C语言 笔记
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C语言 笔记
一、指针
CPU 只能通过地址来取得内存中的代码和数据，程序在执行过程中会告知 CPU 要执行的代码以及要读写的数据的地址。如果程序不小心出错，或者开发者有意为之，在 CPU 要写入数据时给它一个代码区域的地址，就会发生内存访问错误。这种内存访问错误会被硬件和操作系统拦截，强制程序崩溃，程序员没有挽救的机会。 CPU 访问内存时需要的是地址，而不是变量名和函数名！变量名和函数名只是地址的一种助记符，当源文件被编译和链接成可执行程序后，它们都会被替换成地址。编译和链接过程的一项重要任务就是找到这些名称所对应的地址。
需要注意的是，虽然变量名、函数名、字符串名和数组名在本质上是一样的，它们都是地址的助记符，但在编写代码的过程中，我们认为变量名表示的是数据本身，而函数名、字符串名和数组名表示的是代码块或数据块的首地址。
1 指针和指针变量
指针和指针变量是两种不同的概念，其中数据在内存中的地址也称为指针，如果一个变量存储了一份数据的指针，我们就称它为指针变量。
在C语言中，允许用一个变量来存放指针，这种变量称为指针变量。指针变量的值就是某份数据的地址，这样的一份数据可以是数组、字符串、函数，也可以是另外的一个普通变量或指针变量
现在假设有一个 char 类型的变量 c，它存储了字符 'K'（ASCII码为十进制数 75），并占用了地址为 0X11A 的内存（地址通常用十六进制表示）。另外有一个指针变量 p，它的值为 0X11A，正好等于变量 c 的地址，这种情况我们就称 p 指向了 c，或者说 p 是指向变量 c 的指针。
/
定义指针变量时必须带*，给指针变量赋值时不能带*。
2. 通过指针变量取得数据
对于C语言中 * 的总结：
在我们目前所学到的语法中，星号*主要有三种用途：
表示乘法，例如int a = 3, b = 5, c; ?c = a * b;，这是最容易理解的。
表示定义一个指针变量，以和普通变量区分开，例如int a = 100; ?int *p = &a;。
表示获取指针指向的数据，是一种间接操作，例如int a, b, *p = &a; ?*p = 100; ?b = *p;。
3 指针的运算
指针变量保存的是地址，而地址本质上是一个整数，所以指针变量可以进行部分运算。
指针变量加减运算的结果跟数据类型的长度有关，而不是简单地加 1 或减 1。
以 a 和 pa 为例，a 的类型为 int，占用 4 个字节，pa 是指向 a 的指针，如下图所示： / 刚开始的时候，pa 指向 a 的开头，通过 *pa 读取数据时，从 pa 指向的位置向后移动 4 个字节，把这 4 个字节的内容作为要获取的数据，这 4 个字节也正好是变量 a 占用的内存。 如果pa++;使得地址加 1 的话，就会变成如下图所示的指向关系： / 这个时候 pa 指向整数 a 的中间，*pa 使用的是红色虚线画出的 4 个字节，其中前 3 个是变量 a 的，后面 1 个是其它数据的，把它们“搅和”在一起显然没有实际的意义，取得的数据也会非常怪异。 如果pa++;使得地址加 4 的话，正好能够完全跳过整数 a，指向它后面的内存，如下图所示： /
4 数组指针
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。初学者可以暂时忽略这个细节，把数组名当做指向第 0 个元素的指针使用即可。
求数组的长度：
?int?arr[]?=?{?99,?15,?100,?888,?252?};
int?len?=?sizeof(arr)?/?sizeof(int);??//求数组长度
求数组的长度，sizeof(arr) 会获得整个数组所占用的字节数，sizeof(int) 会获得一个数组元素所占用的字节数，它们相除的结果就是数组包含的元素个数，也即数组长度。
“arr 本身就是一个指针”这种表述并不准确，严格来说应该是“arr 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）。
#include?
