应该指向哪里，可以给指针赋值NULL（空指针，也可以理解为0，但是不完全是0，因为0有整形和char类型，只是有那个意思）
NULL 是C语言中定义的⼀个标识符常量，值是0，0也是地址，这个地址是无法使用的，读写该地址会报错

#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endi
1
2
3
4
5

初始化如下

#include 
int main()
{
int num = 10;
int*p1 = #
int*p2 = NULL;
return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8

注意指针越界

⼀个程序向内存申请了哪些空间，通过指针也就只能访问哪些空间，不能超出范围访问，超出了就是越界访问

指针不使用时就用NULL

当指针变量指向⼀块区域的时候，我们可以通过指针访问该区域，后期不再使用这个指针访问空间的时候，我们可以把该指针置为NULL。因为约定俗成的一个规则就是：只要是NULL指针就不去访问
因此使用指针之前可以判断指针是否为NULL。
这里就是用if语句判断

int main()
{
int arr[10] = {1,2,3,4,5,67,7,8,9,10};
int *p = &arr[0];
for(i=0; i<10; i++)
{
*(p++) = i;
}
//此时p已经越界了，可以把p置为NULL
p = NULL;
//下次使⽤的时候，判断p不为NULL的时候再使⽤
//...
p = &arr[0];//重新让p获得地址
if(p != NULL) //判断
{
//...
}
return 0;
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

避免返回局部变量的地址

我们就需要创建的变量不是局部变量，也就是说我们可以创建全局变量，当然你可以在mian函数里面创建变量，然后将变量的地址传入函数中，再通过函数进行一系列操作，结束时可以将变量的地址传出，这样就可以避免返回局部变量了。

assert断言

assert.h 头文件定义了宏 assert() ，用于在运行时确保程序符合指定条件，如果不符合，就报错终止运行。这个宏常常被称为“断言”
可以理解为进行了一次安检，在通过时会对这个变量进行检测，判断是否符合条件

 assert(p != NULL);
1

上面代码在程序运行到这⼀行语句时，验证变量 p 是否等于 NULL 。
如果确实不等于 NULL ，程序继续运行，否则就会终止运行，并且给出报错信息提示。
assert() 宏接受⼀个表达式作为参数。如果该表达式为真（返回值非零）， assert() 不会产生任何作用，程序继续运行。
如果该表达式为假（返回值为零），assert() 就会报错，在标准错误流 stderr 中写入⼀条错误信息，显示没有通过的表达式，以及包含这个表达式的文件名和行号。
assert() 的使用对程序员是非常友好的，使用 assert() 有几个好处：它不仅能自动标识文件和出问题的行号，还有⼀种无需更改代码就能开启或关闭 assert() 的机制。
如果已经确认程序没有问题，不需要再做断言，就在 #include 语句的前面，定义⼀个NDEBUG

#define NDEBUG
#include 
1
2

然后，重新编译程序，编译器就会禁用文件中所有的 assert() 语句。如果程序又出现问题，可以移除这条 #define NDBUG 指令（或者把它注释掉），再次编译，这样就重新启用了 assert() 语句。
assert() 的缺点是，因为引入了额外的检查，增加了程序的运行时间。
⼀般我们可以在debug中使用，在release版本中选择禁用assert就行，在VS这样的集成开发环境中，在release版本中，直接就是优化掉了。这样在debug版本写有利于程序员排查问题，在release版本不影响用户使用时程序的效率

指针的使用和传址调用

传址调用

学习指针的目的是使用指针解决问题，那什么问题，非指针不可呢？
例如：写⼀个函数，交换两个整型变量的值

#include 
void Swap1(int x, int y)
{
int tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}
int main()
{
int a = 0;
int b = 0;
scanf("%d %d", &a, &b);
printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
Swap1(a, b);
printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);
return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

代码运行入下：

在main函数内部，创建了a和b，a的地址是在调用Swap1函数时，将a和b传递给了Swap1函数，在Swap1函数内部创建了形参x和y接收a和b的值，但是
x和y确实接收到了a和b的值，不过x的地址和a的地址不一样，y的地址和b的地址不一样，相当于x和y是独立的空间，那么在Swap1函数内部交换x和y的值，自然不会影响a和b，当Swap1函数调用结束后回到main数，a和b的没法交换。Swap1函数在使用的时候，是把变量本⾝直接传递给了函数，这种调用函数的方式我们之前在函数的时候就知道了，这种叫传值调用。因此当我们传入内存后，运行结果如下：

我们可以看到实现成Swap2的方式，顺利完成了任务，这里调用Swap2函数的时候是将变量的地址传
递给了函数，这种函数调用方式叫：传址调用
结论：实参传递给形参的时候，形参会单独创建⼀份临时空间来接收实参，对形参的修改不影响实参。所以Swap是失败的了

例子（strlen函数的实现）

//计数器⽅式
int my_strlen(const char * str)
{
int count = 0;
assert(str);
while(*str)
{
count++;
str++;
}
return count;
}
int main()
{
int len = my_strlen("abcdef");
printf("%d\n", len);
return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18