C语言的指针\数组用图解一次搞懂

1.指针
- 1.1指针相关标识符
- - 1.1.1 取地址符号 &
  - 1.1.2 解引用符号 *
  - 1.1.3 const 符号
  - 1.1.4 算数运算(偏移概念)
- 1.2野指针
- 1.3多级指针
- 1.4复杂指针
2.数组
- 2.1数组与指针(重点)
- 2.2复杂数组
- - 2.2.1变长数组
  - 2.2.2柔性数组（零长数组）

1.指针

在C语言中有很多不同的数据类型，int、char等等，指针也是一种数据类型，也是变量，int存储整型，char存储字符类型，而指针专门存储一个数据在内存中的地址，需要完全理解指针，必须了解内存地址的概念，C语言编程最重要的是对内存的理解。

以下假设的是虚拟内存，进程的内存布局不做详细介绍了
//不同系统，指针的大小不同（在内存中占的字节数），32位系统下占4字节，大小与指针本身类型，所指向的数据，没有任何关系的！！！

//假设存在以下代码  (可以参照图看1.1)
void main(void)
{unsigned char a = 55;  //向系统申请了一块uchar类型大小的内存，内存名为a，内存中存放值55short int b = 23;   //申请了2字节大小的内存，内存名为b，小端序存放(参考博主另一篇文章)，低地址字节存放值23，高地址字节存放0short int *p = &b; //申请了一块4字节大小的内存，内存中存放short int 类型数据的地址，并且是其基地址while(1);
}

假设其内存图如下：

在内存中，每一字节的内存都有其专属地址，如上图所示，运行时这些变量会有自己专属的位置；
指针指向的是一大块地址，其值只是这部分地址的基地址，即最低的地址数；
指针指向的是某个数据的基地址。

1.1指针相关标识符

1.1.1 取地址符号 &

初始化时：
int a = 100；
int *p = &a; //或者int *p = NULL; p = &a;

&为取地址的符号，上述两种初始化的理解：
int *p = &a;  //申请了一块内存，存放int类型数据的地址，这块内存(变量名)名为p，内存中的值为&aint *p = NULL; //定义了一个int 类型的指针，先指向NULL位置，或者说先存放0x0000 0000这个地址
p = &a;        //将a的地址赋给p

1.1.2 解引用符号 *

只有在定义指针时，* 符号不代表解引用，只代表指针的标识，让编译器明白此变量是个指针
例如：int a = 100;
int *p; //此时 * 只是使p代表指针
p = &a;
*p = 20; //取得该地址所指向内存的使用权，并将该内存的数值置为20

即间接访问内存，通过地址访问内存，操作里面的数据，此过程为解引用。

1.1.3 const 符号

需要了解变量和常量 — 可读可写和只读
const与指针：分清楚常量指针(指向常量的指针) 和指针常量(此指针是个常量不可改变他存储的地址)
int i = -1;
1.const int ic = i; 合法，定义了一个常量
2.const int *pic = ⁣ 合法，定义了一个指针指向一个常量 int const *p = const int *p
3.int *const cpi = ⁣ 非法，定义了一个指针常量指向一个变量，而ic是常量
4.const int *const cpic = ⁣合法，定义了一个常量指针，指向一个常量

1.1.4 算数运算(偏移概念)

指针算术运算（指针偏移量）
指针支持算术加减：加-向后偏移，减-向前偏移
偏移量，根据指针本身的类型而定—> int *的指针+1之后，移动了一个int(4字节)
不支持直接的算术乘除(除非强转了)。
如：都是访问数组的第二个元素
float a[3] = {1.1,1.2,5.5};
1. float mya = *(a+1); 2. float *p = a; float mya2 = *(p+1); 3. a[1]

//在下面配合数组讲更清晰

1.2野指针

野指针：一个指针所指向的地址不确定，此时对它进行赋值会产生不可估计的错误。
一般造成的错误为段错误，即操作了非法数据，非法数据是没有向系统申请的或者是丧失使用权的数据，合法例如int a; 此数据是申请了合法内存的，可以随便使用。
非法数据，例如：

int *p; //只定义不初始化：是个野指针，所存的地址是乱码(随机的),必须初始化，如果直接解引用赋值，操作了个随机地址的数据。
p=(int *)malloc(100); free§; //此时只是释放了内存，使这块内存不能使用，再使用就是非法的，会造成程序错误
解决：#define NULL ((void *)0x00 ) free§; p = NULL;

1.3多级指针

既然指针是个数据类型，存储在内存中，那么指针也会有一个专属地址。
二级指针：
存储指针地址的指针

int a = 10;
int *p = &a;
int *(*pp) = &p; //申请了一块4字节内存，存储int * 类型的数据的地址(即指向int类型的指针)，内存名字为pp，或者说变量名为pp。//=======================
当然还存在3、4、5、6级指针，也基本用不上

