1 指针是一种数据类型

1.1 指针变量

指针是一种数据类型，占用内存空间，用来保存内存地址。

void test01(){
	
	int* p1 = 0x1234;
	int*** p2 = 0x1111;

	printf("p1 size:%d\n",sizeof(p1));
	printf("p2 size:%d\n",sizeof(p2));


	//指针是变量，指针本身也占内存空间，指针也可以被赋值
	int a = 10;
	p1 = &a;

	printf("p1 address:%p\n", &p1);
	printf("p1 address:%p\n", p1);
	printf("a address:%p\n", &a);

}

1.2 野指针和空指针

1.2.1 空指针

标准定义了NULL指针，它作为一个特殊的指针变量，表示不指向任何东西。要使一个指针为NULL,可以给它赋值一个零值。为了测试一个指针百年来那个是否为NULL,你可以将它与零值进行比较。
对指针解引用操作可以获得它所指向的值。但从定义上看，NULL指针并未指向任何东西，因为对一个NULL指针因引用是一个非法的操作，在解引用之前，必须确保它不是一个NULL指针。
如果对一个NULL指针间接访问会发生什么呢？结果因编译器而异。
不允许向NULL和非法地址拷贝内存：

void test(){
	char *p = NULL;
	//给p指向的内存区域拷贝内容
	strcpy(p, "1111"); //err

	char *q = 0x1122;
	//给q指向的内存区域拷贝内容
	strcpy(q, "2222"); //err		
}

1.2.2 野指针

在使用指针时，要避免野指针的出现：
野指针指向一个已删除的对象或未申请访问受限内存区域的指针。与空指针不同，野指针无法通过简单地判断是否为 NULL避免，而只能通过养成良好的编程习惯来尽力减少。对野指针进行操作很容易造成程序错误。
什么情况下回导致野指针？

  • 指针变量未初始化
    任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针，它的缺省值是随机的，它会乱指一气。所以，指针变量在创建的同时应当被初始化，要么将指针设置为NULL，要么让它指向合法的内存。
  • 指针释放后未置空
    有时指针在free或delete后未赋值 NULL，便会使人以为是合法的。别看free和delete的名字（尤其是delete），它们只是把指针所指的内存给释放掉，但并没有把指针本身干掉。此时指针指向的就是“垃圾”内存。释放后的指针应立即将指针置为NULL，防止产生“野指针”。
  • 指针操作超越变量作用域
    不要返回指向栈内存的指针或引用，因为栈内存在函数结束时会被释放。
void test(){
	int* p = 0x001; //未初始化
	printf("%p\n",p);
	*p = 100;
}

操作野指针是非常危险的操作，应该规避野指针的出现：

  • 初始化时置 NULL
    指针变量一定要初始化为NULL，因为任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针，它的缺省值是随机的。
  • 释放时置 NULL
    当指针p指向的内存空间释放时，没有设置指针p的值为NULL。delete和free只是把内存空间释放了，但是并没有将指针p的值赋为NULL。通常判断一个指针是否合法，都是使用if语句测试该指针是否为NULL。

1.3 间接访问操作符

通过一个指针访问它所指向的地址的过程叫做间接访问，或者叫解引用指针，这个用于执行间接访问的操作符是*。
注意：对一个int类型指针解引用会产生一个整型值，类似地，对一个float指针解引用会产生了一个float类型的值。

int arr[5];
	int *p = * (&arr);
int arr1[5][3] arr1 = int(*)[3]
&arr1
  • 在指针声明时，* 号表示所声明的变量为指针
  • 在指针使用时，* 号表示操作指针所指向的内存空间
  • * 相当通过地址(指针变量的值)找到指针指向的内存，再操作内存
  • * 放在等号的左边赋值（给内存赋值，写内存）
  • * 放在等号的右边取值（从内存中取值，读内存）
//解引用
void test01(){

