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C基础9(指针,指针运算,二级指针,函数指针)知识点详述

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什么是指针:

指针是一种数据类型,使用它可以用来定义指针变量,指针变量中存储的其实是整数,这种整数代表了内存的编号。
为什么要使用指针:
1、函数之间相独立,但有些时候需要共享变量。
    传参是值传递
    全局变量容易命名冲突
    使用数组还需要传递长度
    命名空间是独立的,但地址空间是同一个,所有指针可以解决这个问题。
2、由于函数之间传参是值传递(内存拷贝),对于字节数比较多的变量,值传递效率较低,如果传递变量的地址只需要传递4|8字节。

3、堆内存无法取名字,它不能像data、bss、stack让变量名与内存建立联系,只能使用指针记录堆内存的地址来使用堆内存。
如何使用指针:
定义:类型* 变量名_p;
    1、指针变量与普通变量的用法有很大区别,建议在取名以p结尾加心区分。
    2、指针变量与普通变量一样默认值是随机的,一般初始为 NULL。
    3、指针的类型决定了它可以访问多少个字节。
    4、一个*只能定义一个指针变量。
        int* p1,p2,p3; // 只有p1 是指针变量,p2,p3都是int类型变量
        int *p1,*p2,*p3; // p1 p2 p3都是指针变量
赋值:变量名_p = 地址;
    指向栈内存:
        int* p = #
    指向堆内存:
        int* p = malloc(4);
解引用:*p
    空指针变量中记录的内存编号去访问内存,该过程可能产生段错误,原因是里面存储的内存编号是非法的。
    注意:访问的字节数由指针变量的类型决定。

练习1、实现一个变量交换函数,调用它对一个数组进行排序。
    void swap(int* p1,int* p2);
    
练习2、实现个函数计算两个整数的最大公约数,和最小公倍数,最大公约数用return返回,最小公倍数使用指针处理。
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    3 6 6
使用指针要注意的问题:
空指针:值为NULL的指针变量叫空指针,如果进行解引用就会产生段错误。
    NULL也是一种错误标志,如果一个函数返回值是指针类型,当函数执行出错返回值就是NULL。
    如何避免空指针带来的段错误:使用来历不明的指针前做一判断。
        1、当函数的参数是指针,别人传给你的就有可能是空指针。
        2、从函数获取的返回值也可能是空指针。
        if(NULL == p)
    注意:NULL在绝大多数系统中是0,在个别系统中是1。

野指针:指向不确定的内存空间。
    解引用野指针的后果:
        1、段错误
        2、脏数据
        3、一切正常
    野指针比空指针的危害更严重,因它无法判断出来,而且可能是隐藏型的错误短时间内不暴露出来。
    所有的野指针都是程序员自己制造出来的,如何避免产生野指针:
        1、定义指针变量时一定初始化。
        2、函数不返回栈内存的地址。
        3、指针指向的内存释放后,指针变量要及时置空。

指针的运算:

指针变量中存储的是整数,理论上整型数据可以使用的运算符它都可以用,但大多数运算都无意义的。
指针+n <=> 宽度*n+指针  前面n个元素
指针-n <=> 指针-宽度*n  后退n个元素
指针-指针 <=> (指针-指针)/宽度 计算出两个指针之间相隔多少个元素

const与指针:

const int* p; 指针所指向的内存不可修改。
    当我们为了提高传参的效率而使用指针时,传参的效率高了,但变量也有被修改的风险,这种写法可以保护指针所指向的内存。
int const *p; 同上
int * const p; 指针变量不可被修改
const int* const p; 指针变量和指针所指向的内存都不可修改。
int const * const p; 同上

指针数组与数组指针:

指针数组:就是由指针组成的数组,它的成员是指针变量。
    类型* arr[长度];
数组指针:专门指针数组的指针。
    类型 (*arr)[长度];

指针与数组名:

数组名是一种特殊的指针,它是常量,不能修改它的值,它与数组的内存是映射关系。
    数组名 == &数组名

指针变量有自己的存储空间,如果它存储是数组的首地址,指针可以当数组使用,数组名也可以当指针使用。
    数组名[i] == *(数组名+1)

数组作为函数的参数时入脱变成了指针,所以长度丢失。

二级指针:

二级指针就是指向指针的指针,里面存储的是指针变量的地址。
定义:类型** 变量名_pp;
赋值:变量名_pp = &指针;
解引用:
    *变量名_pp <=> 指针
    **变量名_pp <=> *指针

函数指针:

函数名就个地址(整数),它代表函数在代码段中所处的位置。

函数指针就是指向函数的指针,它里面存储是函数在代码段中所处位置(函数名);

typedef 返回值 (*函数指针)(类型1 参数名1,类型2 参数名2...);
函数指针 fp;

使用了回调模式的库函数:
// 快速排序
void qsort(void *base, size_t nmemb, size_t size,
              int(*compar)(const void *, const void *));

// 二分查找
void *bsearch(const void *key, const void *base,
                 size_t nmemb, size_t size,
                 int (*compar)(const void *, const void *));

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