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C|图解指针变量

CPP开发者 2024-03-09

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作者:一口Linux

https://blog.csdn.net/daocaokafei/article/details/127399046

1 指针变量的基本操作基本操作

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

图解:

1.1 己址和己空间

指针变量也是一个变量,对应一块内存空间,对应一个内存地址,指针名就是己址。这空内存空间多大?一个机器字长(machine word),32位的CPU和操作系统就是32个位,4个字节,其值域为:0x-0xFFFFFFFF。64位的CPU和操作系统就是64个位,8个字节,其值域为:0x-0xFFFFFFFFFFFFFFFF。

1.2 己值、他址、他空间

指针变量的值就是其指向的空间的地址,指向的地址的空间大小就是指针变量指向类型的大小。

1.3 声明与初始化

当声明一个指针变量,没有初始化时,指针变量只获得了其自身的内存空间,而其指向还没有确定,此时指针变量解引用做左值是非法操作。如果要使用指针变量解引用做左值,有三条途径:

int *ptr;    
int *ptr_2;    
int a = 1;    
ptr_2 = &a;    
// *ptr = 0;    // 非法操作,其指向其指向的内存空间还未确定    
ptr = &a;                       
// ① 右值是一个变量地址    
ptr = ptr_2;                    
// ② 右值是一个同类型指针,且已初始化    
ptr = (int*)malloc(sizeof(int));// ③ 右值是一个内存分配函数返回一个void指针    
*ptr = 0;       // 合法操作,ptr有了确定的指向及指向的内存空间;

1.4 函数之间指针值的传递

函数(如下例的funcForSpace())内定义局部变量(如下例的a)保存在一个函数的栈帧上,当一个函数执行完毕后,另一个函数(如下例的stackFrame_reuse())执行时,该空间会被stackFrame_reuse()重复使用,a所使用的空间将不复存在,所以当一个指针变量指向局部变量的内存空间时,其地址值传递给主调函数时,并不是一个有效值。

#include <stdio.h>

void funcForSpace(int **iptr) {   
    int a = 10;  
    *iptr = &a;
}
void stackFrame_reuse()
{  
    int a[1024] = {0};
}
int main()
{   
    int *pNew;  
    funcForSpace(&pNew);   
    printf("%d\n",*pNew); // 10,此时栈帧还未被重复使用 
    stackFrame_reuse();  
    printf("%d\n",*pNew); // -858993460,垃圾值  
    while(1);  
    return 0;
}

可以在funcForSpace()内分配一块堆内存,传递给主调函数。

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
int g(int **iptr) { // 当试图修改主调函数的一级指针变量时,被调函数的参数是一个二级指针   
    if ((*iptr = (int *)malloc(sizeof(int))) == NULL)        return -1;
}
int main()

    int *jptr;  
    g(&jptr); 
    *jptr = 10;  
    printf("%d\n",*jptr); // 10  
    free(jptr);   
    while(1);   
    return 0;
}

可以图示一下以上代码指针的传递过程:

以下图示a表示计算机内存,b表示一个函数调用时在栈(stack)上开辟的栈帧空间:

2 指针变量与数组名

数组名在一定的上下文中会转换为指向数组首元素的地址,以方便指针的算术运算,如

#include <stdio.h>

int main()
{   
    int a[5] = {0};   
    char b[20] = {0};  
    *(a+3) = 10;    // a+3是指相对于地址a,偏移sizeof(int)个字节    
    *(b+3) = 'x';   // b+3是指相对于地址b,偏移sizeof(char)个字节   
    
    printf("%d, %c\n",a[3],b[3]); // 10, x   
    while(1); 
    return 0;
}

可以图示一下以上代码指针的偏移细节:

3 主调函数与被调函数之间的指针传递

看以下代码:

#include <stdio.h>
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\n",a,b); 
    swap2(&a,&b);  
    printf("%d %d\n",a,b);
}
int main()

    caller();  
    return 0;
}

以上代码可用以下图示理解:swap1传值:

swap2传址(指针传递):

4 数组做函数参数

二维数组是数组的数组,n维数组是n-1维数组的数组。内存是一维的字节序列,所谓的n维数组其实只是一个逻辑意义的表示,其物理结构还是一维线性的。

n维数组的元素是一个n-1维数组。如果用指针指向一个n维数组,其指针类型必须有n-1维的长度信息,当其用作函数参数时也是如此。

void g(int a[][2]) { // void 
g(int(*a)[2]){是相同写法   
    a[2][0] = 5;
}
void caller()
{  
    int a[3][2]; 
    int (*p)[2] = a;   
    *(*(p+2)+0) = 7; // p=2表示相对于地址p偏移sizeof(*p)  
    printf("%d\n",a[2][0]);  // 7  
    g(a);  
    printf("%d\n",a[2][0]); //  5
}

以下代码可以用以下图示辅助理解:

ref:

Kyle Loudon《 Mastering Algorithms with C》

- EOF -


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