深⼊理解指针-编程知识

1. 内存和地址

1.1 内存

在讲内存和地址之前，我们想有个⽣活中的案例：假设有⼀栋宿舍楼，把你放在楼⾥，楼上有100个房间，但是房间没有编号，你的⼀个朋友来找你玩，如果想找到你，就得挨个房⼦去找，这样效率很低，但是我们如果根据楼层和楼层的房间的情况，给每个房间编上号，如：

1.⼀楼：101，102，103...

2.⼆楼：201，202，203....

3....

有了房间号，如果你的朋友得到房间号，就可以快速的找房间，找到你。⽣活中，每个房间有了房间号，就能提⾼效率，能快速的找到房间。如果把上⾯的例⼦对照到计算中，⼜是怎么样呢？我们知道计算上CPU（中央处理器）在处理数据的时候，需要的数据是在内存中读取的，处理后的数据也会放回内存中，那我们买电脑的时候，电脑上内存是8GB/16GB/32GB等，那这些内存空间如何⾼效的管理呢？其实也是把内存划分为⼀个个的内存单元，每个内存单元的⼤⼩取1个字节。计算机中常⻅的单位（补充）：⼀个⽐特位可以存储⼀个2进制的位1或者0

通过上面的数据可以发现除了第一个：byte和bit的换算是8倍其他全都是2^10

回归正题

当我们在编写C语言程序时，指针是一个非常重要的概念。指针可以让我们直接访问内存中的数据，实现高效的数据操作。本文将详细介绍指针的概念、用法和示例，包括数组指针、指针数组、函数指针、野指针、void指针等，让读者能够更容易地理解和掌握指针的知识。

1.指针的概念

指针是一个变量，其值为另一个变量的地址。通过指针，我们可以直接操作内存中的数据，而不需要将数据复制到新的变量中。这样可以节省内存空间并提高程序的效率。

在C语言中，我们可以通过以下方式定义一个指针变量：

int *ptr;  // 定义一个指向整数的指针变量

在上面的例子中，int *ptr表示定义了一个指向整数的指针变量ptr。*表示这是一个指针变量，int表示指针指向的数据类型。

2.指针的用法

指针的用法非常灵活，我们可以通过指针来访问和修改变量的值，也可以通过指针来访问数组中的元素。下面是一些指针的常见用法示例：

2.1 访问变量的地址和值

int num = 10;
int *ptr = &num;  // 将num的地址赋给指针ptr
printf("变量num的地址：%p\n", &num);  // 打印变量num的地址
printf("指针ptr的值：%d\n", *ptr);  // 通过指针ptr访问变量num的值

2.2 通过指针修改变量的值

int num = 10;
int *ptr = &num;
*ptr = 20;  // 通过指针ptr修改变量num的值
printf("变量num的值：%d\n", num);  // 打印变量num的新值

2.3 使用指针访问数组元素

int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *ptr = arr;  // 将数组arr的首地址赋给指针ptr
for (int i = 0; i < 5; i++) {printf("数组arr的第%d个元素：%d\n", i, *(ptr + i));  // 通过指针ptr访问数组arr的元素
}

3.数组指针

数组指针是一个指向数组的指针变量。我们可以通过数组指针来访问数组中的元素，也可以通过数组指针来修改数组中的元素。下面是一个数组指针的示例：

int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int (*ptr)[5] = &arr;  // 定义一个指向数组arr的指针变量ptr
for (int i = 0; i < 5; i++) {printf("数组arr的第%d个元素：%d\n", i, (*ptr)[i]);  // 通过数组指针ptr访问数组arr的元素
}

在上面的例子中，int (*ptr)[5]表示定义了一个指向整数数组的指针变量ptr。*表示这是一个指针变量，[5]表示指针指向的是一个包含5个整数的数组。

4.指针数组

指针数组是一个包含指针的数组。我们可以通过指针数组来存储多个指针，也可以通过指针数组来访问和修改指针指向的数据。下面是一个指针数组的示例：

int num1 = 10, num2 = 20, num3 = 30;
int *arr[] = {&num1, &num2, &num3};  // 定义一个包含指针的数组arr
for (int i = 0; i < 3; i++) {printf("指针arr[%d]指向的值：%d\n", i, *arr[i]);  // 通过指针数组arr访问指针指向的值
}

在上面的例子中，int *arr[]表示定义了一个包含指针的数组arr。数组中的每个元素都是一个指向整数的指针变量。

5.函数指针

函数指针是一个指向函数的指针变量。我们可以通过函数指针来调用函数，也可以将函数指针作为参数传递给其他函数。下面是一个函数指针的示例：

int add(int a, int b) {return a + b;
}
int (*ptr)(int, int) = &add;  // 定义一个指向函数add的指针变量ptr
int result = (*ptr)(10, 20);  // 通过函数指针ptr调用函数add
printf("函数add的结果：%d\n", result);

在上面的例子中，int (*ptr)(int, int)表示定义了一个指向函数的指针变量ptr。*表示这是一个指针变量，(int, int)表示函数的参数类型。

6.野指针

野指针是指一个没有被初始化或被赋值为NULL的指针变量。野指针可能会指向一个随机的内存地址，这样就会导致程序崩溃或产生不可预测的结果。因此，在使用指针时，我们应该始终将指针初始化或赋值为NULL，以避免野指针的出现。

7.void指针

void指针是一个通用的指针类型，可以指向任何类型的数据。我们可以通过void指针来实现数据的通用访问和传递。下面是一个void指针的示例：

int num = 10;
float fnum = 3.14;
void *ptr;
ptr = &num;  // 将整数num的地址赋给void指针ptr
printf("变量num的值：%d\n", *(int *)ptr);  // 通过void指针ptr访问整数num的值
ptr = &fnum;  // 将浮点数fnum的地址赋给void指针ptr
printf("变量fnum的值：%f\n", *(float *)ptr);  // 通过void指针ptr访问浮点数fnum的值

在上面的例子中，void *ptr表示定义了一个void指针变量ptr。我们可以将任何类型的数据的地址赋给void指针ptr，并通过强制类型转换将void指针转换为特定类型的指针来访问数据。

总之，指针是C语言中非常重要的概念，掌握好指针的用法可以让我们的程序更加高效和灵活。本文介绍了指针的概念、用法和示例，包括数组指针、指针数组、函数指针、野指针、void指针等。希望本文的介绍和示例能够帮助读者更容易地理解和掌握指针的知