	//定义指针
	int* p = NULL;
	//指针指向谁，就把谁的地址赋给指针
	int a = 10;
	p = &a;
	*p = 20;//*在左边当左值，必须确保内存可写
	//*号放右面，从内存中读值
	int b = *p;
	//必须确保内存可写
	char* str = "hello world!";
	*str = 'm';

	printf("a:%d\n", a);
	printf("*p:%d\n", *p);
	printf("b:%d\n", b);
}

1.4 指针的步长

指针是一种数据类型，是指它指向的内存空间的数据类型。指针所指向的内存空间决定了指针的步长。指针的步长指的是，当指针+1时候，移动多少字节单位。
思考如下问题：

int a = 0xaabbccdd;
unsigned int *p1 = &a;
unsigned char *p2 = &a;

//为什么*p1打印出来正确结果？
printf("%x\n", *p1);
//为什么*p2没有打印出来正确结果？
printf("%x\n", *p2);

//为什么p1指针+1加了4字节？
printf("p1  =%d\n", p1);
printf("p1+1=%d\n", p1 + 1);
//为什么p2指针+1加了1字节？
printf("p2  =%d\n", p2);
printf("p2+1=%d\n", p2 + 1);

2 指针的意义_间接赋值

2.1 间接赋值的三大条件

通过指针间接赋值成立的三大条件：

  • 2个变量（一个普通变量一个指针变量、或者一个实参一个形参）
  • 建立关系
  • 通过 * 操作指针指向的内存
void test(){
	int a = 100;	//两个变量
	int *p = NULL;
	//建立关系
	//指针指向谁，就把谁的地址赋值给指针
	p = &a;
	//通过*操作内存
	*p = 22;
}

2.2 如何定义合适的指针变量

void test(){
	int b;  
	int *q = &b; //0级指针
	int **t = &q;
	int ***m = &t;
}

2.3 间接赋值：从0级指针到1级指针

int func1(){ return 10; }

void func2(int a){
	a = 100;
}
//指针的意义_间接赋值
void test02(){
	int a = 0;
	a = func1();
	printf("a = %d\n", a);

	//为什么没有修改？
	func2(a);
	printf("a = %d\n", a);
}

//指针的间接赋值
void func3(int* a){
	*a = 100;
}

void test03(){
	int a = 0;
	a = func1();
	printf("a = %d\n", a);

	//修改
	func3(&a);
	printf("a = %d\n", a);
}

2.4 间接赋值：从1级指针到2级指针

void AllocateSpace(char** p){
	*p = (char*)malloc(100);
	strcpy(*p, "hello world!");
}

void FreeSpace(char** p){

	if (p == NULL){
		return;
	}
	if (*p != NULL){
		free(*p);
		*p = NULL;
	}

}

void test(){
	
	char* p = NULL;

	AllocateSpace(&p);
	printf("%s\n",p);
	FreeSpace(&p);

	if (p == NULL){
		printf("p内存释放!\n");
	}
}

2.4 间接赋值的推论

  • 用1级指针形参，去间接修改了0级指针(实参)的值。
  • 用2级指针形参，去间接修改了1级指针(实参)的值。
  • 用3级指针形参，去间接修改了2级指针(实参)的值。
  • 用n级指针形参，去间接修改了n-1级指针(实参)的值。

3 指针做函数参数

指针做函数参数，具备输入和输出特性：

  • 输入：主调函数分配内存
  • 输出：被调用函数分配内存

3.1 输入特性

void fun(char *p /* in */)
{
	//给p指向的内存区域拷贝内容
	strcpy(p, "abcddsgsd");
}

void test(void)
{
	//输入，主调函数分配内存
	char buf[100] = { 0 };
	fun(buf);
	printf("buf  = %s\n", buf);
}

