圖解C語言指針變量

1 指針變量的基本操作基本操作

    int a,*iptr,*jptr,*kptr;
    iptr = &a;
    jptr = iptr;
    *jptr = 100;
    kptr = NULL;

圖解：

1.1 己址和己空間

指針變量也是一個變量，對應一塊內(nèi)存空間，對應一個內(nèi)存地址，指針名就是己址。這空內(nèi)存空間多大？一個機器字長（machine word），32位的CPU和操作系統(tǒng)就是32個位，4個字節(jié)，其值域為：0x-0xFFFFFFFF。64位的CPU和操作系統(tǒng)就是64個位，8個字節(jié)，其值域為：0x-0xFFFFFFFFFFFFFFFF。

1.2 己值、他址、他空間

指針變量的值就是其指向的空間的地址，指向的地址的空間大小就是指針變量指向類型的大小。

1.3 聲明與初始化

當聲明一個指針變量，沒有初始化時，指針變量只獲得了其自身的內(nèi)存空間，而其指向還沒有確定，此時指針變量解引用做左值是非法操作。如果要使用指針變量解引用做左值，有三條途徑：

    int *ptr;
    int *ptr_2;
    int a = 1;
    ptr_2 = &a;
    // *ptr = 0;    // 非法操作，其指向其指向的內(nèi)存空間還未確定
    ptr = &a;                       // ① 右值是一個變量地址
    ptr = ptr_2;                    // ② 右值是一個同類型指針，且已初始化
    ptr = (int*)malloc(sizeof(int));// ③ 右值是一個內(nèi)存分配函數(shù)返回一個void指針
    *ptr = 0;       // 合法操作，ptr有了確定的指向及指向的內(nèi)存空間；

1.4 函數(shù)之間指針值的傳遞

函數(shù)（如下例的funcForSpace()）內(nèi)定義局部變量（如下例的a）保存在一個函數(shù)的棧幀上，當一個函數(shù)執(zhí)行完畢后，另一個函數(shù)（如下例的stackFrame_reuse()）執(zhí)行時，該空間會被stackFrame_reuse()重復使用，a所使用的空間將不復存在，所以當一個指針變量指向局部變量的內(nèi)存空間時，其地址值傳遞給主調(diào)函數(shù)時，并不是一個有效值。

#include 


void funcForSpace(int **iptr) {
    int a = 10;
    *iptr = &a;
}
void stackFrame_reuse()
{
    int a[1024] = {0};
}
int main()
{
    int *pNew;
    funcForSpace(&pNew);
    printf("%d
",*pNew); // 10，此時棧幀還未被重復使用
    stackFrame_reuse();
    printf("%d
",*pNew); // -858993460，垃圾值
    while(1);
    return 0;
}

可以在funcForSpace()內(nèi)分配一塊堆內(nèi)存，傳遞給主調(diào)函數(shù)。

#include 
#include 
int g(int **iptr) { // 當試圖修改主調(diào)函數(shù)的一級指針變量時，被調(diào)函數(shù)的參數(shù)是一個二級指針
    if ((*iptr = (int *)malloc(sizeof(int))) == NULL)
        return -1;
}
int main()
{
    int *jptr;
    g(&jptr);
    *jptr = 10;
    printf("%d
",*jptr); // 10
    free(jptr);
    while(1);
    return 0;
}

以下圖示a表示計算機內(nèi)存，b表示一個函數(shù)調(diào)用時在棧（stack）上開辟的棧幀空間：

2 指針變量與數(shù)組名

數(shù)組名在一定的上下文中會轉換為指向數(shù)組首元素的地址，以方便指針的算術運算，如

#include 


int main()
{
    int a[5] = {0}; 
    char b[20] = {0};
    *(a+3) = 10;    // a+3是指相對于地址a，偏移sizeof(int)個字節(jié)
    *(b+3) = 'x';   // b+3是指相對于地址b，偏移sizeof(char)個字節(jié)


    printf("%d, %c
",a[3],b[3]); // 10, x
    while(1);
    return 0;
}

3 主調(diào)函數(shù)與被調(diào)函數(shù)之間的指針傳遞

看以下代碼：

#include 
void swap1(int x, int y) {
    int tmp;
    tmp = x; x = y; y = tmp;
}
void swap2(int *x, int *y) {
    int tmp;
    tmp = *x; *x = *y; *y = tmp;
}
void caller()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    swap1(a,b);
    printf("%d %d
",a,b);
    swap2(&a,&b);
    printf("%d %d
",a,b);
}
int main()
{
    caller();
    return 0;
}

以上代碼可用以下圖示理解：

swap1傳值：

swap2傳址（指針傳遞）：

4 數(shù)組做函數(shù)參數(shù)

二維數(shù)組是數(shù)組的數(shù)組，n維數(shù)組是n-1維數(shù)組的數(shù)組。內(nèi)存是一維的字節(jié)序列，所謂的n維數(shù)組其實只是一個邏輯意義的表示，其物理結構還是一維線性的。

n維數(shù)組的元素是一個n-1維數(shù)組。如果用指針指向一個n維數(shù)組，其指針類型必須有n-1維的長度信息，當其用作函數(shù)參數(shù)時也是如此。

void g(int a[][2]) { // void g(int(*a)[2]){是相同寫法
    a[2][0] = 5;
}
void caller()
{
    int a[3][2];
    int (*p)[2] = a;
    *(*(p+2)+0) = 7; // p=2表示相對于地址p偏移sizeof(*p)
    printf("%d
",a[2][0]);  // 7
    g(a);
    printf("%d
",a[2][0]); //  5
}

以下代碼可以用以下圖示輔助理解：

審核編輯：湯梓紅