C 指针

学习 C 语言的指针既简单又有趣。通过指针，可以简化一些 C 编程任务的执行，还有一些任务，如动态内存分配，没有指针是无法执行的。所以，想要成为一名优秀的 C 程序员，学习指针是很有必要的。
正如您所知道的，每一个变量都有一个内存位置，每一个内存位置都定义了可使用连字号（&）运算符访问的地址，它表示了在内存中的一个地址。请看下面的实例，它将输出定义的变量地址：

#include <stdio.h>int main (){   int  var1;   char var2[10];   printf("var1 变量的地址： %p\n", &var1  );   printf("var2 变量的地址： %p\n", &var2  );   return 0;}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

var1 变量的地址： 0x7fff5cc109d4var2 变量的地址： 0x7fff5cc109de

通过上面的实例，我们了解了什么是内存地址以及如何访问它。接下来让我们看看什么是指针。

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什么是指针？

指针是一个变量，其值为另一个变量的地址，即，内存位置的直接地址。就像其他变量或常量一样，您必须在使用指针存储其他变量地址之前，对其进行声明。指针变量声明的一般形式为：

type *var-name;

在这里，type 是指针的基类型，它必须是一个有效的 C 数据类型，var-name 是指针变量的名称。用来声明指针的星号 * 与乘法中使用的星号是相同的。但是，在这个语句中，星号是用来指定一个变量是指针。以下是有效的指针声明：

int    *ip;    /* 一个整型的指针 */double *dp;    /* 一个 double 型的指针 */float  *fp;    /* 一个浮点型的指针 */char   *ch;     /* 一个字符型的指针 */

所有指针的值的实际数据类型，不管是整型、浮点型、字符型，还是其他的数据类型，都是一样的，都是一个代表内存地址的长的十六进制数。不同数据类型的指针之间唯一的不同是，指针所指向的变量或常量的数据类型不同。

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如何使用指针？

使用指针时会频繁进行以下几个操作：定义一个指针变量、把变量地址赋值给指针、访问指针变量中可用地址的值。这些是通过使用一元运算符 * 来返回位于操作数所指定地址的变量的值。下面的实例涉及到了这些操作：

#include <stdio.h>int main (){   int  var = 20;   /* 实际变量的声明 */   int  *ip;        /* 指针变量的声明 */   ip = &var;  /* 在指针变量中存储 var 的地址 */   printf("Address of var variable: %p\n", &var  );   /* 在指针变量中存储的地址 */   printf("Address stored in ip variable: %p\n", ip );   /* 使用指针访问值 */   printf("Value of *ip variable: %d\n", *ip );   return 0;}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Address of var variable: bffd8b3cAddress stored in ip variable: bffd8b3cValue of *ip variable: 20

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C 中的 NULL 指针

在变量声明的时候，如果没有确切的地址可以赋值，为指针变量赋一个 NULL 值是一个良好的编程习惯。赋为 NULL 值的指针被称为空指针。
NULL 指针是一个定义在标准库中的值为零的常量。请看下面的程序：

#include <stdio.h>int main (){   int  *ptr = NULL;   printf("ptr 的值是 %p\n", ptr  );   return 0;}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

ptr 的值是 0

在大多数的操作系统上，程序不允许访问地址为 0 的内存，因为该内存是操作系统保留的。然而，内存地址 0 有特别重要的意义，它表明该指针不指向一个可访问的内存位置。但按照惯例，如果指针包含空值（零值），则假定它不指向任何东西。
如需检查一个空指针，您可以使用 if 语句，如下所示：

if(ptr)     /* 如果 p 非空，则完成 */if(!ptr)    /* 如果 p 为空，则完成 */

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C 指针详解

在 C 中，有很多指针相关的概念，这些概念都很简单，但是都很重要。下面列出了 C 程序员必须清楚的一些与指针相关的重要概念：

概念 描述 指针的算术运算 可以对指针进行四种算术运算：++、–、+、- 指针数组 可以定义用来存储指针的数组。 指向指针的指针 C 允许指向指针的指针。 传递指针给函数 通过引用或地址传递参数，使传递的参数在调用函数中被改变。 从函数返回指针 C 允许函数返回指针到局部变量、静态变量和动态内存分配。

