【C語言】指標

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本文目錄

• 直接引用
• 一、什麼是指標？
• 二、指標的定義
• 三、指標的初始化
• 四、指標運算子
• 五、指標的用途舉例
• 六、關於指標的疑問

指標是C語言中非常重要的資料類型，如果你說C語言中除了指標，其他你都學得很好，那你乾脆說沒學過C語言。究竟什麼是指標呢？我們先來看一個概念。

回到頂部直接引用1. 回想一下，之前我們是如何更改某個變數的值？我們之前是通過變數名來直接引用變數，然後進行賦值：

char a;a = 10;

 2. 看上去是很簡單，其實程式內部是怎麼操作的呢？其實，程式對變數的讀寫操作，實際上是對變數所在的儲存空間進行寫入或取出資料。就上面的代碼而言，系統會自動將變數名a轉換為變數的儲存地址，根據地址找到變數a的儲存空間，然後再將資料10以2進位的形式放入變數a的儲存空間中。  3. 通過變數名引用變數，由系統自動完成變數名和其儲存地址之間的轉換，稱為變數的"直接引用"方式 回到頂部一、什麼是指標？

1.我們已經知道，"直接引用"是直接通過變數名來讀寫變數

2.C語言中還有一種"間接引用"的方式(以變數a為例)：首先將變數a的地址存放在另一個變數中，比如存放在變數b中，然後通過變數b來間接引用變數a，間接讀寫變數a的值。這就是"間接引用"。

如果程式通過"間接引用"的方式來修改a的值，可以這樣做：先根據 變數名b 擷取 變數b 的地址ffc2，取出變數b中儲存的內容ffc1，也就是變數a的地址，再根據變數a的地址ffc1找到a的儲存空間，然後修改裡面的資料。

3.總結一句：用來存放變數地址的變數，就稱為"指標變數"。在上面的情況下，變數b就是個"指標變數"，我們可以說指標變數b指向變數a。

 

回到頂部二、指標的定義

一般形式：類名標識符  *指標變數名;

int *p;float *q;

• "*"是一個說明符，用來說明這個變數是個指標變數，是不能省略的，但它不屬於變數名的一部分
• 前面的類型標識符表示指標變數所指向的變數的類型，而且只能指向這種類型的變數

 

回到頂部三、指標的初始化1.先定義後初始化

1 // 定義int類型的變數a2 int a = 10;3 4 // 定義一個指標變數p5 int *p;6 7 // 將變數a的地址賦值給指標變數p，所以指標變數p指向變數a8 p = &a;

注意第8行，賦值給p的是變數a的地址&a

 

2.在定義的同時初始化

// 定義int類型的變數aint a = 10;// 定義一個指標變數p// 並將變數a的地址賦值給指標變數p，所以指標變數p指向變數aint *p = &a;

 

3.初始化的注意

指標變數是用來存放變數地址的，不要給它隨意賦值一個常數。下面的寫法是錯誤的

int *p; p = 200; // 這是錯誤的

 

回到頂部四、指標運算子 1.給指標指向的變數賦值

 1 char a = 10; 2 printf("修改前，a的值：%d\n", a); 3  4 // 指標變數p指向變數a 5 char *p = &a; 6  7 // 通過指標變數p間接修改變數a的值 8 *p = 9; 9 10 printf("修改後，a的值：%d", a);

當程式剛執行完第5行代碼時，記憶體中大概的分布情況是這樣的

，a值是10，p值就是變數a的地址ffc3。

注意下第5、第8行，都有個"*"，它們的含義是不一樣的：

(1) 第5行的"*"只是用來說明p是個指標變數

(2) 第8行的"*"是一個指標運算子，這裡的*p代表根據p值ffc3這個地址訪問對應的儲存空間，也就是變數a的儲存空間，然後將右邊的數值9寫入到這個儲存空間，相當於 a = 9;，於是記憶體中就變成這樣了

輸出結果為：，可以發現，我們通過變數p間接修改了變數a的值。

 

2.取出指標所指向變數的值

指標運算子除了可以賦值之外，還可以用於取值

1 char a = 10;2  3 char *p;4 p = &a;5 6 char value = *p;7 printf("取出a的值：%d", value); 

輸出結果：，第6行中的*p的意思是：根據p值(即變數a的地址)訪問對應的儲存空間，並取出儲存的內容(即取出變數a的值)，賦值給value

 

3.使用注意

在指標變數沒有指向確定地址之前，不要對它所指的內容賦值。下面的寫法是錯誤的

int *p; *p = 10; //這是錯誤的

應該在指標變數指向一個確定的變數後再進行賦值。下面的寫法才是正確的

// 定義2個int型變數int a = 6, b;// 定義一個指向變數b的指標變數pint *p;p = &b;// 將a的值賦值給變數b*p = a;

 

回到頂部五、指標的用途舉例1.例子1

前面我們通過指標變數p間接訪問了變數a，在有些人看來，覺得指標變數好傻B，直接用變數名a訪問變數a不就好了麼，幹嘛搞這麼麻煩。別著急，接下來舉個例子，讓大家看看指標還能做什麼事情。

現在有個要求：寫一個函數swap，接收2個整型參數，功能是互換兩個實參的值。

1> 如果沒學過指標，你可能會這樣寫

 1 void swap(char v1, char v2) { 2     printf("更換前：v1=%d, v2=%d\n", v1, v2); 3      4     // 定義一個中間變數 5     char temp; 6      7     // 交換v1和v2的值 8     temp = v1; 9     v1 = v2;10     v2 = temp;11     12     printf("更換後：v1=%d, v2=%d\n", v1, v2);13 }14 15 int main()16 {17     char a = 10, b = 9;18     printf("更換前：a=%d, b=%d\n", a, b);19     20     swap(a, b);21     22     printf("更換後：a=%d, b=%d", a, b);23     return 0;24 }

