C语言中指针和数组的爱恨情仇

文章目录

C语言中指针和数组的爱恨情仇
一、前言
二、为什么学指针
三、说明
四、跟我一起学
- （一）C语言中的*和&
- - 1、C语言中为什么存在&和*
  - 2、&和*是什么？
  - 3、&（取地址运算符）和*（间接寻址运算符）的使用
- （二）初识指针和变量
- - 1、变量
  - - （1）变量如何创建
    - （2）变量如何赋值
    - （3）变量如何使用
  - 2、指针
  - - （1）指针如何创建
    - （2）指针如何赋值
    - （3）指针如何使用
- （三）指针的一些基本用法
- - 1、指针和变量的定义
  - 2、指针和变量的初始化
  - 3、指针如何作为参数
  - 4、指针如何作为返回值
  - 5、案例1：完成swap函数，完成两个参数交换的功能
  - 6、案例2：找到最大和第二大的值
- （四）指针和数组的渊源
- - 1、提前说明
  - 2、数组和指针的简单运用
  - 3、指针中的算术运算
  - - （1）指针加上整数
    - （2）指针减去整数
    - （3）两个指针相减
  - 4、指针做比较
  - 5、指针指向复合
  - 6、指针直接指向数组
- （五）指针实战算法题
五、结尾

一、前言

你可能会有小疑问，爱什么？恨什么？

先说恨吧，相信刚学C语言的同志都恨过。

记得大一时，C语言老师上课时用的VC++6.0，记得考试时用的VC++6.0，当时真的咬牙切齿，你说能不恨吗。

没有代码提示，直接劝退了！

刚考完C语言的时候，真的想过这辈子再也不碰C了。

大二下学期，学了Java，授课老师用的Eclipse，虽然老师上课手撸代码，但是我们写作业，考试起码有提示呀，顿时喜欢上了。

就这样，大学期间搞了四年的Java。

那么爱什么呢？

爱的是，我大学毕业后缺搞起C语言，做了嵌入式Linux开发，因为我非常喜欢Linux。

C语言可以直接操作硬件的，那么你可能会问，一个编程语言怎么能和硬件想关联呢？是不是很神奇。

我一开始也不知道，后来经过在公司的一段时间内接触了HDMI、DVI、VGA等信号的驱动知识才了解到，C语言是可以直接操作寄存器的。但是也不能直接操作，而是通过一些特定的协议规则，例如：I2C协议。

搞嵌入式还是挺有好处的，没有Java加班多是真的，下午下班回家、周六、周日、年假基本上不加班，也没办法加班，因为设备是在公司，你没办法拿到家里来对吧。只能回家学习了。想加班的话，还得看公司，至少我们公司965，还是挺爽的。选择生活，还是选择其他还是看自己。

即使不爱，也得爱呀，哈哈哈哈。

二、为什么学指针

1、因为不会，基本用法都不会；
2、因为很想会，必须得懂；
3、因为会用到，必须得学；

不会C语言的指针，你去刷个算法题，去瞧瞧。

哈哈，记得我下定决心搞嵌入式Linux开发的时候，第一次想使用C语言去刷算法题的时候，因为想提升一下自己的C语言的基础。

就打开的一个最最最简单的题：

在这里插入图片描述

给的初始代码如下：

/*** Note: The returned array must be malloced, assume caller calls free().*/
int* twoSum(int* nums, int numsSize, int target, int* returnSize){}

我滴个乖乖，这简直了，直接头大了，没错，直接劝退了。

再来看一下Java版的：

class Solution {public int[] twoSum(int[] nums, int target) {}
}

哎，好爽快呀。

你就说吧，你不会指针，你怎么去用C语言刷算法题？？？？？

三、说明

本篇文章不长篇大论的研究指针背后的原理，因为博主还没到这地步。只是简单的总结一下我段时间学到的技巧用法等。

四、跟我一起学

（一）C语言中的*和&

引用我其他博文中的一段话

1、C语言中为什么存在&和*

C语言中大名鼎鼎的“指针”，想必你肯定听说过吧。
没错，C语言中的&和*就是为了指针而诞生的。

指针说白了就是直接/间接的操作（取/存）存储中的地址中的数据。

试想一下，如果没有&和*的存在，你可能每天都在为计算和寻找某个变量在哪里而发愁呢！

有了&和*之后，就不需要你手动的去计算内存中的地址。

2、&和*是什么？

&：取地址运算符；
*：间接寻址，也可以称为取值运算符，这样就好理解了运算符；

&的作用：如果想找到变量的地址，可以使用&（取地址）运算符。

*的作用：如果你学过链表，你经常会用到:

p->q;

