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【嵌入式C语言】图解C语言指针变量
- 1. 图解C语言指针变量
- 2. 指针变量与数组名
- 3 . 主调函数与被调函数之间的指针传递
- 4. 数组做函数参数#
1. 图解C语言指针变量
1 指针变量的基本操作基本操作
int a,*iptr,*jptr,*kptr;
iptr = &a;
jptr = iptr;
*jptr = 100;
kptr = NULL;
图解：
1.1 己址和己空间
指针变量也是一个变量，对应一块内存空间，对应一个内存地址，指针名就是己址。这空内存空间多大？一个机器字长（machine word），32位的CPU和操作系统就是32个位，4个字节，其值域为：0x-0xFFFFFFFF。64位的CPU和操作系统就是64个位，8个字节，其值域为：0x-0xFFFFFFFFFFFFFFFF。
1.2 己值、他址、他空间
指针变量的值就是其指向的空间的地址，指向的地址的空间大小就是指针变量指向类型的大小。
1.3 声明与初始化
当声明一个指针变量，没有初始化时，指针变量只获得了其自身的内存空间，而其指向还没有确定，此时指针变量解引用做左值是非法操作。如果要使用指针变量解引用做左值，有三条途径：
int *ptr;
int *ptr_2;
int a = 1;
ptr_2 = &a;
// *ptr = 0; // 非法操作，其指向其指向的内存空间还未确定
ptr = &a; // ① 右值是一个变量地址
ptr = ptr_2; // ② 右值是一个同类型指针，且已初始化
ptr = (int*)malloc(sizeof(int));// ③ 右值是一个内存分配函数返回一个void指针
*ptr = 0; // 合法操作，ptr有了确定的指向及指向的内存空间；
1.4 函数之间指针值的传递
函数（如下例的funcForSpace()）内定义局部变量（如下例的a）保存在一个函数的栈帧上，当一个函数执行完毕后，另一个函数（如下例的stackFrame_reuse()）执行时，该空间会被stackFrame_reuse()重复使用，a所使用的空间将不复存在，所以当一个指针变量指向局部变量的内存空间时，其地址值传递给主调函数时，并不是一个有效值。
#include <stdio.h>
void funcForSpace(int **iptr) {
int a = 10;
*iptr = &a;
}
void stackFrame_reuse()
{
int a[1024] = {0};
}
int main()
{
int *pNew;
funcForSpace(&pNew);
printf("%d\n",*pNew); // 10，此时栈帧还未被重复使用
stackFrame_reuse();
printf("%d\n",*pNew); // -858993460，垃圾值
while(1);
return 0;
}
可以在funcForSpace()内分配一块堆内存，传递给主调函数。
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
int g(int **iptr) { // 当试图修改主调函数的一级指针变量时，被调函数的参数是一个二级指针
if ((*iptr = (int *)malloc(sizeof(int))) == NULL)
return -1;
}
int main()
{
int *jptr;
g(&jptr);
*jptr = 10;
printf("%d\n",*jptr); // 10
free(jptr);
while(1);
return 0;
}
可以图示一下以上代码指针的传递过程：
以下图示a表示计算机内存，b表示一个函数调用时在栈（stack）上开辟的栈帧空间：
2. 指针变量与数组名
数组名在一定的上下文中会转换为指向数组首元素的地址，以方便指针的算术运算，如
#include <stdio.h>
int main()
{
int a[5] = {0};
char b[20] = {0};
*(a+3) = 10; // a+3是指相对于地址a，偏移sizeof(int)个字节
*(b+3) = 'x'; // b+3是指相对于地址b，偏移sizeof(char)个字节
printf("%d, %c\n",a[3],b[3]); // 10, x
while(1);
return 0;
}
可以图示一下以上代码指针的偏移细节：
3 . 主调函数与被调函数之间的指针传递
看以下代码：
#include <stdio.h>
void swap1(int x, int y) {
int tmp;
tmp = x; x = y; y = tmp;
}
void swap2(int *x, int *y) {
int tmp;
tmp = *x; *x = *y; *y = tmp;
}
void caller()
{
int a = 10;
int b = 20;
swap1(a,b);
printf("%d %d\n",a,b);
swap2(&a,&b);
printf("%d %d\n",a,b);
}
int main()
{
caller();
return 0;
}
以上代码可用以下图示理解：
swap1传值：
swap2传址（指针传递）：
4. 数组做函数参数#
二维数组是数组的数组，n维数组是n-1维数组的数组。内存是一维的字节序列，所谓的n维数组其实只是一个逻辑意义的表示，其物理结构还是一维线性的。
n维数组的元素是一个n-1维数组。如果用指针指向一个n维数组，其指针类型必须有n-1维的长度信息，当其用作函数参数时也是如此。
void g(int a[][2]) { // void g(int(*a)[2]){是相同写法
a[2][0] = 5;
}
void caller()
{
int a[3][2];
int (*p)[2] = a;
*(*(p+2)+0) = 7; // p=2表示相对于地址p偏移sizeof(*p)
printf("%d\n",a[2][0]); // 7
g(a);
printf("%d\n",a[2][0]); // 5
}
以下代码可以用以下图示辅助理解：
文章来源：https://uudwc.com/A/y5px6
参考:Kyle Loudon《 Mastering Algorithms with C》文章来源地址https://uudwc.com/A/y5px6
