C语言 深入理解指针

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前言

指针的重要概念

剖析 

题目一

题目二

题目三

题目四

题目五

题目六

题目七

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题目八

**++cpp 

*--*++cpp + 3 

*cpp[-2] + 3 

cpp[-1][-1] + 1 


 

前言

简单来说,指针是一个变量,其值为另一个变量的地址。通过指针,我们可以直接访问、修改其他变量的值,并且可以动态地进行内存管理和数据操作。

指针的重要概念

  1. 指针变量
    指针变量是用来存储内存地址的变量。通过指针,我们可以直接访问和操纵其他变量所在的内存地址。

  2. 内存地址
    在计算机中,每个变量都存储在内存中的某个位置,每个位置都有一个唯一的地址。指针存储的就是这个地址。

  3. 指针的声明和使用
    在C和C++等语言中,指针的声明使用*来表示。例如,int *ptr; 表示声明了一个指向整数的指针变量。指针的使用一般包括取地址操作&和解引用操作*。取地址操作用于获取变量的地址,解引用操作用于访问指针所指向的地址中存储的值。

  4. 指针和数组
    数组名本身就是数组第一个元素的地址。因此,指针和数组紧密相关,可以通过指针来遍历数组。此外,可以通过指针进行数组元素的动态分配和释放。

  5. 指针和函数
    函数参数可以是指针,通过指针参数,可以实现对函数外部变量的修改,或者动态传递数据。另外,可以通过指针返回动态分配的内存。

  6. 指针和动态内存分配
    通过指针,我们可以使用 malloc()calloc() 和 realloc() 等函数在堆上动态分配内存。同时,需要负责及时释放动态分配的内存,以防止内存泄漏。

  7. 指针和指针算术
    指针的值是内存地址,因此可以进行指针加法和指针减法。这在涉及数组、字符串和内存操作时非常有用。

  8. 指针的安全性
    使用指针需要特别注意指针的安全性,比如空指针、野指针、指针溢出等问题都可能导致程序崩溃或不可预测的行为。

剖析 

题目一

&a取的是整个数组的地址,他的类型是int(*)[5],权限是20个字节,强制类型转换为 int*后,它的权限变为了4个字节即一个整形。不强制类型转换,ptr操作时也只会访问4个字节,取决于自己的指针类型,而不取决于所赋给自己的类型,但是会报警告

    int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int *ptr = (int *)(&a + 1);
    printf("%d,%d\n", *(a + 1), *(ptr - 1)); // 2 5

题目二

    struct Test
    {
        int Num;
        char *pcName;
        short sDate;
        char cha[2];
        short sBa[4];
    } *p = (struct Test *)0x100000;
    // 假设p 的值为0x100000。 如下表表达式的值分别为多少?
    // 已知,结构体Test类型的变量大小是20个字节

    /* 0x100000 加上20字节后--> 0x100014 */
    printf("%p\n", p + 0x1);
    /* 1048,576 +1 --> 1028,577 */
    printf("%p\n", (unsigned long)p + 0x1);
    /* 0x100000 + 4 --> 0x100004 */
    printf("%p\n", (unsigned int *)p + 0x1);

题目三

    int a[4] = {1, 2, 3, 4};
    int *ptr1 = (int *)(&a + 1);
    int *ptr2 = (int *)((int)a + 1);
    printf("%x,%x\n", ptr1[-1], *ptr2); // 4 2000000

题目四

初始化二维数组a时,用的是(),并不是{},这里是逗号表达式,最右边为准,因此实际初始化的a是 a[3][2] = {1, 3, 5, 0, 0, 0}

a[0]是第一行的数组名,表示首元素的地址,即p == a[0][0]的地址


    int a[3][2] = {(0, 1), (2, 3), (4, 5)}; 
    int *p;
    p = a[0];            
    printf("%d\n", p[0]); // 1   p[0] == *(arr + 0)

