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内存和地址

讲解这个之前要先明确指针的概念，举个例子，在居民楼中，如果你要找个人并且有他的门牌号，是不是就能快速找到他住的房间，对应到计算机中，cpu处理的数据是需要在内存中读取的，内存的管理也是同房间号一样划分成一个个内存单元，每个内存单元就和门牌号一样有一个编号，生活中我们把门牌号叫做地址，计算机中内存单元的编号也叫做地址，c语言中给地址取了一个新名字：指针。

所以我们可以理解为

        内存单元的编号=地址=指针

指针变量和地址

        取地址操作符（&）

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main() {int a = 10;printf("%p", &a);//输出a的地址return 0;
}

 看一下运行结果

但int a毫无疑问是占4个字节的，&a所输出的是a所占4个字节中地址较小的字节

指针变量

我们通过上面的&a得到的地址是一个数值，那这样的数值就可以放在指针中方便使用

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main() {int a = 10;int* q = &a;//取出a的地址存放在指针q中return 0;
}

使用指针变量就是一种存放地址的变量，存放在其中的值都会被理解为地址 

指针的类型

int a = 10;
int* q = &a;

 q左边写的是int*，其中*代表q是一个指针变量，*前面的int是说明q指向的是一个int类型的对象

解引用操作符（*）

将地址保存进指针之后，如何取出来使用呢，

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main() {int a = 10;int* q = &a;*q = 0;return 0;
}

 *q的意思就是通过q中存放的地址，找到指向的空间，*q其实就是a变量了，使用*q=0，就是把a变量改成了0，这样对a的修改就多了一种途径，能够更灵活的使用。

指针变量的大小

在32位平台地址就是32bit，指针变量大小为4个字节

在64位平台地址就是64bit，指针变量大小为8个字节

指针变量大小与类型无关，在相同平台下，大小都是相同的

指针变量类型的意义

指针的解引用

指针变量的类型虽然与大小无关，但它还是有意义的，它决定了对指针解引用的时候有多大的权限（一次能操作几个字符），如char*的指针解引用只能访问一个字节，int*的指针解引用就能访问4个字节

指针加减整数

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main() {int a = 1;char* q = (char*) & a;int* w = &a;printf("&a   = %p\n",&a);printf("&q   = %p\n",&q);printf("&q+1 = %p\n",&q+1);printf("&w   = %p\n",&w);printf("&w+1 = %p\n",&w+1);return 0;
}

运行结果如下

可以看到char*类型的指针变量+1跳过一个字节，int*的指针变量跳过了4个字节，这就是指针类型差异带来的变化 

const修饰指针

如果希望指针变量不被修改

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main() {int a = 1;//a是可修改的const int w = 1;//w是不可修改的return 0;
}

 如果加上const再想修改w，程序就会直接报错

但如果绕过w，使用w的地址去修改w就可以

#include <stdio.h>
int main()
{const int n = 0;printf("n = %d\n", n);int*p = &n;*p = 20;printf("n = %d\n", n);return 0;
}

const修饰指针变量的时候

        const如果放在*左边，修饰的是指针指向的内容，保证指针指向的内容不能通过指针改变，但指针变量本身的内容可变

        const如果放在*右边，修饰的是指针变量本身，保证指针变量的内容不能修改，但指针指向的内容可以修改

指针运算

指针加减整数 

因为数组在内存中是连续存放的，只要知道头元素的地址，就能找到后面的全部元素

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main() {int arr[5] = {1,2,3,4,5};
}

 下面是一个指针加减整数的例子

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
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));//指针+整数}return 0;
}

可以看到循环正常输出，*（p+i）其实等同与arr【i】 

指针减指针

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int my_strlen(const char* s){const char* p = s;while (*p != '\0')p++;//最终p指向了\0//s还是指向字符串“abc”首元素a的地址return p - s;//返回的就是\0前的元素个数
}
int main(){printf("%zd\n", my_strlen("abc"));return 0;
}

所以可知指针-指针的绝对值是指针和指针之间的元素个数(大地址减去小地址得到的是正数，小地址减去大地址得到的是负数 ）

野指针

野指针就是指针指向的位置是不可知的

野指针成因

1.指针未初始化

#include <stdio.h>
int main(){ int *p;//局部变量指针未初始化为随机值*p = 20;return 0;
}

2. 指针越界访问

#include <stdio.h>
int main(){int arr[10] = {0};
int *p = &arr[0];int i = 0;for(i=0; i<=11; i++){//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;
}

指针虽然可以指向未知的空间不会报错，但是你要是要操作那块空间就有可能会报错（因为越界访问了） 

3. 指针指向的空间释放

#include <stdio.h>
int* test(){int n = 100;return &n;
}
int main(){int*p = test();printf("%d\n", *p);return 0;
}

 如此也能输出100

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.

初始化如下：

#include <stdio.h>
int main()
{int num = 10;int*p1 = &num;int*p2 = NULL;return 0;
}

注意指针是否越界 

指针变量不再使用时，及时置NULL，指针使用之前检查有效性

assert断言

assert(p != NULL);

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。

使⽤ assert() 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 <assert.h> 语句的前⾯，定义⼀个宏 NDEBUG

#define NDEBUG
#include <assert.h>

如果程序⼜出现问题可以移除这条 #define NDBUG 指令，就重新启⽤了 assert() 语句。

指针的使用和传址调用

有没有什么问题是非指针不可的呢

#include <stdio.h>
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;
}

 这是一个交换两个整形变量的函数，但如果运行的话

并没有任何效果，调试看看

#include <stdio.h>
void Swap2(int*px, int*py){int tmp = 0;tmp = *px;*px = *py;*py = 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;
}