輸出結果：，雖然v1和v2的值被交換了，但是變數a和b的值根本就沒有換過來。因為基礎資料型別 (Elementary Data Type)作為函數實參時，只是純粹地將值傳遞給形參，形參的改變並不影響實參。

我們可以簡要分析一下這個過程：

* 在第20行中，將變數a、b的值分別傳遞給了swap函數的兩個形參v1、v2

* 在第8行中，將v1的值賦值給了temp

* 在第9行中，將v2的值賦值給了v1

* 在第10行中，將temp的值賦值給了v2

就這樣，v1和v2的值被交換了，但是a和b的值一直都沒有改變

 

2> 如果學了指標，就應該這樣寫

 1 void swap(char *v1, char *v2) { 2     // 中間變數 3     char temp; 4      5     // 取出v1指向的變數的值 6     temp = *v1; 7      8     // 取出v2指向的變數的值，然後賦值給v1指向的變數 9     *v1 = *v2;10     11     // 賦值給v2指向的變數12     *v2 = temp;13 }14 15 int main()16 {17     char a = 10, b = 9;18     printf("更換前：a=%d, b=%d\n", a, b);19     20     swap(&a, &b);21     22     printf("更換後：a=%d, b=%d", a, b);23     return 0;24 }

先看看輸出結果：，變數a和b的值終於換過來了。

解釋一下：

(在16位編譯器環境下，一個指標變數佔用2個位元組)

* 先注意第20行，傳遞是變數的地址。因此swap函數的形參v1指向了變數a，v2指向了變數b

* 第6行代碼是取出v1指向的變數的值，也就是變數a的值：10，然後賦值給變數temp

* 第9行代碼是取出v2指向的變數(變數b)的值，然後賦值給v1指向的變數(變數a)

* 第12行代碼是將temp變數的值賦值給v2指向的變數(變數b)

相信你已經感受到指標的強大了，如果沒有指標，在一個函數的內部根本改變不了外部的實參。

 

2.例子2

接下來再舉一個指標的實用例子。預設情況下，一個函數只能有一個傳回值，有了指標，我們可以實現函數有"多傳回值"。

現在有個要求：寫一個函數sumAndMinus，可以同時計算2個整型的和與差，函數執行完畢後，返回和與差(注意了，這裡要返回2個值)

// 計算2個整型的和與差int sumAndMinus(int v1, int v2, int *minus) {    // 計算差，並賦值給指標指向的變數    *minus = v1 - v2;        // 計算和，並返回和    return v1 + v2;}int main(){    // 定義2個int型變數    int a = 6, b = 2;    // 定義2個變數來分別接收和與差    int sum, minus;    // 調用函數    sum = sumAndMinus(a, b, &minus);        // 列印和    printf("%d+%d=%d\n", a, b, sum);        // 列印差    printf("%d-%d=%d\n", a, b, minus);    return 0;}

輸出結果：，和與差都由同一個Function Compute並返回出來。和是函數的直接傳回值，差是通過函數的第3個指標參數間接返回。

因此有了指標，我們可以讓函數有"無限個"傳回值。

 

回到頂部六、關於指標的疑問

剛學完指標，都可能有一大堆的疑惑，這裡我列出幾個常見的疑惑吧。

1.一個指標變數佔用多少個位元組的記憶體空間？佔用的空間是否會跟隨所指向變數的類型而改變？

在同一種編譯器環境下，一個指標變數所佔用的記憶體空間是固定的。比如，在16位編譯器環境下，任何一個指標變數都只佔用2個位元組，並不會隨所指向變數的類型而改變。

 

2.既然每個指標變數所佔用的記憶體空間是一樣的，而且儲存的都是地址，為何指標變數還要分類型？而且只能指向一種類型的變數？比如指向int類型的指標、指向char類型的指標。

其實，我覺得這個問題跟"數組為什麼要分類型"是一樣的。

* 看下面的代碼，利用指標p讀取變數c的值

1 int i = 2;2 char c = 1;3 4 // 定義一個指向char類型的指標5 char *p = &c;6 7 // 取出8 printf("%d", *p);

這個輸出結果應該難不倒大家：，是可以成功讀取的。

* 如果我改一下第5行的代碼，用一個本應該指向int類型變數的指標p，指向char類型的變數c

int *p = &c;

我們再來看一下輸出：，c的原值是1，現在取出來卻是513，怎麼回事呢？這個要根據記憶體來分析

根據變數的定義順序，這些變數在記憶體中大致如排布：

其中，指標變數p和int類型變數i各佔2個位元組，char類型的c佔一個位元組，p指向c，因此p值就是c的地址

1> 最初的時候，我們用char *p指向變數c。當利用*p來擷取變數c的值時，由於指標p知道變數c是char類型的，所以會從ffc3這個地址開始讀取1個位元組的資料：0000 0001，轉為10進位就是1

2> 後來，我們用int *p指向變數c。當利用*p擷取變數c的值時，由於指標p認為變數c是int類型的，所以會從ffc3這個地址開始讀取2個位元組的資料：0000 0010 0000 0001，轉為10進位就是513

可見，給指標分類是多麼重要的一件事，而且一種指標最好只指向一種類型的變數，那是最安全的。

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