1.4复杂指针

//指针指向函数，数组等
数组指针：指向数组的指针   运算符优先级，数组指针和指针数组
int (*p)[3]     //指针：指向 int [3] 的数组类型（如int arr[3]）指针数组：存储一系列指针的数组
int *arr[3]     //数组：存储了3个 int *类型的指针
（如字符串数组：char *str[3] = {"hello", "world", "hahaha"};）函数指针：指向函数的指针
int func_max(int a, int b);
int (*p1)(int, int) = func_max;
printf("%d\n", p1(a, b));指针函数：返回值为指针的函数
int *func_test(int a, int b)    //函数：形参为 int，int。返回值为 int *

2.数组

数组: 一整块连续的内存，存储了具体长度的相同类型数据。（变量的集合）
任何数组名都被视为一个指向其首元素的指针 — 指针常量特性

//数组的定义
int arr[3];
1.int 元素类型（里面所有元素的数据类型）2.arr 数组名（数组名就是首元素地址）属于指针常量
3.[3] 数组长度（数组中有3个相同的int类型数据）
（数组类型： int [3]）
//如：int a[2] [3]  定义了一个数组，有两个元素，每个元素存放的都是int [3]类型的数据
定义的解释：
通俗解释：定义了一个3个int的数组
内存角度：向系统申请一块连续内存，规定了内存中每个类型为int整型，长度为3。
//使用数组中的元素：arr[0]    使用数组中第1个元素（下标范围：0 ~ 2）

2.1数组与指针(重点)

任何数组名都被视为一个指向其首元素的指针，首元素为即为数组中第一个元素：

int a[3] = {0,1,2};         //首元素为 a[0] = a[0] = *a = 0；
int a[3][2] ={6,7,2,8,3,7,} //首元素为a[0],此a[0]代表的是第一个数组，如下图中的小红圈，*a[0] = a[0][0] = 6;

在此处首元素可以从内存图中看出。
首先了解二维数组：
在C语言中，其实是不存在二维数组这种数据类型的！是为了便于理解交流的一种说法，它在本质上也是一维数组，在内存中也是以一维数组形式存在。
例如： int arr[3][2]
内存的角度：向系统申请一个连续的内存，长度为3个元素，每个元素为 int [2]类型。数组名会和最近的一个[ ]结合。
如上图所示：
int arr[3][2] = {6,7,2,8,3,7};
int (*p)[2] = arr; //定义一个指针指向int [2]类型的数据。
int ***p = &arr; //代表整个数组的地址.

arr ：代表首元素的地址，其首元素是上图中的小红圈，所以对其+1，指向的是数字2那个位置。
arr[0]：代表第一个int [2]类型的首元素的地址，即数字6的地址，*a[0] = a[0][0], 对其+1，指向的是数字7. ---- arr[1],指向下一个int[2]数组.
arr[0][0]:代表首元素,就是数字6.
&arr：代表的是整个二维数组的地址，不能对其地址偏移载操作,可能出现段错误

1.数组名也可以当成指针进行运算。
2.指针也可以使用数组下标的形式，来对数组元素进行访问。
3.如指针的下标为负数，则表示指针向左偏移。
4.数组名不能进行自加操作。
5.如果只想对地址进行数值上的算术加减
必须对地址进行强制类型转换，转换为数值形式，才能进行算术加减。
printf("%p \n",arr);   printf("%lx \n",(unsigned int)arr );

2.2复杂数组

2.2.1变长数组

int i = 3;
int a[i]; //这一项在传统C语言中不可初始化，在C99标准和C++中是合法使用的，之前的要求是数组大小必须为常量。

2.2.2柔性数组（零长数组）

int a[0];
柔性数组既数组大小待定的数组，C语言中结构体的最后一个元素可以是大小未知的数组，也就是所谓的0长度.

它的主要用途是为了满足需要变长度的结构体，为了解决使用数组时内存的冗余和数组的越界问题用法
在一个结构体的最后，申明一个长度为空的数组，就可以使得这个结构体是可变长的。对于编译器来说，此时长度为0的数组并不占用空间，因为数组名本身不占空间，它只是一个偏移量，数组名这个符号本身代表了一个不可修改的地址常量,但对于这个数组的大小，我们可以进行动态分配malloc

//============  例子    //同样在C99标准和C++中合法使用struct ZeroArrTest{int a;int b;int test[0];  //不占内存大小};//  此时的 8 这个位置，可以方便的自加struct ZeroArrTest *p = (struct ZeroArrTest *)malloc(sizeof(struct ZeroArrTest) + 8);p->a = 1;p->b = 2;p->test[0] = 3;p->test[1] = 4;          //在malloc时，后面的8 为两个int类型数据，一般用sizeof(int)*2int nub = *(&p->b + 1);     //nub = 3;sizeof(struct ZeroArrTest); //8