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C语言中指针及其相关知识

C语言编程学习基地 来源:C语言编程学习基地 作者:Mr_Li 2022-10-14 16:23 次阅读

字符串与指针、数组与指针

定义数组时,要给出数组名和数组长度,数组名可以认为是一个指针,它指向数组的第 0 个元素。在C语言中,我们将第 0 个元素的地址称为数组的首地址,数组名的本意是表示整个数组,也就是表示多份数据的集合,但在使用过程中经常会转换为指向数组第 0 个元素的指针,所以上面使用了“认为”一词,表示数组名和数组首地址并不总是等价。

#include
int main(void) {


  int a[] = {1,2,3,4,5,6};
  int line = sizeof(a) / sizeof(a[0]);//计算数组长度
  int i;


  for (i = 0; i < line; i++) {


    printf("%d  ", *(a + i));  //这里的*(a + i)相当于a[i]
  }
  return 0;
}


我们使用的*(a+i)这个表达式,a 是数组名,指向数组的第 0 个元素,表示数组首地址,
 a+i 指向数组的第 i 个元素,*(a+i) 表示取第 i 个元素的数据,它等价于 a[i]。

我们也可以定义一个指向数组的指针,例如:

int a[]={1,2,3,4,5,6};
int *p=a;


a 本身就是一个指针,可以直接赋值给指针变量 p。a 是数组第 0 个元素的地址,所以int *p = a;
也可以写作int *p = &a[0];。也就是说,a、p、&a[0] 这三种写法都是等价的,
它们都指向数组第 0 个元素,或者说指向数组的开头。


    注意  :a 本身就是一个指针”这种表述并不准确,严格来说应该是“a 被转换成了一个指针,
            如果一个指针指向了数组,我们就称它为数组指针(Array Pointer)    

数组指针指向的是数组中的一个具体元素,而不是整个数组,所以数组指针的类型和数组元素的类型有关,上面的例子中,p 指向的数组元素是 int 类型,所以 p 的类型必须也是int *。 反过来想,p 并不知道它指向的是一个数组,p 只知道它指向的是一个整数,究竟如何使用 p 取决于程序员的编码。

数组在内存中只是数组元素的简单排列,没有开始和结束标志,在求数组的长度时不能使用指针p来sizeof(p) / sizeof(int)这样来求,因为 p 只是一个指向 int 类型的指针,编译器并不知道它指向的到底是一个整数还是一系列整数(数组),所以 sizeof(p) 求得的是 p 这个指针变量本身所占用的字节数,而不是整个数组占用的字节数。如果不知道数组的长度,那么就无法遍历整个数组

引入数组指针后,我们就有两种方案来访问数组元素了,一种是使用下标,另外一种是使用指针:

1)使用下标

也就是采用 arr[i] 的形式访问数组元素。如果 p 是指向数组 arr 的指针,那么也可以使用 p[i] 来访问数组元素,它等价于 arr[i]。

2)使用指针

也就是使用 *(p+i) 的形式访问数组元素。另外数组名本身也是指针,也可以使用 *(arr+i) 来访问数组元素,它等价于 *(p+i)。

不管是数组名还是数组指针,都可以使用上面的两种方式来访问数组元素。不同的是,数组名是常量,它的值不能改变,而数组指针是变量(除非特别指明它是常量),它的值和它的所指向可以任意改变。也就是说,数组名只能指向数组的开头,而数组指针可以先指向数组开头,再指向其他元素。

//利用自增来遍历数组
#include
int main(void) {


  int a[] = { 1,2,3,4,5,6 };
  int line = sizeof(a) / sizeof(a[0]);
  int i;
  int *p = a;//指针p指向数组首地址


  for (i = 0; i < line; i++) {


    printf("地址a[%d]:%p
 ",i,p);
    printf("值a[%d]:%d 
", i, *p);


      //指针自增移动
      p++;
  }


  return 0;
} 




/*自减也是同样的效果
  递增递减需要注意的:
 *p++;表示取出p所指向的那个数据来,完事后顺便把p移动到下一个地址位置去 , * 的优先级虽然高,但是没
有++高,这个是常用于数组之类的连续空间中,