3.2 输出特性

```c
void fun(char **p /* out */, int *len)
{
	char *tmp = (char *)malloc(100);
	if (tmp == NULL)
	{
		return;
	}
	strcpy(tmp, "adlsgjldsk");

	//间接赋值
	*p = tmp;
	*len = strlen(tmp);
}

void test(void)
{
	//输出，被调用函数分配内存，地址传递
	char *p = NULL;
	int len = 0;
	fun(&p, &len);
	if (p != NULL)
	{
		printf("p = %s, len = %d\n", p, len);
	}

4 字符串指针强化

4.1 字符串指针做函数参数

4.1.1 字符串基本操作

//字符串基本操作
//字符串是以0或者'\0'结尾的字符数组，(数字0和字符'\0'等价)
void test01(){

	//字符数组只能初始化5个字符，当输出的时候，从开始位置直到找到0结束
	char str1[] = { 'h', 'e', 'l', 'l', 'o' };
	printf("%s\n",str1);

	//字符数组部分初始化，剩余填0
	char str2[100] = { 'h', 'e', 'l', 'l', 'o' };
	printf("%s\n", str2);

	//如果以字符串初始化，那么编译器默认会在字符串尾部添加'\0'
	char str3[] = "hello";
	printf("%s\n",str3);
	printf("sizeof str:%d\n",sizeof(str3));
	printf("strlen str:%d\n",strlen(str3));

	//sizeof计算数组大小，数组包含'\0'字符
	//strlen计算字符串的长度，到'\0'结束

	//那么如果我这么写,结果是多少呢？
	char str4[100] = "hello";
	printf("sizeof str:%d\n", sizeof(str4));
	printf("strlen str:%d\n", strlen(str4));

	//请问下面输入结果是多少？sizeof结果是多少？strlen结果是多少？
	char str5[] = "hello\0world"; 
	printf("%s\n",str5);
	printf("sizeof str5:%d\n",sizeof(str5));
	printf("strlen str5:%d\n",strlen(str5));

	//再请问下面输入结果是多少？sizeof结果是多少？strlen结果是多少？
	char str6[] = "hello\012world";
	printf("%s\n", str6);
	printf("sizeof str6:%d\n", sizeof(str6));
	printf("strlen str6:%d\n", strlen(str6));
}

八进制和十六进制转义字符：
在C中有两种特殊的字符，八进制转义字符和十六进制转义字符，八进制字符的一般形式是’\ddd’，d是0-7的数字。十六进制字符的一般形式是’\xhh’，h是0-9或A-F内的一个。八进制字符和十六进制字符表示的是字符的ASCII码对应的数值。
比如 ：

  • ‘\063’表示的是字符’3’，因为’3’的ASCII码是30（十六进制），48（十进制），63（八进制）。
  • ‘\x41’表示的是字符’A’，因为’A’的ASCII码是41（十六进制），65（十进制），101（八进制）。

4.1.2 字符串拷贝功能实现

//拷贝方法1
void copy_string01(char* dest, char* source ){

	for (int i = 0; source[i] != '\0';i++){
		dest[i] = source[i];
	}

}

//拷贝方法2
void copy_string02(char* dest, char* source){
	while (*source != '\0' /* *source != 0 */){
		*dest = *source;
		source++;
		dest++;
	}
}

//拷贝方法3
void copy_string03(char* dest, char* source){
	//判断*dest是否为0，0则退出循环
	while (*dest++ = *source++){}
}

4.1.3 字符串反转模型

52. C高级-指针强化_c语言

void reverse_string(char* str){

	if (str == NULL){
		return;
	}

	int begin = 0;
	int end = strlen(str) - 1;
	
	while (begin < end){
		
		//交换两个字符元素
		char temp = str[begin];
		str[begin] = str[end];
		str[end] = temp;

		begin++;
		end--;
	}

}

void test(){
	char str[] = "abcdefghijklmn";
