STLG_01_09_程序设计C语言 - 指针

        C语言中的指针是一个非常重要的概念，它允许程序直接访问和操作内存地址。理解指针对于掌握C语言编程至关重要。

1. 指针的基本概念

• 指针：指针是一个变量，它存储的是另一个变量的内存地址。
• 指针变量：指针变量专门用来存储内存地址。

2. 指针的声明与初始化

2.1 指针的声明

声明一个指针变量时，需要指定它指向的变量的数据类型。声明格式如下：

数据类型 *指针变量名;

例如，声明一个指向int类型变量的指针：

int *p;

2.2 指针的初始化

指针变量可以被初始化为某个变量的地址。使用&操作符获取变量的地址。例如：

int x = 10;
int *p = &x;  // p指向x的地址

3. 指针的使用

3.1 解引用指针

使用*操作符可以访问指针所指向的内存地址中的值。例如：

int x = 10;
int *p = &x;
int y = *p;  // y的值为10

3.2 修改指针指向的值

使用*操作符可以直接修改指针所指向的内存地址中的值。例如：

int x = 10;
int *p = &x;
*p = 20;  // x的值变为20

4. 指针的算术运算

指针可以进行加减运算，以指向相邻的内存地址。例如：

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *p = arr;  // p指向数组的第一个元素
p++;  // p现在指向arr[1]

5. 指针与数组

数组名本质上是一个指向数组第一个元素的指针。例如：

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *p = arr;  // p指向arr[0]

6. 指针与函数

6.1 指针作为函数参数

指针可以作为函数参数，允许函数修改调用者中的变量值。例如：

void increment(int *p) {
    (*p)++;
}

int main() {
    int x = 10;
    increment(&x);  // x的值变为11
    return 0;
}

6.2 返回指针的函数

函数可以返回指针。例如：

int *getMax(int *a, int *b) {
    return (*a > *b) ? a : b;
}

int main() {
    int x = 10, y = 20;
    int *max = getMax(&x, &y);  // max指向y
    return 0;
}

7. 指针与动态内存分配

使用malloc、calloc、realloc和free函数可以动态分配和释放内存。例如：

int *p = (int *)malloc(sizeof(int) * 5);  // 分配5个整数的内存
if (p != NULL) {
    // 使用p
    free(p);  // 释放内存
}

8. 空指针与无效指针

• 空指针：空指针不指向任何有效的内存地址，通常用NULL表示。

int *p = NULL;

• 无效指针：未初始化的指针或已经释放的指针称为无效指针，访问无效指针会导致未定义行为。

9. 指针数组与数组指针

• 指针数组：存储指针的数组。例如：

int *arr[3];  // 包含3个指向int的指针

• 数组指针：指向数组的指针。例如：

int (*p)[3];  // 指向包含3个int的数组的指针

10. 多级指针

指向指针的指针称为多级指针。例如：

int x = 10;
int *p = &x;
int **pp = &p;  // pp是指向p的指针

11. 函数指针

函数指针指向一个函数，可以用来调用函数。例如：

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int (*func_ptr)(int, int) = add;  // func_ptr指向add函数
int result = func_ptr(10, 20);  // 调用add函数

总结

C语言的指针功能强大且灵活，但也容易出错。正确理解和使用指针需要大量的练习和经验。掌握了指针，你将能够编写更高效、更灵活的C程序。