C语言中的指针定义

2025年3月17日 | 阅读 7 分钟

什么是指针？

指针是C语言中一种特殊的变量，用于存储另一个变量的地址。指针可以是任何数据类型，如int、float、char、string、array或function。在C语言中，指针用星号(*)表示。指针的大小取决于架构。例如，对于32位机器，指针的大小为4字节；对于64位机器，指针的大小为8字节。

C语言指针的特点

指针用于节省计算机内存。
它提供内存地址的直接访问，从而节省时间。
指针与数据结构一起使用，例如链表。
使用指针进行内存的动态分配和释放。

C语言中声明指针的语法

数据类型 * 变量名;

int  * ptr; // here a pointer is created with name ptr and data type as int.
char * ptr; // a pointer is created with name ptr and data type as char.

指针数组

C语言中的指针数组是多个指针的集合，表示如下：

数据类型 * 变量名[大小];

int * ptr[5]; // array of pointers with name ptr is created having size 5 and data type as int.
char * ptr[10]; array of pointers with name ptr is created having size 10 and data type as char.

在C语言中，数组和指针是相关的，因为数组名像一个指针常量。指针常量的值是第一个元素的地址。例如，我们有一个名为ptr的数组，那么ptr和&ptr[0]表示相同的含义，我们可以同时使用它们。

将此值赋给指向数组的非const指针，我们可以使用此指针访问数组的元素。

让我们看一个使用int数据类型的指针数组的例子。

#include<stdio.h>
 int main ( ){
   int a[5] = {1,2,3,4,5};
   int *p[5],i; // array of pointers p is created having size 5 and data type int.
   for (i=0; i<5; i++)
      p[i] = &a[i]; // here & operator is used for initialization.
   printf ("elements of the array are 
");
   for (i=0; i<5; i++)
      printf ("%d \t", *p[i]);
}

输出

Elements of the array are 1 2 3 4 5

这是使用string数据类型的指针数组的另一个示例。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void){
   char *a[5] = {"hello", "my", "name", "is", "Priya"}; // array of pointer a having size 5 and data type as char is created.
   int i;
   printf ( "The locations of the strings are:");
   for (i=0; i<5; i++)
      printf ("%d", a[i]);
   return 0;
}

输出

The locations of the strings are:
4310680
4310684
4310688
4310692
4310696

'&'和'*'运算符

'&'运算符-当你给一个变量赋值时，它存储在一个特定的内存地址。要访问该内存地址，我们使用'&'运算符。因此，我们可以说'&'运算符，也称为“取地址”运算符或引用运算符，用于给出变量的内存地址。

#include <stdio.h>
Int main() {
int marks = 75;
printf(?%p? , &marks); // & is used to access the memory address of the variable ?marks?.
Return 0;
}

输出

0x77fee2365f099 // memory address of the variable 'marks'. (Note: Output varies from computer to computer as memory address assigned by your computer will be different.)

注意：%p是用于打印指针值的格式说明符。这里 &marks是一个指针。

'*'运算符- '*'运算符或解引用运算符用于获取给定地址处变量的值。'*'运算符基本上有两个功能。在声明中使用'*'时，它用于创建指针；否则，它用作解引用运算符。下面是一个展示'*'运算符两种功能的示例。

#include <stdio.h>
Int main() {
int marks = 75;
int *ptr = &marks; // declaration of a pointer ptr
printf(?%d\n? , *ptr); // dereferencing of the pointer
return 0;
}

输出

C语言中指针的类型

空指针

空指针是没有赋值的指针。空指针不指向任何函数或对象。这意味着该指针未被赋值为任何有效内存地址。

#include <stdio.h>
int main(){
int *ptr = NULL;
printf(?The value inside the pointer ptr is: \n %x? , ptr);
return 0;
}

