C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么

发布时间:2022-04-21 13:38:45 作者:iii
来源:亿速云 阅读:159

这篇“C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么”文章的知识点大部分人都不太理解,所以小编给大家总结了以下内容,内容详细,步骤清晰,具有一定的借鉴价值,希望大家阅读完这篇文章能有所收获,下面我们一起来看看这篇“C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么”文章吧。

一、一种特殊的变量-指针

指针是C语言中的变量

  1. 因为是变量,所以用于保存具体值

  2. 特殊之处,指针保存的值是内存中的地址

  3. 内存地址是什么?

需要弄清楚的事实

内存示例

C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么

获取地址

下面看一个简单的例子:

#include<stdio.h>
int main()
{
    int var = 0;
    printf("var value = %d\n", var);
    printf("var address = %p\n", &var);
    return 0;
}

下面为输出结果:

C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么

注意事项

C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么

指针定义语法:

type *point;

例如:

int main()
{
    char* pChar;
    short* pShort;
    int* pInt;
    float* pFloat;
    double* pDouble;
    return 0;   
}

指针内存访问:

* pointer

即:sizeof(type*) == 4或 sizeof(type*) == 8

下面看一段代码,感受一下:

#include <stdio.h>
int main()
{
    int var = 0;
    int another = 0;
    int* pVar = NULL;
    printf("1. var = %d\n", var);
    printf("1. pVar = %p\n", pVar);
    pVar = &var;  // 使用指针保存变量的地址
    *pVar = 100;  // *pVar 等价于 var , var = 100;
    printf("2. var = %d\n", var);
    printf("2. pVar = %p\n", pVar);
    pVar = &another;  // 改变了 pVar 的指向,使得 pVar 保存 another 的地址
    *pVar = 1000;     // another = 1000;
    printf("3. another = %d\n", another);
    printf("3. pVar = %p\n", pVar);
    printf("4. add ==> %d\n", var + another + *pVar);   // 100 + 1000 + 1000  ==> 2100
    return 0;
}

下面为输出结果:

C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么

注意 NULL 地址为 00000000

小结

二、深入理解指针与地址

灵魂三问

初学指针的军规

注意:指针保存的地址必须是有效地址

下面看一段代码:

#include <stdio.h>
int main()
{
    int i = 10;
    float f = 10;
    int* pi = &f;    // WARNING
    float* pf = &f;  // OK
    printf("pi = %p, pf = %p\n", pi, pf);
    printf("*pi = %d, *pf = %f\n", *pi, *pf);
    pi = i;   // WARNING
    *pi = 110;  // OOPS
    printf("pi = %p, *pi = %d\n", pi, *pi);
    return 0;
}

下面为输出结果:

C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么

这个程序犯了两个错误:

1、将不同类型的指针相互赋值,虽然 int 类型的指针变量保存的地址是对的,但是其所保存的值是错的。

2、 将普通数值当作地址赋值给指针,这会导致严重的错误,不能正确输出

编写函数交换两个变量的值

看下面的代码:

#include <stdio.h>
void func(int* p)
{
    *p = 100;   // 修改内存中 4 字节的数据,即:修改一个整型变量的值
}
void swap(int* pa, int* pb)
{
    int t = 0;
    t = *pa;
    *pa = *pb;
    *pb = t;
}
int main()
{
    int var = 0;
    int a = 1, b = 2;
    printf("1. var = %d\n", var);
    func( &var );
    printf("2. var = %d\n", var);
    printf("3. a = %d, b = %d\n", a, b);
    swap(&a, &b);
    printf("4. a = %d, b = %d\n", a, b);
    return 0;
}

下面为输出结果:

C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么

小结论

可以利用指针从函数中“返回”多个值 (return只能返回一个值)!!

下面看一段代码:

#include <stdio.h>
int calculate(int n, long long* pa, long long* pm)
{
    int ret = 1;
    if( (1 <= n) && (n <= 20) )
    {
        int i = 0;
        *pa = 0;
        *pm = 1;
        for(i=1; i<=n; i++)
        {
            *pa = *pa + i;
            *pm = *pm * i;
        }
    }
    else
    {
        ret = 0;
    }
    return ret;
}
int main()
{
    long long ar = 0;
    long long mr = 0;
    if( calculate(5, &ar, &mr) )
        printf("ar = %lld, mr = %lld\n", ar, mr);
    return 0;
}

下面为输出结果:

C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么

这段代码中的子函数通过指针,计算了1加到5以及1乘到5的值,这就间接地通过指针从子函数“返回”多个值

小结

指针是变量,因此赋值时必须保证类型相同

指针变量保存的地址必须是有效地址

通过指针参数

三、指针与数组(上)

问题

一些事实

深入理解数组地址( int a[]= {1, 2, 3, 4, 5}; )

下面看一段代码:

