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深入理解指针(三)

2024/12/22 0:39:54 来源:https://blog.csdn.net/wydyfg/article/details/142306109  浏览:    关键词:深入理解指针(三)

知识回顾:

深入理解指针(一):深入理解指针(一)-CSDN博客

深入理解指针(二):深入理解指针(二)-CSDN博客

5.指针运算

指针的基本运算有三种,分别是:

  • 指针+-整数
  • 指针-指针
  • 指针的关系运算

5.1 指针+-整数 

因为数组在内存中是连续存放的,只要知道第一个元素的地址,顺藤摸瓜就能找到后面所有元素。

int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

数组元素和下标 

int main()
{//指针+-整数int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int* p = &arr[0];int i = 0;int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", *(p + i));}return 0;
}

 5.2 指针-指针

//指针-指针
int my_strlen(char* s)
{char* p = s;while (*p != '\0'){p++;}return p - s;
}int main()
{printf("%d\n", my_strlen("abc"));return 0;
}

5.3 指针的关系运算

//指针的关系运算
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int* p = &arr[0];int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);while (p < arr + sz){printf("%d ", *p);p++;}return 0;
}

6.野指针

概念:野指针就是指针指向的位置是不可知的(随机的,不正确的,没有明确限制的)

6.1 野指针成因

1.指针未初始化

int main()
{int* p;//局部变量指针未初始化,默认为随机值*p = 20;return 0;
}

2.指针越界访问

int main()
{int arr[10] = { 0 };int* p = &arr[0];int i = 0;for (i = 0; i <= 11; i++){//当指针指向的范围超出数组arr的范围时,p就是野指针*(p++) = i;}return 0;
}

3.指针指向的空间释放

int* test()
{int n = 100;return &n;
}int main()
{int* p = test();printf("%d\n", *p);return 0;
}

6.2 如何规避野指针

6.2.1 指针初始化

如果明确知道指针指向哪里就直接赋值地址,如果不知道指针应该指向哪里,可以给指针赋值NULL。

NULL是C语言中定义的一个标识符常量,值是0,0也是地址,这个地址是无法使用的,读写该地址会报错。

6.2.2 小心指针越界

一个程序向内存申请了哪些空间,通过指针也就只能访问哪些空间,不能超出范围访问,超出了就是越界访问。

6.2.3 指针变量不再使用时,及时置NULL,指针使用之前检查其有效性

当指针变量指向一块区域的时候,我们可以通过指针访问该区域,后期不在使用这个指针访问空间的时候,我们可以把该指针置为NULL。因为约定俗成的一个规则是:只要是NULL指针就不去访问,同时使用指针之前可以判断指针是否为NULL。

6.2.4 避免返回局部变量的地址

如造成野指针的第三个例子,不要返回局部变量的地址。

7.assert断言

assert.h 头文件定义了宏assert(),用于在运行时确保程序符合指定条件,如果不符合,就报错终止运行。这个宏常常被称为“断言”。

assert(p != NULL);

上面代码在程序运行到这一行语句时,验证变量    是否等于 NULL。如果确实不等于NULL,程序
继续运行,否则就会终止运行,并且给出报错信息提示。

assert()宏接受一个表达式作为参数。如果该表达式为真(返回值非零),assert()不会产生任何作用,程序继续运行。如果该表达式为假(返回值为零),assert()就会报错,在标准错误流stderr中写入一条错误信息,显示没有通过的表达式,以及包含这个表达式的文件名和行号。

assert()的使用对程序员是非常友好的,使用assert()有几个好处:它不仅能自动标识文件和出问题的行号,还有一种无需更改代码就能开启或关闭assert()的机制。如果已经确认程序没有问题,不需要再做断言,就在#include <assert.h>语句的前面,定义一个宏NDEBUG

#define NDEBUG
#include <assert.h>

然后,重新编译程序,编译器就会金庸文件中所有的assert()语句。如果程序又出现问题,可以移除这条#define NEDBUG指令(或者把它注释掉),再次编译,这样就重新启用了assert()语句。

assert()的缺点是,因为引用了额外的检查,增加了程序的运行时间。

一般我们可以在Debug中使用,在Release版本中选择禁用assert就行,在VS这样的集成开发环境中,在Release版本中,直接就是优化掉了。这样在Debug版本中有利于程序员排查问题,在Release版本不影响用户使用时程序的效率。

8.指针的使用和传址调用

8.1 strlen的模拟实现

库函数strlen的功能是求字符串长度,统计的是字符串\0之前的字符的个数。

函数原型如下:

size_t strlen ( const char * str);

参数str接受一个字符串的起始地址,然后开始统计字符串中\0之前的字符个数,最终返回长度。如果要模拟实现只要从起始地址开始向后逐个字符的遍历,只要不是\0字符,计数器就+1,这样直到\0就停止。

参考代码如下:

int my_strlen(const char* str)
{int count = 0;assert(str);while (*str){count++;str++;}return count;
}int main()
{int len = my_strlen("abcdef");printf("%d\n", len);return 0;
}

8.2 传值调用和传址调用

学习指针的目的是使用指针解决问题,那什么问题,非指针不可呢?

例如:写一个函数,交换两个变量的值

void swap1(int x, int y)
{int tmp = x;x = y;y = tmp;
}int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d %d", &a, &b);printf("交换前:a=%d b=%d\n", a, b);swap1(a, b);print("交换后:a=%d b=%d\n", a, b);
}

当运行代码是,结果如下:

其实并没有发生交换,这是为什么呢?

其实是因为,我们在main函数内部创建了a和b,a的地址假设是0x00cffdd0,b的地址假设是0x00cffdc4,在调用函数swap1的时候,将a和b传递给了该函数,在函数内部创建了形参x和y接收a和b的值,但是x和y的地址与a和b并不相同,相当于x和y是独立的空间,在swap1内部交换的值,自然不会影响a和b,当函数调用结束返回主函数,a和b无法交换swap1函数在使用的时候,是把变量本身的值直接传递给了函数,这种调用函数的方法我们叫做传值调用。

结论:实参传递给形参的时候,形参会单独创建一份临时空间来接受实参,对形参的修改不影响实参。

我们现在要解决的就是当调用Swap函数的时候,Swap函数内部操作的就是main函数中的a和b,直接将a和b的值交换了。那么就可以使用指针了,在main函数中将a和b的地址传递给Swap函数,Swap函数里边通过地址间接的操作main函数中的a和b,并达到交换的效果就好了。 

void swap2(int* x, int* y)
{int tmp = *x;*x = *y;*y = tmp;
}int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d %d", &a, &b);printf("交换前:a=%d b=%d\n", a, b);swap2(&a, &b);printf("交换后:a=%d b=%d\n", a, b);return 0;
}

我们可以看到Swap2的方式顺利完成任务,这里就是将变量的地址传递给了函数,这种函数调用方式叫做:传址调用。

传址调用,可以让函数和主调函数之间建立真正的联系,在函数内部可以修改主调函数中的变量;所以未来函数中只要是需要主调函数中的变量值来实现计算,就可以采用传值调用。如果函数内部要修改主调函数中的变量的值,就需要传址调用。 


完。 

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