	printf("str:%s\n", str);
	reverse_string(str);
	printf("str:%s\n", str);
}

4.2字符串的格式化

4.2.1 sprintf

#include <stdio.h>
int sprintf(char *str, const char *format, ...);
功能：
     根据参数format字符串来转换并格式化数据，然后将结果输出到str指定的空间中，直到    出现字符串结束符 '\0'  为止。
参数： 
	str：字符串首地址
	format：字符串格式，用法和printf()一样
返回值：
	成功：实际格式化的字符个数
	失败： - 1
void test(){
	
	//1. 格式化字符串
	char buf[1024] = { 0 };
	sprintf(buf, "你好,%s,欢迎加入我们!", "John");
	printf("buf:%s\n",buf);

	memset(buf, 0, 1024);
	sprintf(buf, "我今年%d岁了!", 20);
	printf("buf:%s\n", buf);

	//2. 拼接字符串
	memset(buf, 0, 1024);
	char str1[] = "hello";
	char str2[] = "world";
	int len = sprintf(buf,"%s %s",str1,str2);
	printf("buf:%s len:%d\n", buf,len);

	//3. 数字转字符串
	memset(buf, 0, 1024);
	int num = 100;
	sprintf(buf, "%d", num);
	printf("buf:%s\n", buf);
	//设置宽度 右对齐
	memset(buf, 0, 1024);
	sprintf(buf, "%8d", num);
	printf("buf:%s\n", buf);
	//设置宽度 左对齐
	memset(buf, 0, 1024);
	sprintf(buf, "%-8d", num);
	printf("buf:%s\n", buf);
	//转成16进制字符串 小写
	memset(buf, 0, 1024);
	sprintf(buf, "0x%x", num);
	printf("buf:%s\n", buf);

	//转成8进制字符串
	memset(buf, 0, 1024);
	sprintf(buf, "0%o", num);
	printf("buf:%s\n", buf);
}

4.2.2 sscanf

#include <stdio.h>
int sscanf(const char *str, const char *format, ...);
功能：
    从str指定的字符串读取数据，并根据参数format字符串来转换并格式化数据。
参数：
	str：指定的字符串首地址
	format：字符串格式，用法和scanf()一样
返回值：
	成功：成功则返回参数数目，失败则返回-1
	失败： - 1

格式

作用

%*s或%*d

跳过数据

%[width]s

读指定宽度的数据

%[a-z]

匹配a到z中任意字符(尽可能多的匹配)

%[aBc]

匹配a、B、c中一员，贪婪性

%[^a]

匹配非a的任意字符，贪婪性

%[^a-z]

表示读取除a-z以外的所有字符

//1. 跳过数据
void test01(){
	char buf[1024] = { 0 };
	//跳过前面的数字
	//匹配第一个字符是否是数字，如果是，则跳过
	//如果不是则停止匹配
	sscanf("123456aaaa", "%*d%s", buf); 
	printf("buf:%s\n",buf);
}

//2. 读取指定宽度数据
void test02(){
	char buf[1024] = { 0 };
	//跳过前面的数字
	sscanf("123456aaaa", "%7s", buf);
	printf("buf:%s\n", buf);
}

//3. 匹配a-z中任意字符
void test03(){
	char buf[1024] = { 0 };
	//跳过前面的数字
	//先匹配第一个字符，判断字符是否是a-z中的字符，如果是匹配
	//如果不是停止匹配
	sscanf("abcdefg123456", "%[a-z]", buf);
	printf("buf:%s\n", buf);
}

//4. 匹配aBc中的任何一个
void test04(){
	char buf[1024] = { 0 };
	//跳过前面的数字
	//先匹配第一个字符是否是aBc中的一个，如果是，则匹配，如果不是则停止匹配
	sscanf("abcdefg123456", "%[aBc]", buf);
	printf("buf:%s\n", buf);
}

//5. 匹配非a的任意字符
void test05(){
	char buf[1024] = { 0 };
	//跳过前面的数字
	//先匹配第一个字符是否是aBc中的一个，如果是，则匹配，如果不是则停止匹配
	sscanf("bcdefag123456", "%[^a]", buf);