C 指针的算术运算

C 指针是一个用数值表示的地址。因此，您可以对指针执行算术运算。可以对指针进行四种算术运算：++、–、+、-。
假设 ptr 是一个指向地址 1000 的整型指针，是一个 32 位的整数，让我们对该指针执行下列的算术运算：

ptr++

在执行完上述的运算之后，ptr 将指向位置 1004，因为 ptr 每增加一次，它都将指向下一个整数位置，即当前位置往后移 4 个字节。这个运算会在不影响内存位置中实际值的情况下，移动指针到下一个内存位置。如果 ptr 指向一个地址为 1000 的字符，上面的运算会导致指针指向位置 1001，因为下一个字符位置是在 1001。

递增一个指针

我们喜欢在程序中使用指针代替数组，因为变量指针可以递增，而数组不能递增，因为数组是一个常量指针。下面的程序递增变量指针，以便顺序访问数组中的每一个元素：

#include <stdio.h>const int MAX = 3;int main (){   int  var[] = {10, 100, 200};   int  i, *ptr;   /* 指针中的数组地址 */   ptr = var;   for ( i = 0; i < MAX; i++)   {      printf("存储地址：var[%d] = %x\n", i, ptr );      printf("存储值：var[%d] = %d\n", i, *ptr );      /* 移动到下一个位置 */      ptr++;   }   return 0;}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

存储地址：var[0] = bf882b30存储值：var[0] = 10存储地址：of var[1] = bf882b34存储值： var[1] = 100存储地址：of var[2] = bf882b38存储值：var[2] = 200

递减一个指针

同样地，对指针进行递减运算，即把值减去其数据类型的字节数，如下所示：

#include <stdio.h>const int MAX = 3;int main (){   int  var[] = {10, 100, 200};   int  i, *ptr;   /* 指针中最后一个元素的地址 */   ptr = &var[MAX-1];   for ( i = MAX; i > 0; i--)   {      printf("存储地址：var[%d] = %x\n", i-1, ptr );      printf("存储值：var[%d] = %d\n", i-1, *ptr );      /* 移动到下一个位置 */      ptr--;   }   return 0;}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

存储地址：var[2] = 518a0ae4存储值：var[2] = 200存储地址：var[1] = 518a0ae0存储值：var[1] = 100存储地址：var[0] = 518a0adc存储值：var[0] = 10

指针的比较

指针可以用关系运算符进行比较，如 ==、< 和 >。如果 p1 和 p2 指向两个相关的变量，比如同一个数组中的不同元素，则可对 p1 和 p2 进行大小比较。
下面的程序修改了上面的实例，只要变量指针所指向的地址小于或等于数组的最后一个元素的地址 &var[MAX - 1]，则把变量指针进行递增：

#include <stdio.h>const int MAX = 3;int main (){   int  var[] = {10, 100, 200};   int  i, *ptr;   /* 指针中第一个元素的地址 */   ptr = var;   i = 0;   while ( ptr <= &var[MAX - 1] )   {      printf("Address of var[%d] = %x\n", i, ptr );      printf("Value of var[%d] = %d\n", i, *ptr );      /* 指向上一个位置 */      ptr++;      i++;   }   return 0;}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Address of var[0] = bfdbcb20Value of var[0] = 10Address of var[1] = bfdbcb24Value of var[1] = 100Address of var[2] = bfdbcb28Value of var[2] = 200

C 指针数组

在我们讲解指针数组的概念之前，先让我们来看一个实例，它用到了一个由 3 个整数组成的数组：

#include <stdio.h>const int MAX = 3;int main (){   int  var[] = {10, 100, 200};   int i;   for (i = 0; i < MAX; i++)   {      printf("Value of var[%d] = %d\n", i, var[i] );   }   return 0;}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Value of var[0] = 10Value of var[1] = 100Value of var[2] = 200