int?main(){
????int?arr[]?=?{?99,?15,?100,?888,?252?};
????int?i,?*p?=?arr,?len?=?sizeof(arr)?/?sizeof(int);
????for(i=0;?i= strlen(str2)){
return str1;
}else{
return str2;
}
}
int main(){
char str1[30], str2[30], *str;
gets(str1);
gets(str2);
str = strlong(str1, str2);
printf("Longer string: %s\n", str);
return 0;
}
运行结果：
C Language!?c.biancheng.net!?Longer string: c.biancheng.net
用指针作为函数返回值时需要注意的一点是，函数运行结束后会销毁在它内部定义的所有局部数据，包括局部变量、局部数组和形式参数，函数返回的指针请尽量不要指向这些数据，C语言没有任何机制来保证这些数据会一直有效，它们在后续使用过程中可能会引发运行时错误。请看下面的例子：
#include
int *func(){
int n = 100;
return &n;
}
int main(){
int *p = func(), n;
n = *p;
printf("value = %d\n", n);
return 0;
}
运行结果：
value = 100
n 是 func() 内部的局部变量，func() 返回了指向 n 的指针，根据上面的观点，func() 运行结束后 n 将被销毁，使用 *p 应该获取不到 n 的值。但是从运行结果来看，我们的推理好像是错误的，func() 运行结束后 *p 依然可以获取局部变量 n 的值，这个上面的观点不是相悖吗？ 为了进一步看清问题的本质，不妨将上面的代码稍作修改，在第9~10行之间增加一个函数调用，看看会有什么效果：
#include
int *func(){
int n = 100;
return &n;
}
int main(){
int *p = func(), n;
printf("c.biancheng.net\n");
n = *p;
printf("value = %d\n", n);
return 0;
}
运行结果：
c.biancheng.net value = -2
可以看到，现在 p 指向的数据已经不是原来 n 的值了，它变成了一个毫无意义的甚至有些怪异的值。与前面的代码相比，该段代码仅仅是在 *p 之前增加了一个函数调用，这一细节的不同却导致运行结果有天壤之别，究竟是为什么呢？ 前面我们说函数运行结束后会销毁所有的局部数据，这个观点并没错，大部分C语言教材也都强调了这一点。但是，这里所谓的销毁并不是将局部数据所占用的内存全部抹掉，而是程序放弃对它的使用权限，弃之不理，后面的代码可以随意使用这块内存。对于上面的两个例子，func() 运行结束后 n 的内存依然保持原样，值还是 100，如果使用及时也能够得到正确的数据，如果有其它函数被调用就会覆盖这块内存，得到的数据就失去了意义。
9 数组和指针绝不等价，数组是另外一种类型
数组和指针不等价的一个典型案例就是求数组的长度，这个时候只能使用数组名，不能使用数组指针，前面我们已经强调过了，这里不妨再来演示一下：
#include
int main(){
int a[6] = {0, 1, 2, 3, 4, 5};
int *p = a;
int len_a = sizeof(a) / sizeof(int);
int len_p = 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 符号类型来求长度的，a 和 p 的类型不同，求得的长度自然也不一样。 对于二维数组，也是类似的道理，例如int a[3][3]={1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};，它的类型是int [3][3]，长度是?4×3×3 = 36，读者可以亲自测试。
站在哲学的高度看问题
编程语言的目的是为了将计算机指令（机器语言）抽象成人类能够理解的自然语言，让程序员能够更加容易地管理和操作各种计算机资源，这些计算机资源最终表现为编程语言中的各种符号和语法规则。 整数、小数、数组、指针等不同类型的数据都是对内存的抽象，它们的名字用来指代不同的内存块，程序员在编码过程中不需要直接面对内存，使用这些名字将更加方便。 编译器在编译过程中会创建一张专门的表格用来保存名字以及名字对应的数据类型、地址、作用域等信息，sizeof 是一个操作符，不是函数，使用 sizeof 时可以从这张表格中查询到符号的长度。 与普通变量名相比，数组名既有一般性也有特殊性：一般性表现在数组名也用来指代特定的内存块，也有类型和长度；特殊性表现在数组名有时候会转换为一个指针，而不是它所指代的数据本身的值。
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