那么p就是指向q的地址。

如果你学过计算机组成原理或者操作系统，里面的寄存器的寻址方式，就有间接寻址方式。

间接寻址方式：说白了就是取这个地址指向的地址的值。

如果有一个变量p，那么p就是取p指向地址的值。

3、&（取地址运算符）和*（间接寻址运算符）的使用

int i; 是变量

int *pi;是指针

 int i, *pi;char c,*pc;

例子：

#include <stdio.h>int main()
{int i, *pi;char c,*pc;//初始化i为10i = 10;//初始化c为‘a’字符c = 'a';//把pi指向i的地址pi = &i;//把pc指向c的地址pc = &c;printf("i=%d;c=%c\n",*pi,*pc);//做一些基本处理*pi = *pi + 100;printf("*pi+100=%d\n",*pi);printf("pi addr=%p;i addr=%p;pc addr=%p;c addr=%p\n",pi,&i,pc,&c);return 0;
}

执行结果：

i=10;c=a
*pi+100=110
pi addr=0x7ffe76034684;i addr=0x7ffe76034684;pc addr=0x7ffe76034683;c addr=0x7ffe76034683

（二）初识指针和变量

1、变量

（1）变量如何创建

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$ cat test1.c -n 1   #include <stdio.h>2   3   int main()4 {5  6   7       //定义int类型的变量8       int i1,i2,i3;9      //定义double类型的变量10       double d1,d2,d3;11  12      return 0;13 }
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$

如上所示代码中的【数据类型空格变量名 ;】轻轻松松就定义出来了1-N个变量。

（2）变量如何赋值

        //初始化变量i1 = 5;i2 = 2;i3 = 1;

公式：【变量名 = 值;】

意思是把什么内容保存到什么变量中。

你是不是有疑问了，区区一个小小滴变量这是如何保存的呢？别急，继续看吧骚年。

（3）变量如何使用

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$ cat test1.c
#include <stdio.h>
int main()
{//定义int类型的变量int i1,i2,i3;//初始化变量i1 = 5;i2 = 2;i3 = 1;printf("i1=%d,i2=%d,i3=%d\n",i1,i2,i3);return 0;
}
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$ zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$ gcc test1.c
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$ ./a.out
i1=5,i2=2,i3=1
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$

2、指针

（1）指针如何创建

 //定义int类型的指针int *p1,*p2,*p3;

（2）指针如何赋值

//定义int类型的变量
int i1,i2,i3;//初始化变量
i1 = 5;
.......//定义int类型的指针
int *p1,*p2,*p3;//赋值
p1 = &i1;

等等

请留步，这里说一下。

指针，其实就是存的地址。

不信可以使用printf大法看看：

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$ cat test2.c
#include <stdio.h>int main()
{//定义int类型的变量int i1,i2,i3;//初始化变量i1 = 5;i2 = 2;i3 = 1;printf("i1=%d,i2=%d,i3=%d\n",i1,i2,i3);//定义int类型的指针int *p1,*p2,*p3;//赋值p1 = &i1;//打印printf("p1=%p,&i1=%p\n",p1,&i1);return 0;
}
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$ ./a.out
i1=5,i2=2,i3=1
p1=0x7ffde7e3f364,&i1=0x7ffde7e3f364
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$

可以看到，我用p1=&i1，打印的结果是相同的，所以可以得到结论。

一个错误的示范：

int *p1;
p1 = 10;

我在没具体学习指针的时候，就这样做过。

编译的时候：

所以：

指针变量只能接收某个内存中的地址；

只能把地址赋值给指针变量。

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$ gcc test2.c
test2.c: In function ‘main’:
test2.c:23:5: warning: assignment to ‘int *’ from ‘int’ makes pointer from integer without a cast [-Wint-conversion]23 |  p2 = 123;|     ^
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210719$