输出

The value inside the pointer ptr is:
0

野指针

当你没有初始化指针时，该指针称为野指针。这种类型的指针可能导致程序崩溃，因为指针将被赋值为随机内存地址。

#include <stdio.h>
int main(){
int *ptr; // wild pointer
return 0;
}

void指针

void指针是没有特定数据类型的指针。它使用void关键字创建。

#include<stdio.h>
int main(){
void *ptr = NULL; //void pointer
return 0;
}

悬空指针

当你使用free()函数释放指针的内存时，该指针称为悬空指针。

include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
  int *ptr=(int *)malloc(sizeof(int));
  int x=10;
  ptr=&x;
  free(ptr); // //now this ptr is known as dangling pointer.
Return 0;
}

C语言中指针的算术运算

并非所有操作都可以对指针执行，只有少数一组操作可以。指针算术是指可以对指针执行的操作集合。它不同于我们用于常规数学表达式的操作。操作如下：

指针递增：指针递增是指指针从一个索引跳转到数组中的下一个索引。

表示为ptr++;

#include <stdio.h>
int main() {
  int arr[3] = {20, 30, 40};
  int *ptr;
  ptr = arr;
  for (int i = 0; i < 3; i++)
  {
       printf(?Value of *ptr = %d\n?,*ptr);
          ptr++;  // Incrementing the pointer
  } 
}

输出

Value of *ptr = 20
Value of *ptr = 30
Value of *ptr = 40

指针递减：指针递减是指从一个索引跳转到数组的前一个索引。

表示为ptr--;

#include <stdio.h>
int main(){
int arr[3] = {20, 30, 40};
int *ptr;
ptr=&arr[2];
for (int i=0; i<3; i++)
{
printf( ?Value of *ptr= %d\n?, *ptr);
ptr--; // Decrementing the pointer
}
}

输出

Value of *ptr = 40
Value of *ptr = 30
Value of *ptr = 20

将数字添加到指针：将数字x添加到指针会使指针增加x倍于变量数据类型的字节数。

让我们看一个例子

int val = 10;
int ptr = &x;
int newval = ptr+2;

假设val的内存地址是200，那么newval的地址将是208，而不是202，即ptr+2*sizeof(int)，其中int的大小是4字节。

从指针减去整数：从指针中减去整数遵循与上面为加法提到的相同的规则。
减去两个指针：只有当它们的数据类型相同时，才能减去两个指针。减去两个指针的结果是减去两个指针的内存地址，然后根据指针数据类型计算数据位数。减去两个指针会给出两个指针之间的增量。
让我们举一个例子，其中一个整型指针ptr1的内存地址为100，另一个整型指针ptr2的内存地址为104，需要减去它们。它们内存地址之间的差值为4。由于int数据类型的大小是4，结果将是4/4，即1。因此，两个指针之间的增量是1。
指针比较：只有当两个指针具有相同数据类型时，才能进行比较。我们可以使用C语言支持的所有关系运算符（<、>、<=、>=、!=、==），结果将是true或false。

#include<stdio.h>
int main(){
int val1=2;
int val2=5;
int *ptr1 = &val1;
int *ptr2 = &val2;
if (*ptr1> *ptr2) {
printf(?val1 is greater than val2?);
}
else if (*ptr1== *ptr2){
printf(?val2 is equal to val1?);
}
else{
printf("val2 is greater than val1");
}
Return 0;
}

输出

val2 is greater than val1

指针的优点

借助指针可以轻松访问内存位置。
借助指针可以轻松访问数组的元素。
指针用于动态内存分配和释放。
指针用于创建其他数据结构，如链表、图和树。

指针的缺点

指针对用户来说有点难以理解。
由于指针有点复杂，它们可能会导致段错误等错误，或者它们可能会访问不必要的内存位置。
指针可能导致内存泄漏。
给指针赋一个错误的值可能会导致内存损坏。
指针相对较慢。
程序员操作指针是一项艰巨的任务。

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C语言指针的特点

指针数组

'&'和'*'运算符

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空指针

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指针的优点

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