C语言的灵魂——指针
一、指针简介
1、什么是指针？
指针是一个变量，其值为另一个变量的地址，即内存地址的直接地址。做个比喻，假设将你比作变量，那么你身份证上的住址就是指针，根据你身份证上的地址可以找到你，即指针存的内容是你身份证上的住址。
指针有两种含义，一是作为数据类型，二是作为实体。
指针作为实体，是一个用来保存一个内存地址的计算机语言中的变量。指针一般出现在比较底层的程序设计语言中，如C语言。高级语言如Java一般避免用指针，而是引用。指针作为数据类型，可以从一个函数类型、一个对象类型或者一个不完备类型中导出。从中导出的数据类型称之为被引用类型（referenced type）。指针类型描述了一种对象，其值为对被引用类型的实体的引用。
指针可以用来有效地表示复杂的数据结构,可以用于函数参数传递并达到更加灵活使用函数的目的。使C语言程序的设计具有灵活、实用、高效的特点。
2、*与&操作符
取地址运算符（&）：取变量的地址，即返回操作数的内存地址。&var 读作"var 的地址"。
间接寻址运算符（*）：返回操作数所指定地址的变量的值。
3、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。
#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: %x\n", &var );
/* 在指针变量中存储的地址 */
printf("Address stored in ip variable: %x\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: bffd8b3c
Address stored in ip variable: bffd8b3c
Value of *ip variable: 20
4、指针运算符
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。
5、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 %x\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
二、指针与数组
1、区别
C++/C程序中，指针和数组在不少地方可以相互替换着用，让人产生一种错觉，以为两者是等价的。数组是连续分配一串单元，数目开始定义的时候就必须固定下来，看起来整洁，但是写的程序是死程序，容易浪费内存。指针是存放一个地址值，表示指向某一个单元，可以用指针来索引单元。数组可以完成栈，堆，树等等的操作，它在编程时候的好处是非常的灵活，在构建思路的时候有很大的灵活性。
2、指针数组与数组指针
指针数组：array of pointers，即用于存储指针的数组，也就是数组元素都是指针。
数组指针：a pointer to an array，数组名本身就是一个指针，指向数组的首地址，即指向数组的指针。
int* a[4] ； /* 指针数组
表示：数组a中的元素都为int型指针
元素表示：*a[i] *(a[i])是一样的，因为[]优先级高于*/
int (*a)[4] ；/* 数组指针
表示：指向数组a的指针
元素表示：(*a)[i] */
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int c[4]={1,2,3,4};
int *a[4]; //指针数组
int (*b)[4]; //数组指针
b=&c;
//将数组c中元素赋给数组a
for(int i=0;i<4;i++)
{
a[i]=&c[i];
}
//输出看下结果
printf("%d",*a[1]);//输出2就对
printf("%d",(*b)[2]);//输出3就对
return 0;
}
三、指针与字符串
C语言中没有特定的字符串类型，我们通常是将字符串放在一个字符数组中。字符数组归根结底还是一个数组，使用指针的方式来输出字符串：
#include <stdio.h>
int main(){
char str[] = "http://www.jianshu.com/";
char *pstr = str;
int len = strlen(str), i;
//使用*(pstr+i)
for(i=0; i<len; i++){
printf("%c", *(pstr+i));
}
printf("\n");
//使用pstr[i]
for(i=0; i<len; i++){
printf("%c", pstr[i]);
}
printf("\n");
//使用*(str+i)
for(i=0; i<len; i++){
printf("%c", *(str+i));
}
printf("\n");
return 0;
}
四、指针与函数
函数指针：本身是一个指针，指向一个函数入口地址，通过该指针可调用其指向的函数，使用函数指针可实现回调函数。
#include <stdio.h>
void inc(int *val)
{
(*val)++;
}
int main(void)
{
void (*fun)(int *);
int a=3;
fun=inc;//fun是一个函数指针
(*fun)(&a);
printf("%d" , a);
}
指针函数：本身是一个函数，其返回值是一个指针。
#include <stdio.h>
float *find(float(*pionter)[4],int n);//函数声明
int main(void)
{
static float score[][4]={{60,70,80,90},{56,89,34,45},{34,23,56,45}};
float *p;
int i,m;
printf("Enter the number to be found:");
scanf("%d",&m);
printf("the score of NO.%d are:\n",m);
p=find(score,m-1);
for(i=0;i<4;i++)
printf("%5.2f\t",*(p+i));
return 0;
}
float *find(float(*pionter)[4],int n)/*定义指针函数*/
{
float *pt;
pt=*(pionter+n);
return(pt);
}
五、指针与引用
- 引用总是指向一个对象,没有所谓的 null reference 。所有当有可能指向一个对象也有可能不指向对象则必须使用指针。由于C++ 要求 reference 总是指向一个对象所以 reference要求有初值.由于没有所谓的 null reference 所以在使用前不需要进行测试其是否有值，而使用指针则需要测试其的有效性。
- 指针可以被重新赋值而reference则总是指向最初或地的对象。
- 必须使用reference的场合.Operator[]操作符由于该操作符很特别地必须返回 [能够被当做ssignment 赋值对象] 的东西,所以需要给他返回一个 reference。
- 其实引用在函数的参数中使用很经常。格式如下：
void Get***(const int& a){} //这样使用了引用又可以保证不修改被引用的值
区别：
- 指针是一个实体指向一块内存，它的内容是所指内存的地址；引用是某块内存的别名；
- 引用使用时无需解引用(*)，指针需要解引用；
- 引用只能在定义时被初始化一次，之后不可变；指针可变；
- 引用“从一而终”；
- 引用没有 const，指针有 const，const 的指针不可变；
- 引用不能为空，指针可以为空；
- sizeof 引用”得到的是所指向的变量(对象)的大小，而“sizeof 指针”得到的是指针本身(所指向的变量或对象的地址)的大小；typeid(T) == typeid(T&) 恒为真，sizeof(T) == sizeof(T&) 恒为真，但是当引用作为成员时，其占用空间与指针相同（没找到标准的规定）；
- 指针和引用的自增(++)运算意义不一样。
