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C语言 简单学习 指针

指针的概念:

                   是变量 存储内存地址  可以通过指针修改内存地址对应 单元中的数据

内存地址:

               简单理解 门牌号 ,

               内存是一条街 内存地址就是门牌号  内存单元就是门牌号对应的房子

用途:

1. 直接获取 或者 修改内存中数据
2. 动态分配和释放内存
3. 通过指针可以传递大块数据地址  
4. 实现链表 树等数据结构的基础

声明:

        类型  *指针变量名 (* 表示这是一个指针变量)

初始化:

        可以通过&指定某个变量的地址

int a=8; //声明并初始化a=8
int *p=&a;//声明并指向变量a的地址

指针和数组的关系:

                        数组本身就是指向数组第一个元素的指针

int a[5]={0,1,2,3,4};
int *p=a; //声明并指向数组的第一个元素

指针与数组的运算:

1.加减运算 移动 指针的位置

int a[5]={0,1,2,3,4};
int *p=a; //声明并指向数组的第一个元素
加减运算 移动 指针的位置
*(p+1)指向数组的第二个元素
*(p+2)指向数组的第三个元素

2.交换两个变量的值

void swap(int *a, int *b) {int temp = *a;  //先把指针a指向地址单元中的数据取出到局部变量中*a = *b;//把a指向的地址中数据 更改为 b指向地址数据  *b = temp;//将b指向的地址数据更改为temp中储存的数据 
}本质上指针指向 没有更改  只是数据的传递

3.遍历数组

int a[5]={0,1,2,3,4};
int *p=a; //声明并指向数组的第一个元素
for(int x=0;x<5;x++)
{*(p+x) //从第一个元素到最后一个元素 遍历 
}

动态分配和释放内存 

4.动态内存分配

#include <stdio.h>：//包含标准输入输出库，用于输入输出操作。
#include <stdlib.h>：//包含标准库函数，用于动态内存分配和释放。
int main()
{
int n;//声明一个整数变量 n，用于存储用户输入的数组长度。
printf("请输入数组长度: ");//提示用户输入数组长度。
scanf("%d", &n);//从标准输入读取一个整数，并存储在 n 中。int *arr = (int *)malloc(n * sizeof(int));//使用 malloc 函数动态分配一块内存，
//大小为 n * sizeof(int) 字节。
//malloc 返回一个指向这块内存的指针，类型为 void *，需要强制转换为 int *。if (arr == NULL)
{
//检查内存是否成功分配。
//如果 malloc 返回 NULL，表示内存分配失败。
printf("内存分配失败\n");//打印错误信息。
}return 1;：返回 1，表示程序异常退出。}

scanf的用法(scanf 是 C 语言中用于从标准输入（通常是键盘）读取数据的函数)

int scanf(const char *format, ...);

• format 是一个格式化字符串，包含格式说明符和其他字符。

        (例如:%d 或 %i: 读取十进制整数。)

• ... 是可变参数，通常是一些变量的地址，用于存储读取到的数据。

 malloc 是一个用于动态分配内存的函数。(void *malloc(size_t size);)

• size_t size：需要分配的内存量，以字节为单位。
• 返回值：成功时返回一个指向分配内存的指针，失败时返回 NULL

 sizeof 是一个运算符，用于获取数据类型或变量的大小（以字节为单位）

• sizeof(int) 返回 int 类型的大小（通常是 4 字节）。
• sizeof(float) 返回 float 类型的大小（通常是 4 字节）。
• sizeof(char) 返回 char 类型的大小（通常是 1 字节）。

int *arr = (int *)malloc( n * sizeof(int) ); 

定义一个指针arr  , (int *) <<这是一个类型转换操作

C语言中，void * 类型的指针可以隐式转换为任何其他类型的指针。也就是说，即使你不进行显式的类型转换，代码也是可以编译和运行的。

malloc 是如此定义的 void *malloc(size_t size);

显式的类型转换可以增加代码的可读性和明确性，更容易理解意图将 malloc 返回的指针转换为 int * 类型(int *)  仅用于指针   

如果非指针使用

例: 
char a='A'; 
int b=(int)a; //正确做法

free 函数用于释放之前通过 malloc、calloc、realloc 等函数分配的动态内存。

释放内存是一个重要的步骤，可以防止内存泄漏，确保程序的高效运行。 

函数原型
void free(void *ptr);

• ptr：指向之前分配的内存的指针。

动态分配的过程

1. 分配内存：使用 malloc、calloc 或 realloc 分配内存。
2. 使用内存：对分配的内存进行读写操作。
3. 释放内存：使用 free 释放分配的内存

通过指针可以传递大块数据地址   

1.避免数据复制：

                        传递大块数据时，如果直接传递数据本身，会导致数据的复制，消耗大量的内存和时间。通过传递数据的地址，只需传递一个指针，大大减少了内存开销和时间开销。

2.修改原始数据：

                      通过指针可以修改原始数据，这对于需要在函数中修改数据的情况非常有用。

  传递结构体的地址(传递结构体的地址，而不是复制整个结构体)

#include <stdio.h>
#include <string.h>// 定义结构体 
typedef struct {char name[50];int age;
} Person;// 函数声明 
void printPerson(Person *p);int main() {Person person = {"Alice", 30};// 传递结构体的地址 printPerson(&person);return 0;
}// 函数定义 
void printPerson(Person *p) {printf("Name: %s, Age: %d\n", p->name, p->age);
}

int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

 int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};//声明一个数组int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
// 获取数组元素个数
//sizeof(arr)= n(个数)x sizeof(int)
//sizeof(arr[0]) 计算数组中第一个元素 占用 1x sizeof(int)也就是说 
sizeof(arr)=5x4=20
sizeof(arr[0])=1x4=4
20/4=5
n=5  表示现在有5个元素

实现链表 树等数据结构的基础

解释

1. 定义节点结构：Node 结构包含一个整数 data 和一个指向下一个节点的指针 next。
2. 创建新节点：createNode 函数分配内存并初始化节点。
3. 插入节点：insertAtEnd 函数将新节点插入到链表的末尾。
4. 打印链表：printList 函数遍历链表并打印每个节点的数据。
5. 释放链表：freeList 函数释放链表中所有节点的内存。
6. 主函数：在主函数中创建链表，插入节点，打印链表，最后释放链表。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>//定义一个节点结构，包含数据和指向下一个节点的指针。
typedef struct Node {int data;struct Node *next;
} Node;//创建一个新节点的函数，用于分配内存并初始化节点。
Node *createNode(int data) {Node *newNode = (Node *)malloc(sizeof(Node));if (newNode == NULL) {printf("内存分配失败\n");exit(1);}newNode->data = data;newNode->next = NULL;return newNode;
}//插入节点到链表的末尾。 
void insertAtEnd(Node **head, int data) {Node *newNode = createNode(data);if (*head == NULL) {*head = newNode;} else {Node *current = *head;while (current->next != NULL) {current = current->next;}current->next = newNode;}
}
//遍历链表并打印每个节点的数据。 
void printList(Node *head) {Node *current = head;while (current != NULL) {printf("%d -> ", current->data);current = current->next;}printf("NULL\n");
}
//释放链表中所有节点的内存。 
void freeList(Node *head) {Node *current = head;while (current != NULL) {Node *next = current->next;free(current);current = next;}
}int main() {Node *head = NULL;// 插入节点 insertAtEnd(&head, 1);insertAtEnd(&head, 2);insertAtEnd(&head, 3);// 打印链表 printList(head);// 释放链表 freeList(head);return 0;
}