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a[] = {1, 2, 3, 4, 0};
    int* p = a;  // a 的类型为 int*, &a[0] ==> int*
    int (*pa) [5] = &a;
    printf("%p, %p\n", p, a);
    p++;
    *p = 100;  // a[1] = 100;
    printf("%d, %d\n", *p, a[1]);
    printf("%p, %p\n", &a, a);
    p = pa;   // WARNING  !!!!
    p = a;
    while( *p )
    {
        printf("%d\n", *p);
        p++;
    }
    return 0;
}

下面为运行结果:

C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么

需要注意的是,p 和 pa不是一个指针类型,所以令 p = pa 这种做法是不正确的。

注意

四、指针与数组(下)

指针与数组的等价用法

假如:

int a[ ] = {1, 2,3, 4,5}

int* p = a;

则以下等价:

a[i] <--> *(a + i) <--> *(p + i) <--> p[i]

下面看一段代码,加深理解:

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int* p = a;
    int i = 0;
    // a[i] <==> *(a+i) <==> *(p+i) <==> p[i]
    for(i=0; i<5; i++)
    {
        printf("%d, %d\n", a[i], *(a + i));
    }
    printf("\n");
    for(i=0; i<5; i++)
    {
        printf("%d, %d\n", a[i], p[i]);
    }
    printf("\n");
    for(i=0; i<5; i++)
    {
        printf("%d, %d\n", p[i], *(p + i));
    }
    printf("\n");
    printf("a = %p, p = %p\n", a, p);
    printf("&a = %p, &p = %p\n", &a, &p);
    return 0;
}

下面为输出结果:

C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么

这里可以看到 a和 p的地址不同,因为它们是两个不同的指针变量。

字符串拾遗

指针移动组合拳:

int v = *p++;

解读:

指针访问操作符(*)和自增运算操作符(++) 优先级相同

所以,先从p指向的内存中取值,然后p进行移动

等价于:

int v = *p;

p++;

下面看一段代码,体会一下:

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a[] = {1, 2, 3};
    int* p = a;
    int v = *p++;
    char* s = NULL;
    printf("%p\n", "D.T.Software");
    printf("%p\n", "D.T.Software");
    printf("v = %d, *p = %d\n", v, *p);
    printf("First = %c\n", *"D.T.Software");
    s = "D.T.Software";
    while( *s ) printf("%c", *s++);
    printf("\n");
    return 0;
}

下面为输出结果:

C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么

因为D.T.Software 在全局数据区的起始地址一样,所以两次打印出来的地址一样。

小结

五、指针与函数

问题

深入函数之旅

函数申明类型
int sum(int n);int (int)
void swap(int* pa, int* pb)void (int*, int*)
void g(void);void (void)

函数的一些事实

函数指针( Type func (Type1 a,Type2 b))

函数指针参数

注意

函数指针只是单纯的保存函数的入口地址

因此

下面看一段代码,理解一下:

#include <stdio.h>
int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}
int mul(int a, int b)
{
    return a * b;
}
int calculate(int a[], int len, int(*cal)(int, int))
{
    int ret = a[0];
    int i = 0;
    for(i=1; i<len; i++)
    {
        ret = cal(ret, a[i]);
    }
    return ret;
}
int main()
{
    int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int (*pFunc) (int, int) = NULL;
    pFunc = add;
    printf("%d\n", pFunc(1, 2));
    printf("%d\n", (*pFunc)(3, 4));
    pFunc = &mul;
    printf("%d\n", pFunc(5, 6));
    printf("%d\n", (*pFunc)(7, 8));
    printf("1 + ... + 5 = %d\n", calculate(a, 5, add));
    printf("1 * ... * 5 = %d\n", calculate(a, 5, mul));
    return 0;
}

下面为输出结果:

C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么

这里注意,只有调用的时候,才能确定 calculate() 子函数中的 cal 是什么函数。

再论数组参数

函数的数组形参退化为指针!因此,不包含数组实参的长度信息。使用数组名调用时,传递的是0号元素的地址。

void func(int a[ ]) <--> void func(int* a)

<--> void func (int a[1])

<--> void func (int a[10)

<--> void func(int a[100)

下面看一段代码:

#include <stdio.h>
int demo(int arr[], int len)  // int demo(int* arr, int len)
{
    int ret = 0;
    int i = 0;
    printf("demo: sizeof(arr) = %d\n", sizeof(arr));
    while( i < len )
    {
        ret += *arr++;
        i++;
    }
    return ret;
}
int main()
{
    int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    // int v = *a++;
    printf("return value: %d\n", demo(a, 5));
    return 0;
}

下面为输出结果:

C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么

定义的形参arr[]可以进行 *arr++ 的操作,这就说明函数的数组形参退化为指针,因为数组不可以进行 ++ 的运算。

小结

六、指针与堆空间

再论内存空间

内存区域不同,用途不同

堆空间的本质

问题

预备知识-- void*

void* 总结

下面看一段代码:

#include <stdio.h>
int main()
{
    char c = 0;
    int i = 0;
    float f = 2.0f;
    double d = 3.0;
    void* p = NULL;
    double* pd = NULL;
    int* pi = NULL;
    /* void* 指针可以保存任意类型的地址 */
    p = &c;
    p = &i;
    p = &f;
    p = &d;
    printf("%p\n", p);
    // void* 类型的指针无法访问内存中的数据
    // printf("%f\n", *p);
    /* void* 类型的变量可以直接合法的赋值给其他具体数据类型的指针变量 */
    pd = p;
    pi = p;
    // void* 是例外,其他指针类型的变量不能相互赋值
    // pd = pi;
    return 0;
}

下面为输出结果:

C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么

注意几个问题:

1.void* 指针可以保存任意类型的地址

2.void* 类型的指针无法访问内存中的数据

3.void* 类型的变量可以直接合法的赋值给其他具体数据类型的指针变量

4.void* 是例外,其他指针类型的变量不能相互赋值

堆空间的使用

堆空间的使用原则

下面看一段代码感受一下:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int* p = malloc(4); // 从堆空间申请 4 个字节当作 int 类型的变量使用
    if( p != NULL )  // 如果申请失败 p 为 0 ,即:空值
    {
        *p = 100;
        printf("%d\n", *p);
        free(p);
    }
    p = malloc(4 * sizeof(int));
    if( p != NULL )
    {
        int i = 0;
        for(i=0; i<4; i++)
        {
            p[i] = i * 10;
        }
        for(i=0; i<4; i++)
        {
            printf("%d\n", p[i]);
        }
        free(p);
    }
    return 0;
}

下面为输出结果:

C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么

小结

七、指针专题经典问题剖析

多级指针

如:

Type v;
Type *pv = &v;
Type** ppv = &pv;
type*** pppv = &ppv;

下面看一段代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int a = 0;
    int b = 1;
    int* p = &a;
    int** pp = &p;
    **pp = 2;   // a = 2;
    *pp = &b;   // p = &b;
    *p = 3;     // b = 3;
    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);
    return 0;
}

下面为输出结果:

C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么

*pp 就是取 pp 里面的内容,而 pp 里面存的内容是 p 的地址,所以 *pp 就相当于p 的内容,而 p 的内容就是 a 的地址,所以说 **p 就相当于 a,**p = 2 也就是把 2 赋值给 a,*pp = &b 即为 p = &b,所以 *p = 3,就是把 3 赋值给 b。

下面再看一段代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int getDouble(double** pp, unsigned n)
{
    int ret = 0;
    double* pd = malloc(sizeof(double) * n);
    if( pd != NULL )
    {
        printf("pd = %p\n", pd);
        *pp = pd;
        ret = 1;
    }
    return ret;
}
int main()
{
    double* p = NULL;
    if( getDouble(&p, 5) )
    {
        printf("p = %p\n", p);
        free(p);
    }
    return 0;
}

下面为输出结果:

C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么

这里特别注意:函数外的一个一级指针指向了这里申请的堆空间

再论二维数组

二维数组的本质是一维数组 ,即:数组中的元素是一维数组!!

因此:

int a[2][2];

a 就是 &a[0]

a[0] 的类型是 int[2]

可知 a 的类型是 int (*)[2]

下面看一段代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int b[2][2] = {{1, 2}, {3, 4}};
    int (*pnb) [2] = b;  // b 的类型是 int(*)[2]
    *pnb[1] = 30;
    printf("b[0][0] = %d\n", b[0][0]);
    printf("b[0][1] = %d\n", b[0][1]);
    printf("b[1][0] = %d\n", b[1][0]);
    printf("b[1][1] = %d\n", b[1][1]);
    return 0;
}

下面为输出结果:

C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么

pnb[0]是[1,2],pnb[1]经过赋值后是[30,4],所以*(pnb[1])就是取该数组所代表的第0个元素,也就是30。

下面再看一个代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int* func()
{
    int var = 100;
    return &var;
}
int main()
{
    int* p = func();  // OOPS!!!!
                      // p 指向了不合法的地址,这个地址处没有变量存在
                      // p 是一个野指针,保存不合法地址的指针都是野指针
    printf("*p = %d\n", *p);
    *p = 200;   // 改变 func 函数中局部变量 var 的值,是不是非常奇怪???
    printf("*p = %d\n", *p);
    return 0;
}

这段代码是有问题的, func() 函数执行后, var 这个变量就会被销毁,所以 p 指向了一个不合法的地址。

以上就是关于“C语言指针、地址和数组函数堆空间的关系是什么”这篇文章的内容,相信大家都有了一定的了解,希望小编分享的内容对大家有帮助,若想了解更多相关的知识内容,请关注亿速云行业资讯频道。

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