指针PointerPointer指针变量占用的内存空间
C++程序设计 第八章 指针和引用
第
在程序运行时变量和函数都存放在内存中，通过变量名来访问数据、通过函数名来调用函数都是直接访问方式。还有另一种间接访问方式就是用指针。指针的本质是内存地址。指针往往用于说明函数的形参，使实参能通过指针传递，以提高函数调用的效率。利用指针能动态地使用内存，以提高内存使用效率。指针也能用来表示数据关联，以构成复杂的数据结构。指针是C程序中最常见的类型。引用是C++扩展的新概念，主要用于函数形参和返回类型。本章将详细介绍指针和引用的概念及应用。
首先，这6个变量的地址是按递减次序排列，这是因为局部变量都存储在堆栈中，堆栈是先入后出的。先入栈的数据存放在较大地址位置，后入栈的数据存放在较小地址位置。如果这些变量改为全局变量，它们的排列次序就会颠倒过来。
其次，尽管变量s只占2字节，变量c只占1字节，但却分别占用4字节空间。这是因为按字对齐(32位数据)能提高CPU访问内存的效率，而且一次压栈和出栈操作也是以32位数据为单位，代价是浪费一些内存。如果这些变量改为全局变量，它们将按实际大小存储。
怎样能知道一个变量在运行时刻的内存地址？把取地址运算符&放在变量前面就得到它的首地址。例如b是一个变量，那么&b就表示它的地址。下面例子能看到一组局部变量的首地址。
例8-1显示一组局部变量的首地址。
#include<iostream.h>
void main(){
bool b = true;
char c = 'c';
其中，<类型名>是这个指针变量所指向的对象的类型，简称指针类型，它可以是任何一种类型。*表示这个变量是一个指针变量。这个变量的类型就是“<类型名>*”。<变量名>是一个标识符。指针变量可以进行初始化，等号之后给出一个变量的地址，要求这个变量的类型与指针类型相符。
【C】Re05指针
【C】Re05指针⼀、变量 & 指针变量 = 内存地址 + 存储值指针变量 = 内存地址 + 存储值【变量的内存地址】作⽤：间接访问内存地址内存地址 = 地址编号地址编号：内存中的每个字节唯⼀的编号，从0开始记录，使⽤⼗六进制显⽰可以使⽤指针变量存储变量的地址不同数据类型就有对应的指针的数据类型⼆、使⽤#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include <stdlib.h>#include <stdio.h>void pointer () {// 指针变量int * pointer;// 变量int varA = 100;printf("pointer -> x16 %x, x10 %d, x8 %o\n", pointer, pointer, pointer);printf("varA -> %d\n", varA);printf("- - - - - - - - - - - - - - -\n");// 把varA的地址赋值给指针变量pointerpointer = &varA;// 通过指针变量pointer取地址访问varA变量*pointer = 20;printf("pointer -> x16 %x, x10 %d, x8 %o\n", pointer, pointer, pointer);printf("varA -> %d\n", varA);}int main() {pointer();return EXIT_SUCCESS;}输出格式注意：// %p显⽰完整⼗六进制位数， %x只显⽰进制数语法递进：int tf = (*pointer == *&varA); // 0 false, 1 trueint tf2 = (pointer == &varA);int tf3 = (*pointer == varA);printf(" %d\n",tf);printf(" %d\n",tf2);printf(" %d\n",tf3);三、空指针& 野指针空指针定义void nullPointerAndWildPointer () {// 定义⼀个空指针int * nullPointer = NULL;}指向的NULL常量来⾃于STDLIB标准库头⽂件的这⼀段#else#define NULL ((void *)0)#endif#endif最后指向的还是⼀个0⽽已void nullPointerAndWildPointer () {// 定义⼀个空指针int * nullPointer = 0;}实际上不建议直接写0，容易混淆指针变量与变量空指针不能被访问到：void nullPointerAndWildPointer () {// 定义⼀个空指针int * nullPointer = NULL;printf("nullPointer -> %p", *nullPointer);}int main() {nullPointerAndWildPointer();return EXIT_SUCCESS;}因为内存地址编号0 - 255已经被操作系统占⽤了空指针的作⽤：不知道应该对指针定义多少合适时使⽤野指针定义：void