C语言指针,你都了解了吗?

  • 来源:csdn博客

核心内容: 1、C语言指针的核心知识点 2、处理指针相关问题的万能措施—-内存分配图 3、C语言的指针是如何过渡到Java中的引用的

最近一段时间一直在学习C语言的指针,也算是颇有心得吧,虽然从网上看了几篇关于指针的博文,但是感觉都不符合自己的口味,于是决定好好写一篇关于指针的文章。 C语言指针的核心知识点: 1、指针就是地址,地址就是内存单元的编号,范围是0到4G-1,指针的本质就是一个操作受限的非负整数,而指针变量就是存放内存单元编号(即地址、指针)的变量。 2、凡是动态分配的内存,都是没有名字的,而是将其地址赋给一个指针变量,用指针变量去代表这个事物。 3、一个指针变量,无论其指向的变量占多少个字节,其本身只占用4个字节的内存空间,因为内存单元的编号是32位。32/8=4 4、字节是存储数据的基本单元,一个字节占8位,而一个字节的编号占32位。 5、变量分为两种类型:普通类型变量和指针类型变量,其中普通类型变量用来存放真实的数据,而指针类型变量用来存放变量的地址。其中指针类型变量包括(Java中): ①所有类定义的变量:如 Student student = new Student(“zhang” , 25),其中的student ②所有接口定义的变量:如 List list = new ArrayList(),其中的list ③数组的名字:如int a[] = {1,2,3,8,9}中的a。 6、静态内存是在栈中进行分配的,是由系统自动分配、自动释放的,静态内存是程序员无法控制的;动态内存是在堆中进行分配的,是由程序员手动分配,手动释放的,凡是动态分配的内存必须通过free的方式才能够进行释放,当然这里指的是C语言;在Java当中,动态分配的内存是由内存回收机制来回收的,不用程序员来进行手动回收,保证了程序的安全性,但是在Java当中,由于虚拟机要一直跟踪每一块内存空间的使用情况,所以往往会从造成CPU的使用率过大。 好的,如果你想学会C语言中的指针,上面的这些内容是你必须要理解的,首先我们先理解一下究竟什么是指针,在理解究竟什么是指针之前,我们必须要知道数据在内存中究竟是如何来进行存储的,先放一张图:

这里写图片描述

这里通过一个小例子来说明数据在内存中是如何来进行存储的:

这里写图片描述

当我们在Visiual C++6.0软件对这个程序进行编译运行的时候,Visiual C++6.0这个软件首先请求操作系统为我们的变量i分配一块内存空间,随后操作系统会在内存中寻找一块空闲的区域分配给我们的程序,随后Visiual C++6.0这个软件会将变量i和我们的这块内存空间关联起来,今后对变量i的操作就是对我们内存空间的操作。具体实现过程如下:

这里写图片描述

现在我们对内存存储的这一块区域进行放大:

这里写图片描述

操作系统会给我们的变量分配一块内存空间,但是这块内存空间究竟在内存中的什么位置呢?这块内存空间在内存空间中的编号到底是多少呢?现在让我么在程序中输出一下:

# include <stdio.h>

int main()
{
    int i = 10;

    printf("编号1的数值是:%#Xn",&i);

    return 0;
}

运行结果:

这里写图片描述

现在我们用图画在描述一下:

这里写图片描述

在上面这张图中:

这里写图片描述

(即编号1)就是我们所说的指针,即地址,也就是说:指针实际上就是内存单元的编号,一个编号为32位,每一个内存单元都会占有一个内部单元的编号(即地址)记载其在内存条中的位置,因此通过指针我们可以直接对硬件进行操作。 其实,程序归根结底就是对内存的操作,我们对一块内存空间进行操作总共含有两种方式: ①直接通过变量名的方式对这块内存空间进行操作。(直接访问) ②通过获取内存空间的地址对这块内存空间进行操作。(间接访问)

这里写图片描述

其中,第一种方式是我们经常使用的,但是第二种方式会让我们有一种直接接触到硬件的感觉,示例程序:

# include <stdio.h>

int main()
{
    int i = 10;

    printf("编号1的数值是:%#Xn",&i);

    int * p = &i; //指针变量p保存了变量i的地址:18FF44

    *p = 100; //以18FF44为地址的那块内存空间的内容设置为100

    printf("变量i的内容是:%dn",i);//无论是直接访问还是以地址的间接访问,本质上都是对同一块内存空间的访问

    return 0;
}

运行结果:

这里写图片描述

具体效果:

这里写图片描述

归根接地就是一句话:无论是通过变量名i的直接访问,还是通过地址18FF44的间接访问,本质上都是对同一块内存空间的访问。

处理指针相关问题的万能措施—-内存分配图 很多人在处理指针这块的程序的时候,有的时候总是会感觉到很迷糊,但是就我个人而言,对于指针相关的知识,总是习惯于去画内存分配图去解决问题,而且效果还是非常好的,下面我们就用一个典型的程序:交换内容的程序来说明问题。 要求:输入a和b两个整数,按照先大后小的顺序输出a和b。 实例程序1:

# include <stdio.h>

void swap(int ,int );

int main()
{
    int a,b;
    printf("请从键盘上输入a和b两个数值:n");
    scanf("%d %d",&a,&b);

    if (a < b)
    {
       swap(a,b);   
    }

    printf("max=%d t min=%d n",a,b);

    return 0;
}
void swap(int p,int q)
{
    int tmp; //交换p和q的内容
    tmp = p;
    p = q;
    q = tmp;
}

运行结果:

这里写图片描述

很明显,从运行结果上来看,并没有达到我们的预期效果,下面我们用内存分配图来查找一下原因:

这里写图片描述

所以上面程序的解法是错误的。 实例程序2:

# include <stdio.h>

void swap(int *,int *);

int main()
{
    int a,b;
    printf("请从键盘上输入a和b两个数值:n");
    scanf("%d %d",&a,&b);

    if (a < b)
    {
       swap(&a,&b); 
    }

    printf("max=%d t min=%d n",a,b);

    return 0;
}
void swap(int *p,int *q)
{
    int tmp;
    tmp = *p;
    *p = *q;
    *q = tmp;
}

运行结果:

这里写图片描述

内存分配图:

这里写图片描述

通过上面的图解我们可以发现,指针变量p和q分别定位到了变量a和变量b的内存空间,间接的交换了a和b内存空间的内容。

C语言的指针是如何过渡到Java中的引用的 在谈到这个问题的时候,我认为应该从两个方面进行说起:动态内存分配和如何传递发送内容。 动态内存份分配的问题: 实例程序1:

# include <stdio.h>
# include <malloc.h>
# include <string.h>

struct Student
{
   char name[100];
   int age;
   float score;
};

int main()
{
    Student * student = (Student *)malloc(sizeof(Student));
    strcpy(student->name,"zhangming");
    student->age = 25;
    student->score = 88.8f;

    printf("name is %sn",student->name); //student->age在编译底层会变为(*student).name
    printf("age is %dn",student->age);
    printf("score is %fn",student->score);


    return 0;
}

运行结果:

这里写图片描述

内存实例图示:

这里写图片描述

对于上面的这个程序,Java语言是这么封装的:

class Student 
{
   String name;
   int age;
   float score;
}
public class App1 
{
    public static void main(String[] args)
    {
        //Student * student = (Student *)malloc(sizeof(Student));
        Student student = new Student(); //new相当于C语言中的malloc
        student.name = "zhangsan";
        student.age = 25;
        student.score = 88.8f;

        System.out.println("name is:"+student.name);
        System.out.println("age is:"+student.age);
        System.out.println("score is:"+student.score);
    }
}

下面我们通过函数传递数据:传递指针变量(本质传递的是地址)

# include <stdio.h>
# include <malloc.h>
# include <string.h>

struct Student
{
   char name[100];
   int age;
   float score;
};

void changeData(Student * stu)
{
    strcpy(stu->name,"lisi");
    stu->age = 24;
    stu->score = 98.8f;
}
int main()
{
    Student * student = (Student *)malloc(sizeof(Student));
    strcpy(student->name,"zhangming");
    student->age = 25;
    student->score = 88.8f;

    printf("name is %sn",student->name); //student->age在编译底层会变为(*student).name
    printf("age is %dn",student->age);
    printf("score is %fn",student->score);

    changeData(student);//传递的是地址,速度快并且节省内存空间!

    printf("name is %sn",student->name); //student->age在编译底层会变为(*student).name
    printf("age is %dn",student->age);
    printf("score is %fn",student->score);

    return 0;
}

运行结果:

这里写图片描述

Java封装的效果:

class Student 
{
   String name;
   int age;
   float score;
}
public class App1 
{
    public static void main(String[] args)
    {
        //Student * student = (Student *)malloc(sizeof(Student));
        Student student = new Student(); //new相当于C语言中的malloc
        student.name = "zhangsan";
        student.age = 25;
        student.score = 88.8f;

        System.out.println("name is:"+student.name);
        System.out.println("age is:"+student.age);
        System.out.println("score is:"+student.score);

        changeData(student); //student本质上是一个指针变量

        System.out.println("name is:"+student.name);
        System.out.println("age is:"+student.age);
        System.out.println("score is:"+student.score);
    }
    public static void changeData(Student stu) //stu指向同一块内存空间
    {
        stu.name = "lisi";
        stu.age = 24;
        stu.score = 98.8f;
    }
}

运行结果:

name is:zhangsan
age is:25
score is:88.8
name is:lisi
age is:24
score is:98.8

总结:在Java当中,虽然已经没有了指针,但是底层编译运行过程中本质上就是指针,Java中的引用本质上就是C语言中的指针变量,无论是C语言还是Java语言,都有一个共同的特点:凡是动态分配的内存都是没有名字的,而是用一个指针变量保存这块内存空间的地址,用这个指针变量去代表这块内存空间。 OK,博文如果有问题,欢迎大家留言指正!