（3）指针如何使用

这里只需要学会*和&就行了，其余的暂时可以不用管。

（三）指针的一些基本用法

1、指针和变量的定义

//变量定义
int i,j,k;//指针的定义
int *pi,*pj,*pk;

2、指针和变量的初始化

//变量定义
int i,j,k;//指针的定义
int *pi,*pj,*pk;//变量的初始化
i = 10;
j = 100;
k = 1000;//指针的初始化
pi = &i;
pj = &j;
pk = &k;

如果你还不知道&和*的用法和作用，可以参考我这篇：
《C语言中的&和*》

3、指针如何作为参数

#include <stdio.h>void maxV(int a,int b,int *max)
{if( a > b){*max = a; }else{*max = b;}
}int main()
{//变量定义int i,j,k;//指针的定义int *pi,*pj,*pk;//变量的初始化i = 10;j = 100;k = 1000;//指针的初始化pi = &i;pj = &j;pk = &k;int max;maxV(i,j,&max);printf("最大的数是：%d\n",max);return 0;
}

结果：

最大的数是：100

4、指针如何作为返回值

#include <stdio.h>void maxV(int a,int b,int *max)
{if( a > b){*max = a;}else{*max = b;}
}int *maxV2(int *a,int *b)
{return *a > *b ? a : b;
}int main()
{//变量定义int i,j,k;//指针的定义int *pi,*pj,*pk;//变量的初始化i = 10;j = 100;k = 1000;//指针的初始化pi = &i;pj = &j;pk = &k;int max;maxV(i,j,&max);printf("最大的数是：%d\n",max);printf("最大的数是：%d\n",*maxV2(&j,&k));return 0;
}

结果：

最大的数是：100
最大的数是：1000

5、案例1：完成swap函数，完成两个参数交换的功能

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/11指针$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/11指针$ cat swap.c
#include <stdio.h>void swap(int *p,int *q)
{int temp = *p;*p = *q;*q = temp;
}int main()
{int a=10;int b=20;swap(&a,&b);printf("a=%d,b=%d\n",a,b);return 0;
}
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/11指针$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/11指针$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/11指针$ ./a.out
a=20,b=10
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/11指针$

6、案例2：找到最大和第二大的值

题目如下：

方法一：两次循环

第一次：找出最大的值，然后记录下来最大值的位置；
第二次查找的时候把最大值的位置的数据给清空，继续寻找最大的值，那么这一次的最大的值就是第二大的。

#include <stdio.h>
#define ARRAY_SIZE(array) ((int) (sizeof(array) / sizeof(array[0]) ))/**查找最大的值和第二大的值* */
void find_tow_largest(int a[],int n,int *largest,int *second_largest)
{//1、找到最大的值*largest = a[0];//记录下来最大的值的位置int maxIndex = 0;for(int i = 1;i<n;i++){if(*largest < a[i]){*largest = a[i];maxIndex = i;}}//2、找第二大的值//把最大的值变成最小的值a[maxIndex] = -1;*second_largest = a[0];for(int i = 1;i<n;i++){if(*second_largest < a[i]){*second_largest = a[i];}
"find_tow_larget.c" 54L, 863C                                                              31,2-9       顶端*largest = a[i];maxIndex = i;}}//2、找第二大的值//把最大的值变成最小的值a[maxIndex] = -1;*second_largest = a[0];for(int i = 1;i<n;i++){if(*second_largest < a[i]){*second_largest = a[i];}}}int main()
{int a[] = {1,5,2,4,7,5,8,234};int n = ARRAY_SIZE(a);int largest,second_largest;find_tow_largest(a,n,&largest,&second_largest);printf("最大的是：%d,第二大的是：%d\n",largest,second_largest);return 0;
}

执行结果：

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/11指针$ vim find_tow_larget.c
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/11指针$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/11指针$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/11指针$ gcc find_tow_larget.c
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/11指针$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/11指针$ ./a.out
最大的是：234,第二大的是：8
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/11指针$

