C语言指针简介篇

1. 指针的基本概念

什么是指针：指针是一个变量，用于存储另一个变量的内存地址。通过指针，程序可以直接访问和操作存储在内存中的数据。
指针与变量的关系：在C语言中，每个变量都有一个地址，可以使用&运算符获取变量的地址。例如，&x表示变量x的地址。指针在内存也有自己的地址，二级指针可以简单理解为指向指针的指针

2. 指针的定义与初始化

指针的定义：定义一个指针时，需要指定它所指向的数据类型。例如：
```
int *ptr; // ptr是一个指向整数的指针
```
指针的初始化：指针在使用之前需要被初始化。可以通过将指针指向一个变量的地址来初始化：

int x = 10; int *ptr = &x; // ptr现在指向x的地址

3. 指针的使用

访问指针所指向的值：使用解引用运算符*可以访问指针所指向的内存地址的值
```
int value = *ptr; // value现在是x的值，即10
```
修改指针所指向的值：通过指针可以直接修改指针所指向的变量的值：
```
*ptr = 20; // x的值现在变为20
```

4. 指针的运算

指针加减法：指针可以进行加减运算，这对于数组和动态内存分配非常有用。例如，指针加1将指向下一个同类型元素的地址：
```
int arr[] = {1, 2, 3}; int *ptr = arr; // 指向数组的第一个元素 ptr++; // 现在ptr指向arr[1]
```
指针与数组：数组名实际上是指向数组第一个元素的指针。因此，可以使用指针遍历数组：
```
for (int i = 0; i < 3; i++) { printf("%d ", *(arr + i)); // 使用指针访问数组元素 }
```

5. 指针的类型

指向不同类型的指针： C语言支持不同类型的指针，如int*, float*, char*等。每种类型的指针在进行算术运算时，增加的值是根据指向的类型的大小来计算的。
空指针：空指针是一个不指向任何有效内存的指针，通常用NULL表示。可以使用空指针来检查指针是否已经被初始化：
```
int *ptr = NULL; // ptr是一个空指针
```

6. 动态内存分配

动态内存分配函数： C语言提供了malloc(), calloc(), realloc()和free()等函数进行动态内存分配和管理。例如：
```
int *arr = (int*)malloc(5 * sizeof(int)); // 分配5个整数的内存
```
释放内存：使用free()函数释放之前分配的内存，以避免内存泄漏：
```
free(arr); // 释放动态分配的内存
```

7. 指针的常见问题

未初始化的指针：使用未初始化的指针（野指针）会导致未定义行为。始终在使用指针之前进行初始化。

指针越界：访问指针指向的内存范围之外的数据会导致未定义行为。确保在访问指针指向的内存时遵循边界检查。

多次释放：对同一块内存多次调用free()会导致程序崩溃。使用后，最好将指针设为NULL以避免这种情况。

内存泄漏：动态分配的内存在不再使用时应及时释放。检查每个malloc()或calloc()调用，确保有对应的free()调用。

8.二级指针、指针数组、数组指针

二级指针（Pointer to Pointer）

定义：二级指针是一个指向另一个指针的指针。其类型为 type**，其中 type 是指向的基本数据类型。

定义和初始化：

int x = 10; int *ptr = &x; // ptr是一个指向int的指针 int **pptr = &ptr; // pptr是一个指向指针ptr的指针

使用：

访问二级指针所指向的值：

printf("%d\n", **pptr); // 输出10，**pptr首先解引用到ptr，然后解引用到x

修改值：

**pptr = 20; // 通过pptr修改x的值为20 printf("%d\n", x); // 输出20

应用场景：二级指针常用于动态分配二维数组、传递多级指针到函数等场景。

2. 指针数组（Array of Pointers）

定义：指针数组是一个数组，其中的每个元素都是指向同一类型数据的指针。

定义和初始化：

int *ptrs[3]; // 声明一个包含3个int指针的数组
int a = 1, b = 2, c = 3; 
ptrs[0] = &a; 
// 将ptrs[0]指向a ptrs[1] = &b; 
// 将ptrs[1]指向b ptrs[2] = &c;
// 将ptrs[2]指向c

使用：

访问指针数组中的值：

for (int i = 0; i < 3; i++) { printf("%d\n", *ptrs[i]); // 输出1, 2, 3 }

应用场景：指针数组在需要处理多个指针的情况，如存储字符串数组（字符指针数组）时非常有用。

3. 数组指针（Pointer to an Array）

定义：数组指针是一个指针，用于指向整个数组，而不是数组的单个元素。其类型为 type (*)[size]，其中 type 是数组元素的类型，size 是数组的大小。

定义和初始化：

int arr[3] = {1, 2, 3}; int (*p)[3] = &arr; // p是一个指向包含3个int的数组的指针

使用：

通过数组指针访问数组元素：

//(*p)=arr
printf("%d\n", (*p)[0]); //*(p+0)等价(*p)[0]
// 输出1
printf("%d\n", (*p)[1]); //*(p+1)等价(*p)[1]
// 输出2 
printf("%d\n", (*p)[2]); //*(p+2)等价(*p)[2]
// 输出3