C基础系列教程7——指针1

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如果你觉得进度太快，可以等你熟悉了前面的内容后再继续往下看

接下来主要是指针和结构体的使用，以及堆内存的分配。这些内容非常非常非常重要，将会在数据结构中大量使用，如果这些不懂，写数据结构的代码会比较困难。

首先是指针的使用，请思考，如何写一个函数，实现两个参数内容的交换？
比如我传入a = 1, b = 2,要求用函数交换这两个内容，你可能会写出这样的代码

void swap1(int a, int b) {

int t = a;

a = b;

b = t;

}

最初的想法一定是这样的，你肯定会想，直接把两个变量交换一下不就结了- –
你可以使用这段代码来测试这个函数

#include <stdio.h>

void swap1(int a, int b) {

int t = a;

printf("In swap1:\n");

printf("a = %d, b = %d\n", a, b);

a = b;

b = t;

printf("a = %d, b = %d\n", a, b);

printf("swap1 end\n");

}

int main() {

int a = 1;

int b = 2;

printf("Before swap1\n");

printf("a = %d, b = %d\n", a, b);

swap1(a, b);

printf("a = %d, b = %d\n", a, b);

system("pause");

return 0;

}

你会发现运行结果是这样的
当swap1之中结束之前，两个变量的值还是被交换的，但是当回到主函数中的时候，两个变量的值又回到了交换前的状态。
原因是这样的，函数的参数在主程序时候传入的那个a，和函数中的a，在这个例子中名字都是a，但实际上确实两个不同的变量，当传入一个参数给函数时候，电脑会把传入的参数变量原封不动的复制一遍，当函数执行完毕后，复制出来的那份变量会被电脑销毁。所以当你在swap1中交换两个变量的时候，实际操作的是复制出来的那份a和b，原来的那份a和b根本就没被交换，所以才会出现函数执行之后回到交换之前的状态。

那么怎么解决这个问题呢？
变量实际上是存在内存中的，你可以想象成一个巨大的表格，每个单元格有自己的地址，如图所示，左侧的0xXXXXXXXX是个16进制的数字，就是这个单元格的地址，可以理解为这个格子的编号。执行完int a = 1;之后，电脑就会分配4个单元格（4个字节）当作变量a，并且把内容改为00000001（从下往上看，栈内存分配是从高到低分配，不懂也没关系，不要在意这些细节）
想一下，函数参数的传递既然都是值传递（也就是刚才说的原封不动的复制一份以前的内容放到一个新的地方），那么可不可以把单元格的地址传给函数，在函数内部更改指定地址的内容呢？答案是可以的，这样就引出了指针，我们把储存内存地址的变量叫做指针，如下图，储存了上图中变量a的地址。接下来介绍指针的基本语法
在C语言中，我们使用*来声明一个指针变量（也可以称作地址变量），使用&符号取一个变量的地址（这下知道为什么scanf的时候不能忘记&符号了吧），使用*来取出指针所指向地址中的内容（也就是取值），示例代码如下

#include<stdio.h>

int main() {

int a = 5;

int* pa = &a;

printf("&a = %p\n", &a);

printf("a = %d\n", a);

printf("&pa = %p\n", &pa);

printf("pa = %p\n", pa);

printf("*pa = %d\n", *pa);

system("pause");

return 0;

}

需要注意的是，要注意区分两次星号的意义，第一个星号是声明一个整数类型的指针（四个字节，储存的是地址），第二个星号的意思是，先取出pa中的地址，再取出这个地址中的内容，是个间接的访问。（补充一点，在printf中%p用来显示内存地址，%d就不用说了吧）
你可以多次运行这段代码观察结果的规律，内存状态如下图所示。需要注意的是，你的运行结果和我图中结果一样的几率很小，但是规律肯定是一样的，因为每次运行电脑分配的内存都不一样。后两张是内存的状态，注意观察规律。

下一次介绍指针的应用之一，当作参数传递给函数，这样就可以解决开始提出的问题。。。
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