可能有一种情况，我们想要让数组存储指向 int 或 char 或其他数据类型的指针。下面是一个指向整数的指针数组的声明：

int *ptr[MAX];

在这里，把 ptr 声明为一个数组，由 MAX 个整数指针组成。因此，ptr 中的每个元素，都是一个指向 int 值的指针。下面的实例用到了三个整数，它们将存储在一个指针数组中，如下所示：

#include <stdio.h>const int MAX = 3;int main (){   int  var[] = {10, 100, 200};   int i, *ptr[MAX];   for ( i = 0; i < MAX; i++)   {      ptr[i] = &var[i]; /* 赋值为整数的地址 */   }   for ( i = 0; i < MAX; i++)   {      printf("Value of var[%d] = %d\n", i, *ptr[i] );   }   return 0;}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Value of var[0] = 10Value of var[1] = 100Value of var[2] = 200

您也可以用一个指向字符的指针数组来存储一个字符串列表，如下：

#include <stdio.h>const int MAX = 4;int main (){   char *names[] = {                   "Zara Ali",                   "Hina Ali",                   "Nuha Ali",                   "Sara Ali",   };   int i = 0;   for ( i = 0; i < MAX; i++)   {      printf("Value of names[%d] = %s\n", i, names[i] );   }   return 0;}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Value of names[0] = Zara AliValue of names[1] = Hina AliValue of names[2] = Nuha AliValue of names[3] = Sara Ali

C 指向指针的指针

指向指针的指针是一种多级间接寻址的形式，或者说是一个指针链。通常，一个指针包含一个变量的地址。当我们定义一个指向指针的指针时，第一个指针包含了第二个指针的地址，第二个指针指向包含实际值的位置。

一个指向指针的指针变量必须如下声明，即在变量名前放置两个星号。例如，下面声明了一个指向 int 类型指针的指针：

int **var;

当一个目标值被一个指针间接指向到另一个指针时，访问这个值需要使用两个星号运算符，如下面实例所示：

#include <stdio.h>int main (){   int  var;   int  *ptr;   int  **pptr;   var = 3000;   /* 获取 var 的地址 */   ptr = &var;   /* 使用运算符 & 获取 ptr 的地址 */   pptr = &ptr;   /* 使用 pptr 获取值 */   printf("Value of var = %d\n", var );   printf("Value available at *ptr = %d\n", *ptr );   printf("Value available at **pptr = %d\n", **pptr);   return 0;}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Value of var = 3000Value available at *ptr = 3000Value available at **pptr = 3000

C 从函数返回指针

在上一章中，我们已经了解了 C 语言中如何从函数返回数组，类似地，C 允许您从函数返回指针。为了做到这点，您必须声明一个返回指针的函数，如下所示：

int * myFunction(){...}

另外，C 不支持在函数外返回局部变量的地址，除非定义局部变量为 static 变量。
现在，让我们来看下面的函数，它会生成 10 个随机数，并使用表示指针的数组名（即第一个数组元素的地址）来返回它们，具体如下：

#include <stdio.h>#include <time.h>#include <stdlib.h> /* 要生成和返回随机数的函数 */int * getRandom( ){   static int  r[10];   int i;   /* 设置种子 */   srand( (unsigned)time( NULL ) );   for ( i = 0; i < 10; ++i)   {      r[i] = rand();      printf("%d\n", r[i] );   }   return r;}/* 要调用上面定义函数的主函数 */int main (){   /* 一个指向整数的指针 */   int *p;   int i;   p = getRandom();   for ( i = 0; i < 10; i++ )   {       printf("*(p + [%d]) : %d\n", i, *(p + i) );   }   return 0;}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

15231980531187214107110830097843049495914213012769309710841232504841069321401604461820149169022*(p + [0]) : 1523198053*(p + [1]) : 1187214107*(p + [2]) : 1108300978*(p + [3]) : 430494959*(p + [4]) : 1421301276*(p + [5]) : 930971084*(p + [6]) : 123250484*(p + [7]) : 106932140*(p + [8]) : 1604461820*(p + [9]) : 149169022