方法2：排序

可以利用数组的排序来做，任何排序都可以。

这里选用插入排序来做。

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/11指针$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/11指针$ cat find_tow_larget.c
#include <stdio.h>
#define ARRAY_SIZE(array) ((int) (sizeof(array) / sizeof(array[0]) ))/**查找最大的值和第二大的值* */
void find_tow_largest(int a[],int n,int *largest,int *second_largest)
{//1、找到最大的值*largest = a[0];//记录下来最大的值的位置int maxIndex = 0;for(int i = 1;i<n;i++){if(*largest < a[i]){*largest = a[i];maxIndex = i;}}//2、找第二大的值//把最大的值变成最小的值a[maxIndex] = -1;*second_largest = a[0];for(int i = 1;i<n;i++){if(*second_largest < a[i]){*second_largest = a[i];}}}/**使用排序查找最大的值和第二大的值* */
void find_sort_tow_largest(int a[],int n,int *largest,int *second_largest)
{//1、初始化for(int i = 1;i<n;i++){if(a[i-1] > a[i]){int j = i - 1;int temp = a[i];while(j > -1 && temp < a[j]){a[j+1] = a[j];j--;}a[j+1] = temp;}}*largest = a[n-1];*second_largest = a[n-2];}int main()
{int a[] = {1,5,2,4,7,5,8,234};int n = ARRAY_SIZE(a);int largest,second_largest;//find_tow_largest(a,n,&largest,&second_largest);find_sort_tow_largest(a,n,&largest,&second_largest);printf("最大的是：%d,第二大的是：%d\n",largest,second_largest);return 0;
}

结果：

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/11指针$ ./a.out
最大的是：234,第二大的是：8
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/11指针$

（四）指针和数组的渊源

1、提前说明

为了更好的说明指针和数组的情况。本文假设你最起码已经会简单的使用数组了。

下文中所使用的数组都是：int a[] = {10,20,30,40,50,60,70,80,90,100}。

如下图所示：

我们声明数组a和指针p如下：

 int a[10] = {10,20,30,40,50,60,70,80,90,100}, *p;

2、数组和指针的简单运用

int a;只是存放的一个数，数组中而是存放的一组数；

那么我们可以把某个变量的地址赋值给某个指针变量，那么数组可不可以呢？

当然是可以的：

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$ ./a.out
a[0]=1,p=10
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$ cat test1.c
#include <stdio.h>int main()
{int a[10] = {10,20,30,40,50,60,70,80,90,100}, *p;p = &a[0];printf("a[0]=%d,p=%d \n",a[0],*p);}
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$

当我们把a[0]的地址赋值给p的时候，那么就相当于p指向了数组中a[0]处这个数值的地址，如下图所示：

3、指针中的算术运算

算术运算是什么？

就是从小就会的，加法、减法、乘法、除法。

C语言中的指针支持三种格式（只有三种，只能三种）的指针算术运算。

分别是：

指针加上整数；
指针减去整数；
两个指针相减；

下面来分别介绍一下数组中的指针怎么加减。

（1）指针加上整数

实验代码修改如下：

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$ cat test1.c
#include <stdio.h>int main()
{int a[10] = {10,20,30,40,50,60,70,80,90,100}, *p;p = &a[0];printf("a[0]=%d, *(p + 1)=%d \n",a[0], *(p+1) );}
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$

你猜猜(*p+1)会打印什么。

老王说：我猜是11；
老李说：我猜会报错，指针怎么能做加法呢！；

看看是谁说的对：

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$ gcc test1.c
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$ ./a.out
a[0]=10, *(p + 1)=20
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$

居然是20。

为什么是20呢，是不是很纳闷。

现在可以尝试猜想一下。

这个*(p+1) = 20的话，那么这个+1的操作很明摆着就是向前移动了一个位置呀，变成了a[1]。

验证一下：

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$ cat test1.c
#include <stdio.h>int main()
{int a[10] = {10,20,30,40,50,60,70,80,90,100}, *p;p = &a[0];printf("a[0]=%d, *(p + 1)=%d \n",a[0], *(p+1) );printf("a[1] addr=%p, *(p+1) addr=%p \n",&a[1], (p+1) );}
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$

通过打印a[1]和p+1的地址，还真的是一样的地址。那么就证明了我们的猜想，如果指针指向数组的话，那么加N就等于是向前移动了几个位置。

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$ ./a.out
a[0]=10, *(p + 1)=20
a[1] addr=0x7fff953b17b4, *(p+1) addr=0x7fff953b17b4
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$