nullPointerAndWildPointer () {int * wildPointer = 0xffff;printf("wildPointer -> %p\n", *wildPointer);}指针变量存储了⾮法的、未知的⼀个内存地址，该地址存储的内容将⽆法访问但是允许查看地址void nullPointerAndWildPointer () {// 定义⼀个空指针// int * nullPointer = NULL;// printf("nullPointer -> %p\n", *nullPointer);// 定义⼀个野指针// int * wildPointer = 0xffff;// printf("wildPointer -> %p\n", *wildPointer);int * nullPointer = NULL;printf("nullPointer -> %p\n", nullPointer);int * wildPointer = 0xffff;printf("wildPointer -> %p\n", wildPointer);}int main() {nullPointerAndWildPointer();return EXIT_SUCCESS;}野指针的第⼆种情况：也是⼀样，地址可以访问，但是内部存储的值⽆法访问// 野指针的第⼆种情况int * wildPointer2;printf("wildPointer2 -> %p\n", wildPointer2);// printf("wildPointer2 value -> %d\n", *wildPointer2);四、⽆类型指针和万能指针1、Void类型概述void voidUsage() {// void 是⼀个数据类型，所以也具备对于的指针类型 void *// void 的⽤途是修饰函数返回类型和形参类型}// 形参修饰了void 表⽰该函数不需要参数void noNeedParam( void ) {}2、函数返回类型省略当函数的返回值类型声明的是void时，我们可以省略，不需要return不过不建议这样书写，C++并不⽀持这样的语法aaa () {printf("void返回类型省略的函数调⽤");}int main() {aaa();return EXIT_SUCCESS;}如果函数不需要注⼊任何类型的参数，编写时是可以明确标注void 数据类型即可3、⽆类型指针与万能指针：⽆类型指针可以强转任意类型接收对于的类型的变量地址void noTypePointer() {void * p = NULL;printf("sizeof p = %d\n", sizeof(p)); // 64位 sizeof p = 8 32位 sizeof p = 4int num = 10;p = #// printf("p = %d\n", *p); int指针类型赋值给void指针类型，类型不匹配错误// 使⽤强转来转换指针类型printf("p = %d\n", *(int *)p);}另外可以作为万能指针使⽤：void anyTypePointer() {void * pointer = NULL;int * varA = NULL;char * varB = NULL;// ⼀个是int指针类型⼀个是char指针类型，直接这样赋值不会有语法错误提⽰// 但是在编译执⾏时会有警告提⽰，另外，如果指针调⽤了就会报错。
c语言 ●第10章 指针-1
…
19
2.定义时同时赋值
int a[10];
int *p=a; c规定： /* 相当于int *p=&a[0] */
若有 int a[10];
int *p=a; 则 p+1：指向下一个数组元素。
…
p+i：其指向下移i个元素。
20
说明：若有 int a[10]; int *p=a; (1) p+i *(p+i) = &a[i] a[i]= a+i *(a+i) (2)数组的指针变量也可带下标 a[i] ，p[i]， *(a+i)，*(p+i) 是等价的。 (3)a与p的区别：a代表数组a的首地址，是常量。 p=a; p也代表数组a的首地址，是变量。 如：p++; 是正确的，而 a++; 是错误的。 (4)引用数组元素有三种方法： 下标法： a[i]或p[i] 地址法：＊(a+i) 效率低 指针法：＊(p+i) *p++ 效率高
13
讨论： 若将被调函数swap( )改为： swap(int *p1,int *p2) ｛int *p; *p=*p1; *p1=*p2; *p2=*p; /*中间变量是指针变量所指的对象*/ ｝ p无确定的地址(地址是随机的)，可能指向任何单 元，有可能破坏系统(乱放枪)。加上int c;p=&c;就没 有问题了。
3 6 9 …
i j k
2004
3010
2000
i_pointer
3
二.对内存单位的访问 存数—写 取数—读 对内存单位的访问，是通过地址进行的。 如： printf(“%d”,i)； 读 再如：scanf(“%d”,&i); 写 直接访问：按变量的地址直接读写变量的值。 如：k=i+j; (1)从2000开始的内存单元中取出i的值3. (2)从2002开始的内存单元中取出j的值6. (3)相加后，送入2004开始的内存单元。 间接访问：将变量a的地址存入另一变量b中，访问a时，先 找b,取出a的地址，再按此地址访问a。
