指针、引用和取值
什么是指针?什么是内存地址?什么叫做指针的取值?指针是一个存储计算机内存地址的变量。在这份教程里“引用”表示计算机内存地址。从指针指向的内存读取数据称作指针的取值。指针可以指向某些具体类型的变量地址,例如int、long和double。指针也可以是void类型、NULL指针和未初始化指针。本文会对上述所有指针类型进行探讨。
根据出现的位置不同,操作符 * 既可以用来声明一个指针变量,也可以用作指针的取值。当用在声明一个变量时,*表示这里声明了一个指针。其它情况用到*表示指针的取值。
&是地址操作符,用来引用一个内存地址。通过在变量名字前使用&操作符,我们可以得到该变量的内存地址。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 | // 声明一个int指针 int
*ptr;
// 声明一个int值 int
val = 1;
// 为指针分配一个int值的引用 ptr = &val;
// 对指针进行取值,打印存储在指针地址中的内容 int
deref = *ptr;
printf
(
"%d\n"
, deref);
|
第6行的&val是一个引用。在val变量声明并初始化内存之后,通过在变量名之前使用地址操作符&我们可以直接引用变量的内存地址。
第8行,我们再一次使用*操作符来对该指针取值,可直接获得指针指向的内存地址中的数据。由于指针声明的类型是int,所以取到的值是指针指向的内存地址存储的int值。
这里可以把指针、引用和值的关系类比为信封、邮箱地址和房子。一个指针就好像是一个信封,我们可以在上面填写邮寄地址。一个引用(地址)就像是一个邮件地址,它是实际的地址。取值就像是地址对应的房子。我们可以把信封上的地址擦掉,写上另外一个我们想要的地址,但这个行为对房子没有任何影响。
void指针、NULL指针和未初始化指针
一个指针可以被声明为void类型,比如void *x。一个指针可以被赋值为NULL。一个指针变量声明之后但没有被赋值,叫做未初始化指针。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 | int
*uninit;
// int指针未初始化 int
*nullptr = NULL;
// 初始化为NULL void
*vptr;
// void指针未初始化 int
val = 1;
int
*iptr;
int
*castptr;
// void类型可以存储任意类型的指针或引用 iptr = &val;
vptr = iptr;
printf
(
"iptr=%p, vptr=%p\n"
, iptr, vptr);
// 通过显示转换,我们可以把一个void指针转成 // int指针并进行取值 castptr = (
int
*)vptr;
printf
(
"*castptr=%d\n"
, *castptr);
// 打印null和未初始化指针 printf
(
"uninit=%p, nullptr=%p\n"
, uninit, nullptr);
// 不知道你会得到怎样的返回值,会是随机的垃圾地址吗? // printf("*nullptr=%d\n", nullptr);
// 这里会产生一个段错误 // printf("*nullptr=%d\n", nullptr);
|
1 2 3 | iptr=0x7fff94b89c6c, vptr=0x7fff94b89c6c *castptr=1 uninit=0x7fff94b89d50, nullptr=(nil) |
第9行到11行,我们为int指针赋值为一个引用并把int指针赋值为void指针。void指针可以保存各种其它指针类型。大多数时候它们被用来存储数据结构。可以注意到,第11行我们打印了int和void指针的地址。它们现在指向了同样的内存地址。所有的指针都存储了内存地址。它们的类型只在取值时起作用。
第15到16行,我们把void指针转换为int指针castptr。请注意这里需要显示转换。虽然C语言并不要求显示地转换,但这样会增加代码的可读性。接着我们对castptr指针取值,值为1。
第19行非常有意思,在这里打印未初始化指针和NULL指针。值得注意的是,未初始化指针是有内存地址的,而且是一个垃圾地址。不知道这个内存地址指向的值是什么。这就是为什么不要对未初始化指针取值的原因。最好的情况是你取到的是垃圾地址接下来你需要对程序进行调试,最坏的情况则会导致程序崩溃。
NULL指针被初始化为o。NULL是一个特殊的地址,用NULL赋值的指针指向的地址为0而不是随机的地址。只有当你准备使用这个地址时有效。不要对NULL地址取值,否则会产生段错误。
指针和数组
C语言的数组表示一段连续的内存空间,用来存储多个特定类型的对象。与之相反,指针用来存储单个内存地址。数组和指针不是同一种结构因此不可以互相转换。而数组变量指向了数组的第一个元素的内存地址。
一个数组变量是一个常量。即使指针变量指向同样的地址或者一个不同的数组,也不能把指针赋值给数组变量。也不可以将一个数组变量赋值给另一个数组。然而,可以把一个数组变量赋值给指针,这一点似乎让人感到费解。把数组变量赋值给指针时,实际上是把指向数组第一个元素的地址赋给指针。
1 2 3 4 5 6 7 8 | int
myarray[4] = {1,2,3,0};
int
*ptr = myarray;
printf
(
"*ptr=%d\n"
, *ptr);
// 数组变量是常量,不能做下面的赋值 // myarray = ptr // myarray = myarray2 // myarray = &myarray2[0] |
指针与结构体
就像数组一样,指向结构体的指针存储了结构体第一个元素的内存地址。与数组指针一样,结构体的指针必须声明和结构体类型保持一致,或者声明为void类型。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | struct
person {
int
age;
char
*name;
};
struct
person first;
struct
person *ptr;
first.age = 21;
char
*fullname =
"full name"
;
first.name = fullname;
ptr = &first;
printf
(
"age=%d, name=%s\n"
, first.age, ptr->name);
|
【C|C语言指针5分钟教程】 第13行我们打印了结构体实例的age和name。这里需要注意两个不同的符号,’.’ 和 ‘->’ 。结构体实例可以通过使用 ‘.’ 符号访问age变量。对于结构体实例的指针,我们可以通过 ‘->’ 符号访问name变量。也可以同样通过(*ptr).name来访问name变量。
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