指针基础

袁可佳 · 2025-6-4 19:02:38

指针

指针

指针是计算机编程中一个重要的概念，它是一种特殊的数据类型，用于存储变量的内存地址。简单来说，指针指向了一个变量在计算机内存中的存储位置。
每个变量在内存中都有一个地址，在编程中，通过定义指针变量，我们可以存储一个变量的地址，这就使得我们可以通过间接的方式操作和修改变量，而不需要访问原始的变量名。

指针的定义和使用

指针也是一种数据类型，指针变量也是一种变量，指针变量指向谁，就把谁的地址赋值给指针变量。
首先，要声明一个指针变量，需要使用星号"*"来表示该变量是一个指针。

// 关于 * 的位置没有要求，根据个人喜好书写即可
int *ptr;
int* ptr;
int * ptr;
int*ptr;

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要将指针指向一个变量的内存地址，需要使用取地址符号"&"

int num = 10;
ptr = &num; // 将ptr指向num的内存地址

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要访问指针指向的变量的值，需要使用星号"*"来解引用指针。解引用操作符告诉编译器去访问指针所指向的内存地址，并获取那个地址处存储的值。
还可以通过指针来修改变量的值。通过解引用指针并使用赋值操作符，可以将新的值存储到指针指向的内存地址处。

printf("%d", *ptr); // 输出指针所指向的变量的值
*ptr = 20; // 将指针所指向的变量的值修改为20

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测试程序

#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 9;
char b = 97;
printf("%p, %p\n", &a, &b); //打印a, b的地址
// int *代表是一种数据类型，int*指针类型，p才是变量名
// 定义了一个指针类型的变量，可以指向一个int类型变量的地址
int* p;
//将a的地址赋值给变量p，p也是一个变量，值是一个内存地址编号
p = &a;
printf("*p:%d, p:%p\n", *p, p);//p指向了a的地址，*p就是a的值
char* p1 = &b;
printf("*p1:%c, p1:%p\n", *p1, p1);//*p1指向了b的地址，*p1就是b的值
return 0;
}

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输出结果如下：

0x7ffdf9863194, 0x7ffdf9863193
*p:9, p:0x7ffdf9863194
*p1:a, p1:0x7ffdf9863193

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指针大小

指针是一个变量，它存储了内存地址的值。指针的大小指的是指针变量指向的存储地址的大小。在32位平台，所有的指针（地址）都是32位(4字节)。在64位平台，所有的指针（地址）都是64位(8字节)。

#include <stdio.h>
int main()
{
int* p1;
int** p2;
char* p3;
char** p4;
printf("sizeof(p1) = %zd\n", sizeof(p1));
printf("sizeof(p2) = %zd\n", sizeof(p2));
printf("sizeof(p3) = %zd\n", sizeof(p3));
printf("sizeof(p4) = %zd\n", sizeof(p4));
printf("sizeof(double *) = %zd\n", sizeof(double*));
return 0;
}
/*本地设备现在一般都是64位平台，所以说出结果
sizeof(p1) = 8
sizeof(p2) = 8
sizeof(p3) = 8
sizeof(p4) = 8
sizeof(double *) = 8
*/

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野指针

指针变量也是变量，是变量就可以任意赋值，不要越界即可。但是，任意数值赋值给指针变量没有意义，因为这样的指针就成了野指针，此指针指向的区域是未知(操作系统不允许操作此指针指向的内存区域)。所以，野指针不会直接引发错误，操作野指针指向的内存区域才会出问题。
造成野指针的原因：

指针未初始化
指针越界
指针指向的空间被释放

规避野指针的方法:

指针初始化
避免指针越界
指针指向空间释放及时置NULL
避免返回局部变量的地址
指针使用之前检查有效性

空指针

空指针，就是值为 0 的指针。（任何程序数据都不会存储在地址为 0 的内存块中，它是被操作系统预留的内存块。）

int *p = 0;
int *p = NULL;

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NULL是一个值为0的宏常量

#define NULL ((void *)0)

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万能指针void*

void* 是一个特殊的指针类型，用来表示一个指向未知类型的指针。它可以存储任何类型的地址，但无法直接解引用或操作其指向的数据。
它可以用于在没有明确类型信息的情况下表示指针。例如，当你需要在函数中传递一个指针，但不确定指针所指向的数据类型时，可以使用 void* 作为参数类型。
使用 void* 类型时，需要注意的是，在使用 void* 指针进行操作之前，必须将其转换为适当的指针类型，以便进行正确的解引用和操作。这是因为 void* 指针在不确定指向的具体类型时无法进行类型推断。

#include <stdio.h>
int main()
{
void* p = NULL;
int a = 10;
// 指向变量时，最好转换为void *
p = (void*)&a;
//使用指针变量指向的内存时，转换为int *
*((int*)p) = 11;
//*p = 11; //这里会编译错误 error: invalid use of void expression
printf("a = %d\n", a);
return 0;
}

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const与指针

在定义指针的时候可以添加const关键字，根据const关键字的位置可以用其修饰指针本身也可以用来修饰指针指向的值。
常量指针

常量指针：const 关键字在 * 左边，常量指针的本质是指针，表示指针所指向的地址可变，但是地址中的数据不能被修改

const int* ptr; // ptr 是一个指向 int 类型常量的指针
int const *ptr; // 等价于 const int* ptr;

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这里的const是用于修饰*p的，意味着*p是常量，而不是p本身。因此，下面的操作是允许的：

int a = 10;
int b = 20;
const int *p = &a; // p是一个指向整型常量的指针，初始化指向a
p = &b; // p改变了指向，现在指向b，这是允许的

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以下操作是不允许的：

*p = 30; // 错误：不能通过p修改它所指向的数据

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指针常量

const 关键字在 * 右边，表示指针指向的地址不能被修改，但是地址中的值可以被修改。

int a = 10;
int *const p = &a; // p是一个指针常量，初始化指向a

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在上面的声明中，const关键字修饰的是p，而不是*p，这表明指针p的地址是一个常量，不能改变。

*p = 20; // 允许：通过指针p修改它所指向的数据a的值

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以下操作不允许：

p = &b; // 错误：p是一个指针常量，不能改变其指向

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常量指针指向常量数据

当我们在C或C++中使用一个常量指针指向常量数据时，这意味着指针本身和它所指向的数据都不能被修改。这种用法通常用于保护数据不被意外修改，确保数据的完整性。比如：

const int* const p = &a;

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以下操作都是不允许的:

*p = 10; // 错误：不能通过p修改它所指向的数据
p = &b; // 错误：不能改变p的指向

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测试程序

#include <stdio.h>
int main()
{
// 常量指针
int value1 = 100;
int value2 = 200;
const int* ptr = &value1; // 初始化
ptr = &value2; // ok, 可以修改指针指向的内存地址
//*ptr = 300; // error, 不能修改指针指向的地址中的值
// 指针常量
int value = 10;
int* const ptr1 = &value; // 初始化
*ptr1 = 20; // ok, 可以修改指针指向的地址中的值
//ptr1 = &value1; // error, 不能修改指针指向的内存地址
// 指向常量的指针常量
const int* const ptr2 = &value2;
//*ptr2 = 99; // error, 不能修改指针指向的地址中的值
//ptr2 = &value; // error, 不能修改指针指向的内存地址
return 0;
}

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引用

C语言之指针篇【超详细讲解，带你层层深入理解指针】_c语言指针-CSDN博客
内存和指针 | 爱编程的大丙
C++学习day--16 野指针和空指针-CSDN博客
C/C++学习-常量指针&指针常量_常量指针和指针常量-CSDN博客

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