指针概念及应用

指针的相关概念

1.指针是什么？

指针是内存中的一个最小单元的编号，其实就是指地址，对于我们平时口中所讲述的指针，通常指的是指针变量，指针变量是用来存放内存地址的变量。

2.地址与指针

一个32位机器在一个进程中可以一次操控4G的内存空间，并对这4GB的连续内存空间进行编码，得到2^32种编号，这个编号就是内存地址，一个编号（地址）对应一个内存单元。

指针，是内存中最小单元的编号，而内存中最小单元指的就是内存单元，内存单元的编号指的就是上述的2^32种编号，所以我们可以这样说：编号-地址-指针，这三种其实所指相同。

如图8.3地址1000是变量i的指针。

例如，将变量i的地址存放在指针变量p中，p就指向i。如图8.4

如图8.5

在地址2000上的变量是指向地址2005上的那个变量，在地质2000上该变量的内容是2005.同理，在地质2001上的变量是指向地址2004上的那个变量，在地址2001上该变量的内容是2004.

3.指针变量

一般格式：类型声明*变量名；

其中，“*”表示这是一个指针变量；“变量名”即为定义的指针变量名；“类型声明”表示本指针变量所指向的变量的数据类型。

在前面，我们学过许多种操作符，其中有个取地址操作符（&）以及解引用操作符（*）（又称为间接访问操作符）。

我们知道在创建一个变量时，当程序执行到创建变量，那么相应的会在内存空间内分配一个内存空间给这个变量，用于存储这个变量的值。

如果对一个变量使用取地址操作符，也那么就是取出这个变量的地址，通过之前的章节我们知道，例如一个int类型的变量，在创建变量时，内存会分给这个变量4个字节的空间大小，而一个字节对应着一个内存空间，对应一个内存地址，而四个字节就对应四个内存地址，而通常来说，我们口中的变量的地址指的是这个变量所占内存空间的低地址，也就是分配给这个变量的由低到高的地址中的第一个地址。

而当我们对一个变量使用取地址操作符时，取出的就是这个对应内存空间的第一个内存单元的地址。
如果我们取出这个变量的地址之后把它存放在另一个变量中，那么这个变量就是指针变量。

4.指针类型

指针变量，它也是一种变量，那么指针变量也是有类型的。

在代码中取出a的地址存放在pa中，pa是一个指针变量，这个指针变量的类型如普通变量一样，变量名的前面就是其类型，所以指针变量pa的类型是int*。
相对于普通的变量类型，指针变量的类型只是在类型后加上了*号，这个星号可和我们之前了解的解引用操作符不是一个作用（含义），这个星做作用是，与星号前面的类型进行结合，表明这个类型是一个指针类型，这个指针类型所定义的变量是指针变量。*的个数表示这个指针的级数。

5.定义指针

而定义一个指针变量的语法格式是：

type*name=NULL;

其中type位类型，name是你要创建的指针变量的变量名。

要注意的是，当你创建一个指针变量时，你需要给其进行初始化，如果你不知道或者说暂时不需要赋值，你可以先赋值为NULL。绝对不允许不进行初始化创建指针变量，不初始化会出现野指针，这是很危险的行为。

NULL在C语言中你可以理解为空指针，是计算机内存中保留的值。虽然C语言标准没有明确指出NULL空指针与指向内存地址为0x00000000的指针相同，但是在实际情况中，基本就是这样。

另外虽然在初始化时可以赋给指针变量NULL，但是解引用空指针，这种操作是不允许存在的，是C语言为定义的行为

6.指针类型的意义

1. 指针类型决定了，在对指针进行解引用时，可以访问的内存大小，可以访问多少个字节大小的内存空间。或者说可以对多大的内存空间进行操作。
2. 指针类型决定了指针的步长。

7.指针的赋值

一般格式：&变量名；

指针变量同普通变量一样，使用之前不仅要定义，而且必须赋予具体的值。未经赋予的值不能使用

给一个指针变量赋值可以有以下两种方法：

1.定义指针变量的同时就进行赋值。

int a;

int*p=&a;