（2）指针减去整数

有了前面加整数的铺垫，不难想象，减去一个整数，肯定就是向后移动了几个位置。

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$ cat test1.c
#include <stdio.h>int main()
{int a[10] = {10,20,30,40,50,60,70,80,90,100}, *p;p = &a[0];//+5p = p + 5;printf("(p + 5)之后=%d \n",*p);//-2p = p - 2;printf("(p + 5 - 2)之后=%d \n",*p);}

运行结果如下：

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$ ./a.out
(p + 5)之后=60
(p + 5 - 2)之后=40
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$

（3）两个指针相减

修改测试代码如下：

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$ cat test1.c
#include <stdio.h>int main()
{int a[10] = {10,20,30,40,50,60,70,80,90,100}, *p, *q;p = &a[2];q = &a[8];printf("p=%d,q=%d,(p - q)之后=%ld \n", *p, *q,(p - q) );printf("p=%d,q=%d,(q - p)之后=%ld \n", *p, *q,(q - p) );}
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$

运行结果：

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$ ./a.out
p=30,q=90,(p - q)之后=-6
p=30,q=90,(q - p)之后=6
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$

4、指针做比较

指针和指针之间也可以使用：<、>、<=、>=、==、!=来做比较。但是只有在相同的数组中做比较才有意义，因为数组中的指针做比较的话，会依赖于同一数组中的元素的相对位置。

代码修改如下：

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$ cat test1.c
#include <stdio.h>int main()
{int a[10] = {10,20,30,40,50,60,70,80,90,100}, *p, *q;p = &a[2];q = &a[8];printf("(p > q)之后=%d \n",(p > q) );printf("(q < p)之后=%d \n",(q > p) );}
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$

结果：

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$ gcc test1.c  && ./a.out
(p > q)之后=0
(q < p)之后=1

5、指针指向复合

这个是c99中的一个特性。

我们之前是先创建一个数组，然后用指针再指向数组的第一个元素，以此达到目的。

这样做是很不方便的，那么接下来的操作，就是可以为了简化这个操作，减少一些麻烦。

int *p1 = (int []){1,2,3,4,5,6};

我们使用的时候，也是一样用就可以了：

printf("p1 + 1 =%d \n",*(p1+1));

6、指针直接指向数组

废话不多说，直接上代码：

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$ cat test1.c
#include <stdio.h>int main()
{int a[10] = {10,20,30,40,50,60,70,80,90,100}, *p, *q;p = a;printf("p+1=%d \n",*(p+1));  }
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$ gcc test1.c && ./a.out
p+1=20
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$

（五）指针实战算法题

学习完了C语言的指针，再一次信心满满的打开了
https://leetcode-cn.com/problems/two-sum/submissions/
这道算法题。

现在Ubuntu的vim写了一下：

#include <stdio.h>int* twoSum(int* nums, int numsSize, int target, int* returnSize){int *res = (int[2]){};for(int i = 0;i<numsSize;i++){for(int j = 1;j<numsSize;j++){if(i != j && (nums[i] + nums[j] == target)){*(res) = i;*(res+1) = j;*returnSize = 2;return res;}}}return res;
}int main()
{int *nums = (int[]){2,7,11,15};int numsSize = 4;int target = 9;int returnSize;int *result = twoSum(nums,numsSize,target,&returnSize);printf("returnSize=%d,result1=%d,result2=%d \n",returnSize,*result,*(result+1));}

运行：

zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$ gcc test2.c && ./a.out
returnSize=2,result1=0,result2=1
zhenghui@zhlinux:~/codeProject/20210720$

好滴很，没有毛病。

放到力扣试试：

一遍过，哈哈哈。挺开心的。

开心的是这是我用指针写过最长的C语言代码了。

开心的是第一次用指针写了一个程序。

刚好对比一下，以前我用Java写的：

不得不说C语言的优势就一下子体现出来了。

时间上的问题不是大问题，只是本次使用了两层for循环来处理的，时间会久一些。

五、结尾

现在高兴还太早，只是初出茅庐，会了皮毛，简单的使用。

C语言高级的地方在于内存的管理，如何动态的分配内存，管理内存，如何动态的分配字符串，分配数组，释放存储空间等等，还有一大把的基础知识带研究。

下次继续研究。

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