C語言的指針詳細介紹

這篇文章主要講解了“C語言的指針詳細介紹”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“C語言的指針詳細介紹”吧！

C語言的指針

C語言最臭名昭著的是就是其指針的使用，也是C語言的精華所在。很多人在學習C語言時，吐槽指針特別難以學習和使用。今天我們來探討一下C語言指針的問題。

指針的引入

C語言一個特點就是一切皆內存，定義任何類型的變量，都要分配內存。在函數里定義變量，需要在棧內存上非配；定義全局變量，需要在靜態內存區分配內存，就連定義函數，也要在靜態區分配內存(這就是所謂的代碼段存儲區域)；不固定大小的內存，需要在動態區分配內存。

有了內存，就需要操作內存，也就是讀取或者寫入內存數據。C語言的最簡單的內存操作就是通過賦值操作符(=)實現。比如下面的代碼，賦值給變量a，實際就是改變a變量占用的內存的數據； 甚至是用戶自定義的結構體變量c，也可以直接使用賦值運算符將b占用的內存塊的數據拷貝到c占用的內存塊，來完成內存的讀寫操作。之

int a;
a = 6;

strcut a_t
{
   int m_a;
   char m_b;
   shor m_c;
};

struct a_t b;
a.m_a = 1;
a.m_b = 2;
a.m_c = 3;

struct a_t c;
//使用賦值運算符，將b里面所有成員的值賦給c里面的成員，即完成內存拷貝操作。
c = b;

所以可以這樣操作，是因為C語言的變量包含內存的地址(通過&取)和內存大小(通過sizeof取)，知道這兩個信息，即使沒有賦值運算符，也可以使用memcpy實現賦值的功能。比如下面的代碼，完全可以不使用賦值運算符，但實現了賦值的目的。

#include <stdint.h>
static int g_test = 0;

int main()
{
    int a = 1;
    //這里我們使用memcpy操作內存，實現賦值的操作
    memcpy(&g_test, &a, sizeof(a));
    
    return 0;
}

但是這里有一個問題，即使C語言的函數參數傳遞只有值傳遞，就是說所有的變量通過參數傳遞，都會產生一份拷貝，唯一的辦法就是傳遞變量的地址，這就產生的了用一個專門的類型來存儲變量的內存地址的需求，指針應運而生了，這樣做有下面的好處：

• 用一個專門的類型保存內存地址，比用現有類型(int, unsigned int)更方便，因為指針確定了內存地址的大小。

• 引入語法，為了方便操作內存：像上面的操作一個語句就可以解決了int *addr = &g_test; *addr = 1;這個可能還不太明顯，但是到了結構體有很多成員變量，我們就要自己算每個成員的偏移量了，而指針可以直接找到每個成員的地址， 如指針的->符號操作，也可以使用[]進行內存的偏移操作。

二級指針

C語言引入了指針，又衍生出個二級指針的概念，直接弄暈了一部分新生，其實二級指針只是語法的體現，本質上也是指針，是用來存儲內存地址的，這個本質沒有變化。比如：

int a = 0;
//p1存儲a的地址
int *p1 = &a;
//p2存儲p1的地址
int **p2 = &p;

C語言的所有變量都是內存，都可以取地址，指針變量也不例外。不管是幾級指針，都可以當做一級指針使用, 只要自己知道當前變量的意義然后處理好就可以了，比如下面的代碼：

int alloc_mem(char *p, int size)
{
    char *tmp_p = (char *)malloc(size);
    //*p存儲的是`p1`或者`p2`變量的內存地址，用memcpy直接將分配的內存地址付給到p指向的內存
    memcpy(p, &tmp_p, sizeof(char *));
    
    return 0;
}

int alloc_mem1(char **p, int size)
{
    *p = (char *)malloc(size);
        
    return 0;
}

int main()
{
    char *p1 = NULL;
    char *p2 = NULL;
    
    //利用c語言的強轉
    alloc_mem((char *)&p1, 2);
    
    //利用二級指針
    alloc_mem1(&p2, 2);
}

上面的alloc_mem和alloc_mem1效果是一樣的，只不過alloc_mem1使用的二級指針的概念。

指針與數組

指針與數組有者本質的區別，指針用來存儲一塊內存的地址，嚴格的來說是一塊內存的起始地址，至于這塊內存有多大，是不知道的，必須使用者顯式的指定。比如memcpy這個函數，原型如下：

void *memcpy(void *dst, const void *src, size_t n);

dst指針指的是目標內存的起始地址，但是其指向的內存到底有多大，必須由參數n來給出，負責函數無法知道是否溢出了。而數組本身就是一塊內存，包括數組的起始地址和大小，比如我們定義一個數組：

//該數組的起始地址為&arr，大小為sizeof(arr)
int arr[32];

arr數組的地址為&a,數組的大小為sizeof(arr)。這里就產生一個問題，就是如何通過函數參數傳遞數組，C語言是不支持傳遞數組的，它會默認把數組轉換為數組的起始地址的指針。所以C語言函數傳遞數組，需要額外帶上數組的大小，以防止內存溢出的問題。實際上，只要傳遞指針參數給函數，都要帶上這個指針指向內存的大小。

指針難學？

大部分人都認為指針難學，其實不在指針本身，而是指針指向的內容——內存。C語言要保存數據，可以在棧上分配，這部分內存的作用域僅限于函數內部；可以在靜態區分配內存，這個區域的內存作用域是全局的，但僅限于確定大小的內存；可以在動態區分配內存，這部分的內存作用域是全局的，支持可變大小的內存。C語言程序存儲數據的大部分內存都是在動態區分配的。這就產生了內存管理問題，包括單不限于：

• 內存的分配

• 內存的釋放

• 內存大小的檢查

• 內存分配失敗的處理

• 邊界的處理：字符總是以0結尾

• 讀越界的處理：在有效內存之外讀數據

• 寫越界的處理：在有效內存之外寫數據

由于以上問題的存在，導致C語言不像java，python那樣使用起來方便，因為這些語言都有垃圾回收器，不用使用者處理關于內存的問題。這才是C語言難學的根本。

結論

• 指針是存儲內存地址的數據類型，C語言可以根據內存地址操作內存。

• 指針和數組不相同，指針存儲的是內存的起始地址，不包括內存的大小；數組既有起始地址，也有大小。

• 通過函數傳遞指針，除了指針參數本身，還要帶上指針指向內存的大小。

• 指針難學并非指針本身，而是內存管理難處理

感謝各位的閱讀，以上就是“C語言的指針詳細介紹”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對C語言的指針詳細介紹這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！