C语言--指针

一、指针是什么？

   指针是一个特殊的变量，它里面存储的数值被解释成为内存里的一个地址。
   通过这个地址，可以间接地访问和修改该变量的值。

   指针的四个要点：

     指针的类型、指针所指向的类型、指针的值或者叫指针所指向的内存区、指针本身所占据的内存区。
     例：
       (1)intptr;
       (2)charptr;
       (3)int**ptr;
       (4)int(ptr)[3];
       (5)int(*ptr)[4];

   1、指针的类型

     把指针声明语句里的指针名字去掉，剩下的部分就是这个指针的类型。
       (1)int* ptr; //指针的类型是int*
       (2)char* ptr; //指针的类型是char*
       (3)int** ptr; //指针的类型是int**
       (4)int(ptr)[3];//指针的类型是int()[3]
       (5)int*(ptr)[4];//指针的类型是int(*)[4]

   2、指针所指向的类型

     把指针声明语句中的指针名字和名字左边的指针声明符 * 去掉，剩下的就是指针所指向的类型。
       (1)int*ptr; //指针所指向的类型是int
       (2)char*ptr; //指针所指向的的类型是char
       (3)int*ptr; //指针所指向的的类型是int
       (4)int(*ptr)[3]; //指针所指向的的类型是int()[3]
       (5)int*(*ptr)[4]; //指针所指向的的类型是int*()[4]

   3、指针的值----或者叫指针所指向的内存区或地址

     指针的值是指针本身存储的数值，这个值将被编译器当作一个地址，而不是一个一般的数值。
     在32 位程序里，所有类型的指针的值都是一个32 位整数，因为32 位程序里内存地址全都是32 位长。
     指针所指向的内存区就是从指针的值所代表的那个内存地址开始，长度为sizeof(指针所指向的类型)的一片内存区。

   4、指针本身所占据的内存区

     指针本身占了多大的内存？你只要用函数sizeof(指针的类型)测一下就知道了。
     在32 位平台里，指针本身占据了4 个字节的长度。

二、指针变量

   指针变量定义的一般形式为:
     类型名: *指针变量名
     int *pNums;
   注意:
     A.变量名前面的“ * ”是一个说明符,用来说明该变量是指针变量,这个“ * ”不能省略.
     B.类型名表示指针变量所指向的变量类型,而且只能是指向这种类型的变量.
   指针变量允许在定义的时候初始化,如:
     int nNumA,nNumB;
     Int *pA=&nNumA,*pB=&nNumB;
   表示:
    定义了两个指向int型变量的指针变量pA和pB,pA的初值为变量nNumA的地址,&nNumA,pB的初值为变量nNumB的地址&nNumB,不是表示*pA的初值为*nNumA,*pB的初值为&nNumB.

三、指针变量的引用

   指针变量有两个有关的运算符
     A:& 取地址运算符
     B:* 指针运算符
   例:
     &a表示变量a的地址
     *p表示指针变量p指向的变量.
   指针变量是用来存放地址的,不要给指针变量赋常数值,例如:
     int *p=100;
   指针变量没有指向确定的地址前,不要对它所指向的对象赋值,
     例:int nNum=5,*p=nNum;
   如果对指针进行加1操作,会使指针指向下一个元素,例如:将一个int型的指针加1,它指向的地址就会加4,快速理解指针的秘诀是,将指针的类型分为两个概念,一个是指针自身的类型,一个是指针指向的数据的类型。

四、指针的算术运算

   指针可以加上或减去一个整数。
   指针的这种运算的意义和通常的数值的加减运算的意义是不一样的，以单元为单位。
   例：
     char a[20];
     int *ptr=(int *)a; //强制类型转换并不会改变a 的类型
     ptr++;
   上例中：
    指针ptr 的类型是int*,它指向的类型是int，它被初始化为指向整型变量a。
    第3句中，指针ptr被加了1，编译器是这样处理的：
      它把指针ptr 的值加上了sizeof(int)，在32 位程序中，是被加上了4，因为在32 位程序中，int 占4 个字节。由于地址是用字节做单位的，故ptr 所指向的地址由原来的变量a 的地址向高地址方向增加了4 个字节。由于char 类型的长度是一个字节，所以，原来ptr 是指向数组a 的第0 号单元开始的四个字节，此时指向了数组a 中从第4 号单元开始的四个字节。
   即指针的加法或减法都是对指针指向的地址进行加减，prtnew = prtold（+|-） n(sizeof(指针所指向的类型))。

五、指针与字符串

   C语言中字符串是通过一维数组来存储的,因此可以使指向字符数组的指针变量来实现字符串的操作,例:用指针变量输出字符串.
     char *pszStr=“Hello”;
     Printf(“%s\n”,pszStr);
   也可写成
     Char *string;
     String = “Hello”;
   一个字符指针变量只能指向一个字符数据,不能同时指向多个字符数据,更不能把字符串全部放到指针变量里,因此写成如下形式的定义语句是错误的
     Char *string;
     *string = “hello”;
   由于字符串是按照字符数组形式存储的,所以对字符串中字符的引用阴阳怪气可以用下标法或指针法.

六、指针的其它用法

   1、多级指针 (Multi-level Pointers)​​：

     指向指针的指针，例如 int **pp;。常用于动态二维数组或需要修改指针本身的情况。

   2、​​函数指针 (Function Pointers)​​：

     指向函数的指针，可以像普通函数一样被调用。常用于实现回调函数和策略模式。

   ​​3、const与指针​​：

     const可以修饰指针本身或指针所指向的数据，用于保护数据不被意外修改。
     const int *p;：指针指向的数据是常量，不能通过 p修改。
     int * const p;：指针本身是常量，不能指向其他地址。
     const int * const p;：指针本身和其指向的数据都是常量。

七、指针的常见错误与注意事项

   指针的不当使用是C语言程序中最常见的错误来源之一，主要包括：

   ​​1、野指针 (Uninitialized Pointer)​​：

     指针在声明后未初始化，其值是一个随机地址。解引用野指针会导致未定义行为，通常导致程序崩溃。
     ​​解决方法​​：声明指针时立即初始化为 NULL或一个有效地址。

   2、​​空指针解引用 (NULL Dereference)​​：

     解引用值为 NULL的指针会导致程序崩溃。
     解决方法​​：在使用指针前检查其是否为 NULL。

   3、​​内存泄漏 (Memory Leak)​​：

     使用 malloc等函数分配内存后，忘记使用 free释放，导致程序占用的内存越来越多。
     ​​解决方法​​：确保每个 malloc都有对应的 free，并在释放后将指针置为 NULL。

   4、​​悬垂指针 (Dangling Pointer)​​：

     指针指向的内存已经被释放，但指针本身未被置为 NULL，继续使用该指针会导致错误。
     ​​解决方法​​：释放内存后，立即将指针置为 NULL。

   5、​​指针越界访问 (Out-of-Bounds Access)​​：

     通过指针访问了数组或动态分配内存之外的内存区域，可能导致数据损坏或程序崩溃。
     ​​解决方法​​：在操作指针时，确保其地址在合法范围内。