  注意:


  //int b[ ] = a;   不可以做
  //int *p = a;    可以做
  //  b = a;       不可以做
  //int b[ ] = -- > int * const b;  因为const表示b常量的数不能改变

另外 :

const int a[ ]={1,2,3,4,5,6}; 数组变量已经是const的指针了,这里的const表示数组的每个单元都是const int 所以必须通过初始化进行赋值。

数组变量是特殊的指针,数组变量本身表达地址,所以 int a[10];int *p=a //不用取地址值,

但是数组的单元表达的是变量,需要用&取地址, int b==&a[0];

[ ]运算符可以对数组做,也可以对指针做:p[0]=a[0];

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,所以字符数组归根结底还是一个数组,上节讲到的关于指针和数组的规则同样也适用于字符数组。更改上面的代码,使用指针的方式来输出字符串:

#include
#include


int main(void) {
  char s[] = "hello world";
  char *p = s;
  int len = strlen(s);//获得字符串长度函数
  int i;
  //使用指针遍历字符串输出
  for (i = 0; i < len; i++) {
    printf("%c", *(p + i));
  }
  printf("
");


  //使用数组的方式遍历输出
  for (i = 0; i < len; i++) {
    printf("%c", p[i]);
  }
  printf("
");


  //使用指针的形式输出
  for (i = 0; i < len; i++) {
    printf("%c", *(s + i));
  }


  printf("
");
  return 0;


}

除了字符数组,C语言还支持另外一种表示字符串的方法,就是直接使用一个指针指向字符串,例如:

char *str;
str = "hello world";


/*字符串指针指向的是一个字符串,str是一个char类型的指针变量,
指向字符串"hello world",指针变量str存放的是这个字符串的首地址。
所以输出的是一个字符串,应改写成printf(“%s
”,str); 

字符串中的所有字符在内存中是连续排列的,str 指向的是字符串(字符数组)的第 0 个字符;我们通常将第 0 个字符的地址称为字符串的首地址。字符串中每个字符的类型都是char,所以 str 的类型也必须是char *。

这一切看起来和字符数组是多么地相似,它们都可以使用%s输出整个字符串,都可以使用*或[ ]获取单个字符,这两种方式的区别如下:

它们最根本的区别是在内存中的存储区域不一样,字符数组存储在全局数据区或栈区,第二种形式的字符串存储在常量区。全局数据区和栈区的字符串(也包括其他数据)有读取和写入的权限,而常量区的字符串(也包括其他数据)只有读取权限,没有写入权限。内存权限的不同导致的一个明显结果就是,字符数组在定义后可以读取和修改每个字符,而对于第二种形式的字符串,一旦被定义后就只能读取不能修改,任何对它的赋值都是错误的。

我们将第二种形式的字符串称为字符串常量,意思很明显,常量只能读取不能写入:

    char *str = "Hello World!";//这里是字符常量是指针
    str = "I love C!";  //正确  让常量字符串指针重新指向一个字符串
    str[3] = 'P';  //错误   这个是想通过一个字符常量指针让一个字符数组赋值

这段代码能够正常编译和链接,但在运行时会出现段错误(Segment Fault)或者写入位置错误。

第2行代码是正确的,可以更改指针变量本身的指向;第3行代码是错误的,不能修改字符串中的字符。

那么究竟是使用字符数组还是字符串常量指针呢?在编程过程中如果只涉及到对字符串的读取,那么字符数组和字符串常量都能够满足要求;如果有写入(修改)操作,那么只能使用字符数组,不能使用字符串常量。

最后总结一下,C语言有两种表示字符串的方法:

一种是字符数组,另一种是字符串常量(即指针),它们在内存中的存储位置不同,使得字符数组可以读取和修改,而字符串常量(指针)只能读取不能修改。

审核编辑:郭婷

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原文标题:【零基础学C语言】知识总结十:指针及其相关知识(二)

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