题目五

%d形式输出 &p[4][2] - &a[4][2]

int(*p)[4] ——> p是一个指向有4个整形的数组的指针

p = a;

        p的类型是 int (*) [4]

        a的类型是 int (*) [5]

        等号两边类型不相同,编译器会报警告,有下

        a一次访问5个整形,p按照自己的权限进行访问,+1一次访问4个整形

则 p[4][2] ——> * ( * ( p + 4 ) + 2 ) 取地址最终指向 第4行第3列的地址 (蓝色位置)

则 a[4][2] 再取地址最终指向 第5行第2列的地址(红色位置)

两个地址相减 得到的是两个指针之间的元素个数

再有地址由低到高,低地址减去高地址,得到负数

最终&d形式输出 &p[4][2] - &a[4][2] = -4

%p形式输出 &p[4][2] - &a[4][2]

10000000000000000000000000000100 -4的源码

111111111111111111111111111111111011 -4的反码

111111111111111111111111111111111100 -4的补码

再有 %p打印会把补码看作为地址

FF FF FF FC                                           -4的补码作为地址输出

    int a[5][5];
    int(*p)[4];
    p = a;
    printf("%p,%d\n", &p[4][2] - &a[4][2], &p[4][2] - &a[4][2]); // fffffffffffffffc -4

题目六

    int aa[2][5] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
    int *ptr1 = (int *)(&aa + 1);              // 跳过整个aa数组
    int *ptr2 = (int *)(*(aa + 1));            // 得到第二行的数组名
    printf("%d,%d", *(ptr1 - 1), *(ptr2 - 1)); // 10 5

题目七

char **pa = a 

        将指针数组 a 的首元素的地址赋值给了指针 pa。

        由于数组的元素是指针类型,因此需要使用指向指针的指针 char ** 类型来接收首元素的地址。

        就比如 int a = 1; int *p = &a; p指针指向a的地址,所指的是int类型,那么就需要int修饰p,*代表p是个指针

pa++

        pa++ 将指针 pa 自增,指向了指针数组的下一个元素的地址。因此,pa 指针现在指向了数组 a 的第二个元素地址的地址。 

%s 格式符,它会根据指针指向的地址找到对应的字符串,并将该字符串打印出来。 

    char *a[] = {"work", "at", "alibaba"};
    char **pa = a;
    pa++;
    printf("%s\n", *pa); // at

题目八

char **cp[] = {c + 3, c + 2, c + 1, c};

       cp 是一个二级指针数组。如下,cp 的类型是 char **cp[],这表示它是一个指针的指针数组。每个 cp 数组的元素都是一个 char ** 类型的指针(也就是二级指针)。这意味着每个元素本身是一个指向指针的指针。在这种情况下,每个元素存储了 c 数组中对应字符串指针的地址。

char ***cpp = cp;

        cpp指针变量存放cp二级指针首元素的地址,而首元素 c+3 的地址,所以cpp是c+3的指针的指针cpp 存放的是 cp 的地址。而 cp 本身是一个指向指针的指针数组的首元素的地址。

在代码片段中,cp 的首元素是 c + 3 的地址,因此可以说 cpp 存放着 c + 3 的地址。

**++cpp 

*--*++cpp + 3 

*cpp[-2] + 3 

 

cpp[-1][-1] + 1 

    char *c[] = {"ENTER", "NEW", "POINT", "FIRST"};
    char **cp[] = {c + 3, c + 2, c + 1, c};
    char ***cpp = cp;
    printf("%s\n", **++cpp);         // POINT
    printf("%s\n", *--*++cpp + 3);   // ER *的优先级大于+ ++的优先级大于*
    printf("%s\n", *cpp[-2] + 3);    // ST cpp[-2] ——> *(cpp - 2) 最终——> *(*(cpp - 2)) + 3
    printf("%s\n", cpp[-1][-1] + 1); // EW *(*(cpp - 1) - 1) + 3

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