2.先定义指针变量，然后再赋值。

int a;

int*p;

p=&a;

注意：如果在定义完指针变量之后再赋值，注意不要加“*”。

p中存储的是a的地址，*p就是通过p中存放的地址，找到内存中对应这个地址编号的一块空间，并直接对空间进行操作。这就是解引用操作符。

8.大小端字节序

字节序

字节序又称端序或尾序，在计算机领域中，指电脑内存中或在数字通信链路中，占用多个字节的数据的字节排列顺序。

字节的排列方式有两个通用规则:

大端序（Big-Endian）将数据的低位字节存放在内存的高位地址，高位字节存放在低位地址。这种排列方式与数据用字节表示时的书写顺序一致，符合人类的阅读习惯。

小端序（Little-Endian），将一个多位数的低位放在较小的地址处，高位放在较大的地址处，则称小端序。小端序与人类的阅读习惯相反，但更符合计算机读取内存的方式，因为CPU读取内存中的数据时，是从低地址向高地址方向进行读取的。

为什么会出现大小端呢？

当往内存中存放数据的时候，我们有很多种存放的顺序，正着放，反着放，随机存放等等等等，例如我们往内存中存放0x11223344，这只是演示。

如果是你让你从上述片段中快速的按顺序取出数据，你会选择哪种方法呢？所以就出现了大小端排序。

过这个大小端，为什么叫大小端而不是叫别的，据说是因为发明者当时在看格列夫游记,看到其中两个国家因为争论吃鸡蛋应该先从大头剥还是小投剥，发动了战争，而获得启发，起名大小端。

9.步长

10.野指针

野指针就是指针指向的位置是不可知的、随机的、甚至没有访问权限的。

为什么会存在野指针？
1.指针未初始化
#include <stdio.h>
int main()
{
    int* p;     //局部变量指针未初始化。默认为随机值
    *p = 10;

    return 0;
}

2.指针越界访问
就比如，对于一个数组，只有十个元素，而我非要去访问这个数组的第十一个元素，这就是数组越界访问。
指针也是，当指针指向的地址不在数组所拥有的内存空间范围时，指针就成为了野指针。
#include<stdio.h>
int main()
{
    int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    int* p = arr;
    int i = 0;
    
    for (i = 0; i <= 10; i++)
    {
        printf("%d ", *(p+i));
    }

    return 0;
}
3.指针指向的空间释放
局部变量的作用域是有限的，当出了变量所在的局部范围，变量就自动销毁了，其所分配的空间就还给内存了。这个时候，如果主函数内部有指针指向这个局部变量销毁之前所指向的地址，那么局部变量自动销毁之后，这个指针就变成了野指针。
#include<stdio.h>
int* test()
{
    int a = 10;
    return &a;          //&a=0x0012ff40
}
int main()
{
    int* p = test();
    return 0;
}
规避野指针
1.指针初始化
2.小心指针越界访问
3.指针指向空间释放，及时置NULL
4.避免返回局部变量的地址
5.指针使用之前检查有效性

11.二级指针

一级指针，创建一个指针变量用于存放一个普通类型变量的地址。例如

int a = 10;
int* pa = &a;  // 其中pa是一级指针变量。
而指针变量也是变量，是变量在创建是就会分配内存空间，所以一个指针变量在内存中也是有一块内存空间的。那么也就存在相应的地址编号。

int a = 10;
int* pa = &a;  // 其中pa是一级指针变量。

int** ppa = &pa;  //ppa是二级指针变量

a的地址存放在一级指针变量pa中，pa的地址存放在二级指针变量ppa中。
解引用ppa通过存储在ppa内的地址，找到pa，再对pa进行解引用，找到a。

int a； 变量a的类型是int类型

int * pa ，这个*表示这个pa是一个指针变量，int表示pa存储的地址指向的内存空间中存储的是int类型的值

int* *pa ，第二个*表示，pa是一个指针变量，int*表示ppa存储的地址指向的内存空间中存储的是int*类型的。