C语言指针变量的基本操作
ARM与嵌入式 2024-05-22

1 指针变量的基本操作
 int a,*iptr,*jptr,*kptr; iptr = &a; jptr = iptr; *jptr = 100; kptr = NULL;

图解:

1.1 己址和己空间

指针变量也是一个变量,对应一块内存空间,对应一个内存地址,指针名就是己址。这空内存空间多大?一个机器字长(machine word),32位的CPU和操作系统就是32个位,4个字节,其值域为:0x-0xFFFFFFFF。64位的CPU和操作系统就是64个位,8个字节,其值域为:0x-0xFFFFFFFFFFFFFFFF。

1.2 己值、他址、他空间

指针变量的值就是其指向的空间的地址,指向的地址的空间大小就是指针变量指向类型的大小。

1.3 声明与初始化

当声明一个指针变量,没有初始化时,指针变量只获得了其自身的内存空间,而其指向还没有确定,此时指针变量解引用做左值是非法操作。如果要使用指针变量解引用做左值,有三条途径:

 int *ptr; int *ptr_2; int a = 1; ptr_2 = &a; // *ptr = 0;    // 非法操作,其指向其指向的内存空间还未确定 ptr = &a; // ① 右值是一个变量地址 ptr = ptr_2; // ② 右值是一个同类型指针,且已初始化 ptr = (int*)malloc(sizeof(int));// ③ 右值是一个内存分配函数返回一个void指针 *ptr = 0; // 合法操作,ptr有了确定的指向及指向的内存空间;

1.4 函数之间指针值的传递

函数(如下例的funcForSpace())内定义局部变量(如下例的a)保存在一个函数的栈帧上,当一个函数执行完毕后,另一个函数(如下例的stackFrame_reuse())执行时,该空间会被stackFrame_reuse()重复使用,a所使用的空间将不复存在,所以当一个指针变量指向局部变量的内存空间时,其地址值传递给主调函数时,并不是一个有效值。

#include  void funcForSpace(int **iptr) { int a = 10; *iptr = &a;}void stackFrame_reuse(){ int a[1024] = {0};}int main(){ int *pNew; funcForSpace(&pNew); printf("%d\n",*pNew); // 10,此时栈帧还未被重复使用 stackFrame_reuse(); printf("%d\n",*pNew); // -858993460,垃圾值 while(1); return 0;}

可以在funcForSpace()内分配一块堆内存,传递给主调函数。

#include #include int g(int **iptr) { // 当试图修改主调函数的一级指针变量时,被调函数的参数是一个二级指针 if ((*iptr = (int *)malloc(sizeof(int))) == NULL) return -1;}int main(){ int *jptr; g(&jptr); *jptr = 10; printf("%d\n",*jptr); // 10 free(jptr); while(1); return 0;}
可以图示一下以上代码指针的传递过程:

以下图示a表示计算机内存,b表示一个函数调用时在栈(stack)上开辟的栈帧空间:

2 指针变量与数组名

数组名在一定的上下文中会转换为指向数组首元素的地址,以方便指针的算术运算,如

#include  int main(){ int a[5] = {0};  char b[20] = {0}; *(a+3) = 10; // a+3是指相对于地址a,偏移sizeof(int)个字节 *(b+3) = 'x'; // b+3是指相对于地址b,偏移sizeof(char)个字节  printf("%d, %c\n",a[3],b[3]); // 10, x while(1); return 0;}
可以图示一下以上代码指针的偏移细节:

3 主调函数与被调函数之间的指针传递

看以下代码:

#include void swap1(int x, int y) { int tmp; tmp = x; x = y; y = tmp;}void swap2(int *x, int *y) { int tmp; tmp = *x; *x = *y; *y = tmp;}void caller(){ int a = 10; int b = 20; swap1(a,b); printf("%d %d\n",a,b); swap2(&a,&b); printf("%d %d\n",a,b);}int main(){ caller(); return 0;}

以上代码可用以下图示理解:

swap1传值:

swap2传址(指针传递):

4 数组做函数参数

二维数组是数组的数组,n维数组是n-1维数组的数组。内存是一维的字节序列,所谓的n维数组其实只是一个逻辑意义的表示,其物理结构还是一维线性的。

n维数组的元素是一个n-1维数组。如果用指针指向一个n维数组,其指针类型必须有n-1维的长度信息,当其用作函数参数时也是如此。

void g(int a[][2]) { // void g(int(*a)[2]){是相同写法 a[2][0] = 5;}void caller(){ int a[3][2]; int (*p)[2] = a; *(*(p+2)+0) = 7; // p=2表示相对于地址p偏移sizeof(*p) printf("%d\n",a[2][0]); // 7 g(a); printf("%d\n",a[2][0]); //  5}

以下代码可以用以下图示辅助理解:

参考:Kyle Loudon《 Mastering Algorithms with C》


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