	printf("buf:%s\n", buf);
}

//6. 匹配非a-z中的任意字符
void test06(){
	char buf[1024] = { 0 };
	//跳过前面的数字
	//先匹配第一个字符是否是aBc中的一个，如果是，则匹配，如果不是则停止匹配
	sscanf("123456ABCDbcdefag", "%[^a-z]", buf);
	printf("buf:%s\n", buf);
}
小练习：
1.已给定字符串为: helloworld@itcast.cn,请编码实现helloworld输出和itcast.cn输出。
2.已给定字符串为:123abcd$myname@000qwe.请编码实现匹配出myname字符串，并输出.

5 一级指针易错点

5.1 越界

void test(){
	char buf[3] = "abc";
	printf("buf:%s\n",buf);
}

5.2 指针叠加会不断改变指针指向

void test(){
	char *p = (char *)malloc(50);
	char buf[] = "abcdef";
	int n = strlen(buf);
	int i = 0;

	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		*p = buf[i];
		p++; //修改原指针指向
	}

	free(p);
}

5.3 返回局部变量地址

char *get_str()
{
	char str[] = "abcdedsgads"; //栈区，
	printf("[get_str]str = %s\n", str);
	return str;
}

5.4 同一块内存释放多次（不可以释放野指针）

void test(){	
	char *p = NULL;

	p = (char *)malloc(50);
	strcpy(p, "abcdef");

	if (p != NULL)
	{
		//free()函数的功能只是告诉系统 p 指向的内存可以回收了
		// 就是说，p 指向的内存使用权交还给系统
		//但是，p的值还是原来的值(野指针)，p还是指向原来的内存
		free(p); 
	}

	if (p != NULL)
	{
		free(p);
	}
}

6 const使用

//const修饰变量
void test01(){
	//1. const基本概念
	const int i = 0;
	//i = 100; //错误，只读变量初始化之后不能修改

	//2. 定义const变量最好初始化
	const int j;
	//j = 100; //错误，不能再次赋值

	//3. c语言的const是一个只读变量，并不是一个常量，可通过指针间接修改
	const int k = 10;
	//k = 100; //错误，不可直接修改，我们可通过指针间接修改
	printf("k:%d\n", k);
	int* p = &k;
	*p = 100;
	printf("k:%d\n", k);
}

//const 修饰指针
void test02(){

	int a = 10;
	int b = 20;
	//const放在*号左侧 修饰p_a指针指向的内存空间不能修改,但可修改指针的指向
	const int* p_a = &a;
	//*p_a = 100; //不可修改指针指向的内存空间
	p_a = &b; //可修改指针的指向

	//const放在*号的右侧， 修饰指针的指向不能修改，但是可修改指针指向的内存空间
	int* const p_b = &a;
	//p_b = &b; //不可修改指针的指向
	*p_b = 100; //可修改指针指向的内存空间

	//指针的指向和指针指向的内存空间都不能修改
	const int* const p_c = &a;
}
//const指针用法
struct Person{
	char name[64];
	int id;
	int age;
	int score;
};

//每次都对对象进行拷贝，效率低，应该用指针
void printPersonByValue(struct Person person){
	printf("Name:%s\n", person.name);
	printf("Name:%d\n", person.id);
	printf("Name:%d\n", person.age);
	printf("Name:%d\n", person.score);
}

//但是用指针会有副作用，可能会不小心修改原数据
void printPersonByPointer(const struct Person *person){
	printf("Name:%s\n", person->name);
	printf("Name:%d\n", person->id);
	printf("Name:%d\n", person->age);
	printf("Name:%d\n", person->score);
}
void test03(){
	struct Person p = { "Obama", 1101, 23, 87 };
	//printPersonByValue(p);
	printPersonByPointer(&p);
}