C基础系列教程8——指针2

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上次我们说到,指针的一个用途,可以当作参数传递给函数进行使用,废话不说,直接上代码

 

一定要记的上次说的,星号的两种使用,一种是在声明的时候,代表变量类型为指针,第二种是使用的时候根据指针所指的地址间接取值。同理,在参数的声明时候也一样。在上面的代码中,声明了两个参数,类型都是整数指针,也就是将要储存整数变量所在地址的变量(有点绕,配合上次的内存截图理解),接下来的三行是整数交换的操作。注意,t是一个局部的整数变量,pa是个整数指针,只有间接取值的结果才是一个整数。同理,*pb代表的是pb指向位置的内容,这是第三个星号的使用:间接的存储。这三行看似简单,但是如果不能理解指针就会非常容易出错,究竟是不是应该加星号是最容易纠结的地方。接下来的几张图将表示函数执行的过程(图中的地址只是为了便于理解,并不符合真实内存的分配规律,上次的截图才是真实的内存状态)。

假设两个数 a = 1, b = 2,调用语句是这样的swap2(&a, &b); 这样就传入了两个变量的地址。

传入的地址的值会被原封不动复制到pa和pb两个新的指针变量的内容中,如上图

第1行,分配一块内存当作t,并且存入pa所指向的内容,如上图

第2行,改写pa指向地址的值,如上图

第3行,改写pb指向地址的值,如上图

最后, 函数结束,回收pa,pb,t三个变量占用的内存,如上图

这就是通过传入地址来间接交换两个变量,你可以用下面的代码观察结果

为了更好的理解值传递,下面的几张图将表示上一次的交换函数执行过程,也就是上面代码中的swap1,一样假设两个数a = 1, b = 2(图中的地址只是为了便于理解,并不符合真实内存的分配规律,上次的截图才是真实的内存状态)。

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参数传入后会像上次说的那样原封不动的复制一份到新的参数中,虽然同名(也可以不同名),但是本质上已经不是同一个变量了, 如上图所示
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最后, 函数结束,回收a,b,t三个变量占用的内存,如上图
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下次介绍指针与数组的关系

C基础系列教程7——指针1

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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

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

        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

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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C基础系列教程6——函数

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C基础系列教程5——多重循环

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C基础系列教程4——简单循环

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C基础系列教程3——switch和数组基础

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C基础系列教程2——逻辑表达式和判断语句

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课后习题:HDOJ 2001 2003
链接:http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=2001
http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=2003