【理解指针（二）】-编程知识

文章目录

一、指针的运算
- （1）指针加整数
- （2）指针减指针（指针关系运算）
二、野指针
- （1）野指针的成因
- - （1.1）指针未初始化
  - （1.2）指针的越界访问
  - （1.3）指针指向的空间释放
（2）如何避免野指针
- - （2.1）指针需要初始化
  - （2.2）指针变量不再使用时，及时置NULL，指针使用之前检查有效性
三、 strlen的模拟实现
四、总结

一、指针的运算

（1）指针加整数

例子，我们打印一组数字：

#include<stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };int* pa = &arr[0];int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);for (int i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", *(pa + i));}return 0;
}

在这里插入图片描述

这里的pa + i就是指针变量加上一个整数，pa + i是地址，*是对这个地址的解引用。

（2）指针减指针（指针关系运算）

#include<stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int* pa = &arr[0];printf("%d ", &arr[9] - pa);return 0;
}

在这里插入图片描述
上面的代码我们也可以用指针关系运算来写：（这里我们需要用到循环）

#include<stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int* pa = &arr[0];int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);while (pa < arr+sz){printf("%d ", *pa);pa++;}return 0;
}

这里的pa < arr+sz是指针的比较，pa就是第一个元素开始的地址，而arr+sz就是最后一个元素结束的地址：

这里的&arr[9] - pa也可以写成&arr[9]-&arr[0]，而得到的结果是 9 。由此我们可以得到一个结论：
指针的关系运算，得到的是指针和指针之间元素的个数。

二、野指针

（1）野指针的成因

（1.1）指针未初始化

示范一个错误例子：

#include<stdio.h>int main()
{int* pa;*pa = 1;printf("%d ", *pa);return 0;
}

在这里插入图片描述

局部变量指针未初始化，默认为随机值。

（1.2）指针的越界访问

#include<stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 0 };int* pa = &arr[0];for (int i = 0; i <= 11; i++){*(pa++) = i;printf("%d ", *pa);}return 0;
}

指针指向的范围超出数组arr的范围，pa就是野指针（指针指向的范围有11个，而数组arr的范围只有10个）

在这里插入图片描述

（1.3）指针指向的空间释放

#include<stdio.h>
int Print()
{int a = 90;return &a;
}
int main()
{int* pa = Print();printf("%d ", *pa);return 0;
}

我们写一个函数，将a赋值为90，然后把a的空间返回到主函数中，*pa可以接受到a的地址，但是出了Print()函数，空间就被回收了，此时*pa带着地址去访问该空间，不会得到任何数字，这就是空间的释放。

（2）如何避免野指针

（2.1）指针需要初始化

如果我们明确知道指针指向哪里就直接赋值地址：

#include<stdio.h>
int main()
{int a = 20;int* pa = &a;return 0;
}

这里前面就是知道pa指针指向的是a的地址，所以我们直接：int* pa = &a。

如果我们不知道指针应该指向哪里，可以给指针赋值NULL。NULL 是C语⾔中定义的⼀个标识符常量，值是0，0也是地址，这个地址是⽆法使⽤的，读写该地址会报错。

#include<stdio.h>
int main()
{int* p = NULL;*p = 20;          //errprintf("%d ", *p);return 0;
}

小心指针的越界：

⼀个程序向内存申请了哪些空间，通过指针也就只能访问哪些空间，不能超出范围访问，超出了就是越界访问。（可以见上面的（1.2））

（2.2）指针变量不再使用时，及时置NULL，指针使用之前检查有效性

#include<stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int* pa = &arr[0];for (int i = 0; i < 10; i++){*(pa++) = i;}pa= NULL;pa = &arr[0];if (pa != NULL){for (int i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", *(pa + i));}}return 0;
}

当 *(pa++) = i;循环结束后，pa是超出了arr的范围的，此时可以把pa重置；当我们要重新用到pa时，可以让pa重新获得地址，重新获得地址后，我们需要判断pa是不是空指针，以确保代码的安全性。

避免返回局部变量的地址（可见（1.3））

三、 strlen的模拟实现

库函数strlen的功能是求字符串长度，统计的是字符串中 \0 之前的字符的个数。

如果要模拟实现只要从起始地址开始向后逐个字符的遍历，只要不是 \0 字符，计数器就+1，这样直到 \0 就停止。

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int my_strlen(char* pc)
{int count = 0;while (*pc != '\0'){count++;pc++;}return count;
}
int main()
{char arr[] = { "abcdf" };int len = my_strlen(arr);printf("%d ", len);return 0;
}

上面的代码，我们可以发现有很多的不足之处，不可以确保代码完全的安全性：

如果用户不小心把数组传成了空指针
int是有符号的整形，它可以为负数，但是我们统计数字不可能是负数
char *pc只是用于遍历的，不能对*pc进行修改

所以最后的代码应该改为：

#include<assert.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
size_t my_strlen( const char* pc)
{assert(pc != NULL);size_t count = 0;while (*pc != '\0'){count++;pc++;}return count;
}
int main()
{char arr[] = { "abcdf" };size_t len = my_strlen(arr);printf("%zd ", len);return 0;
}