c语言中指针有什么用?

一、什么是指针

C语言里,变量存放在内存中,而内存其实就是一组有序字节组成的数组,每个字节有唯一的内存地址。CPU 通过内存寻址对存储在内存中的某个指定数据对象的地址进行定位。这里,数据对象是指存储在内存中的一个指定数据类型的数值或字符串,它们都有一个自己的地址,而指针便是保存这个地址的变量。也就是说:指针是一种保存变量地址的变量。

前面已经提到内存其实就是一组有序字节组成的数组,数组中,每个字节大大小固定,都是 8bit。对这些连续的字节从 0 开始进行编号,每个字节都有唯一的一个编号,这个编号就是内存地址。示意如下图:

1.png

这是一个 4GB 的内存,可以存放 2^32 个字节的数据。左侧的连续的十六进制编号就是内存地址,每个内存地址对应一个字节的内存空间。而指针变量保存的就是这个编号,也即内存地址。

二、为什么要使用指针?

在C语言中,指针的使用非常广泛,因为使用指针往往可以生成更高效、更紧凑的代码。总的来说,使用指针有如下好处:

1)指针的使用使得不同区域的代码可以轻易的共享内存数据,这样可以使程序更为快速高效;

2)C语言中一些复杂的数据结构往往需要使用指针来构建,如链表、二叉树等;

3)C语言是传值调用,而有些操作传值调用是无法完成的,如通过被调函数修改调用函数的对象,但是这种操作可以由指针来完成,而且并不违背传值调用。

三、如何声明一个指针

3.1 声明并初始化一个指针

指针其实就是一个变量,指针的声明方式与一般的变量声明方式没太大区别:

int *p;        // 声明一个 int 类型的指针 p
char *p        // 声明一个 char 类型的指针 p
int *arr[10]   // 声明一个指针数组,该数组有10个元素,其中每个元素都是一个指向 int 类型对象的指针
int (*arr)[10] // 声明一个数组指针,该指针指向一个 int 类型的一维数组
int **p;       // 声明一个指针 p ,该指针指向一个 int 类型的指针

指针的声明比普通变量的声明多了一个一元运算符 “*”。运算符 “*” 是间接寻址或者间接引用运算符。当它作用于指针时,将访问指针所指向的对象。在上述的声明中: p 是一个指针,保存着一个地址,该地址指向内存中的一个变量; *p 则会访问这个地址所指向的变量。

声明一个指针变量并不会自动分配任何内存。在对指针进行间接访问之前,指针必须进行初始化:或是使他指向现有的内存,或者给他动态分配内存,否则我们并不知道指针指向哪儿,这将是一个很严重的问题,稍后会讨论这个问题。初始化操作如下:

/* 方法1:使指针指向现有的内存 */
int x = 1;
int *p = &x;  // 指针 p 被初始化,指向变量 x ,其中取地址符 & 用于产生操作数内存地址

/* 方法2:动态分配内存给指针 */
int *p;
p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10);    // malloc 函数用于动态分配内存
free(p);    // free 函数用于释放一块已经分配的内存,常与 malloc 函数一起使用,要使用这两个函数需要头文件 stdlib.h

指针的初始化实际上就是给指针一个合法的地址,让程序能够清楚地知道指针指向哪儿。

3.2 未初始化和非法的指针

如果一个指针没有被初始化,那么程序就不知道它指向哪里。它可能指向一个非法地址,这时,程序会报错,在 Linux 上,错误类型是 Segmentation fault(core dumped),提醒我们段违例或内存错误。它也可能指向一个合法地址,实际上,这种情况更严重,你的程序或许能正常运行,但是这个没有被初始化的指针所指向的那个位置的值将会被修改,而你并无意去修改它。用一个例子简单的演示一下:

#include "stdio.h"

int main(){
    int *p;
    *p = 1;
    printf("%d\n",*p);

    return 0;  
}

这个程序可以编译通过,但是运行的话会报错,报错信息如下:

2.png

要想使这个程序运行起来,需要先对指针 p 进行初始化:

#include "stdio.h"

int main(){
    int x = 1;  
    int *p = &x;
    printf("%d\n",*p);
   *p = 2;
    printf("%d\n",*p);

    return 0;  
}

这段代码的输出结果如下:

3.png

可以看到,对指针进行初始化后,便可以正常对指针进行赋值了。

3.3 NULL指针

NULL 指针是一个特殊的指针变量,表示不指向任何东西。可以通过给一个指针赋一个零值来生成一个 NULL 指针。

#include "stdio.h"

int main(){
    int *p = NULL;
    printf("p的地址为%d\n",p);

    return 0;
}

/***************
 * 程序输出:
 * p的地址为0
***************/

可以看到指针指向内存地址0。在大多数的操作系统上,程序不允许访问地址为 0 的内存,因为该内存是为操作系统保留的。但是,内存地址 0 有一个特别重要的意义,它表明改指针不指向一个可访问的内存位置。

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以上就是c语言中指针有什么用?的详细内容,更多请关注web前端其它相关文章!

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