C语言中常见的变量
C语言中常见的变量在C语言中，变量是用来存储和操作数据的一种重要概念。
它们允许程序在运行时访问和修改内存中的值。
在本文中，我们将介绍C语言中常见的变量类型及其用法。
1. 整型变量（int）整型变量用于存储整数值。
在C语言中，整型变量可以是有符号（可以表示正负数）或无符号（仅表示非负数）。
常见的整型变量有：- int：用于表示有符号整数，通常占用4个字节。
- unsigned int：用于表示无符号整数，也占用4个字节。
- short：用于表示短整数，占用2个字节。
- unsigned short：用于表示无符号短整数，同样占用2个字节。
- long：用于表示长整数，占用4个字节或8个字节，具体取决于编译器和操作系统。
2. 浮点型变量（float和double）浮点型变量用于存储小数值。
在C语言中，浮点型变量可以是单精度（float）或双精度（double）。
常见的浮点型变量有：- float：用于表示单精度浮点数，通常占用4个字节。
- double：用于表示双精度浮点数，占用8个字节。
3. 字符型变量（char）字符型变量用于存储单个字符，如字母、数字或符号。
在C语言中，字符型变量被视为整数类型，每个字符对应一个ASCII码。
常见的字符型变量有：- char：用于表示单个字符，通常占用1个字节。
4. 指针型变量（pointer）指针型变量用于存储内存地址。
它们允许程序直接访问内存中的数据。
指针变量必须指定所指向数据的类型。
指针变量的声明方式为：类型 *变量名。
常见的指针型变量有：- int *：指向整型数据的指针。
- float *：指向浮点型数据的指针。
- char *：指向字符型数据的指针。
5. 数组变量（array）数组变量用于存储一系列相同类型的数据。
数组的元素可以通过索引进行访问。
在C语言中，数组的大小必须在声明时指定，并且不能改变。
数组变量的声明方式为：类型变量名[大小]。
常见的数组变量有：- int 数组名[大小]：用于存储整型数据的数组。
C51的数据类型
C51的数据类型C51是一种常用的单片机型号，广泛应用于嵌入式系统和微控制器开发中。
在C51编程中，数据类型是非常重要的概念，它决定了变量在内存中的存储方式和所占用的空间大小。
本文将详细介绍C51的数据类型及其特点。
一、基本数据类型1. 位（bit）：C51的最小存储单位是位，它只能存储0或1。
位类型的变量在内存中占用1位空间。
2. 位域（bit-field）：位域是一种特殊的数据类型，它允许将一个字节中的位划分为多个字段，并为每个字段指定不同的位数。
位域可以节省内存空间，提高程序的执行效率。
3. 字节（byte）：字节是C51中最基本的数据类型，它占用8位空间，可以存储-128到127之间的整数。
4. 无符号字节（unsigned byte）：无符号字节是字节的一种特殊类型，它只能存储0到255之间的整数。
5. 半字（halfword）：半字是由两个字节组成的数据类型，它占用16位空间，可以存储-32768到32767之间的整数。
6. 无符号半字（unsigned halfword）：无符号半字是半字的一种特殊类型，它只能存储0到65535之间的整数。
7. 字（word）：字是由四个字节组成的数据类型，它占用32位空间，可以存储-2147483648到2147483647之间的整数。
8. 无符号字（unsigned word）：无符号字是字的一种特殊类型，它只能存储0到4294967295之间的整数。
二、扩展数据类型1. 长整型（long）：长整型是C51中的扩展数据类型，它占用4个字节空间，可以存储更大范围的整数，从-2147483648到2147483647之间。
2. 无符号长整型（unsigned long）：无符号长整型是长整型的一种特殊类型，它只能存储0到4294967295之间的整数。
3. 单精度浮点型（float）：单精度浮点型是一种用于表示带小数部分的数值的数据类型，它占用4个字节空间，可以存储小数。
静态指针动态指针的用法
静态指针动态指针的用法静态指针和动态指针是在C++和其他编程语言中常用的概念。
静态指针指的是在编译时分配内存空间，而动态指针则是在运行时分配内存空间。
它们在内存管理中具有不同的特点和用法。
接下来我们将深入探讨静态指针和动态指针的定义、用法以及它们在实际编程中的应用。
静态指针（Static Pointer）是在编译时分配内存空间的指针。
它们的大小在编译时就被确定，并且一旦分配了内存空间，就不能再改变。
静态指针通常用于指向全局变量或静态变量，它们的生命周期和作用域随着程序的运行而存在和结束。
静态指针在定义时需要初始化，并且只能指向固定的内存地址。
动态指针（Dynamic Pointer）则是在运行时分配内存空间的指针。
它们的大小和位置不是在编译时确定的，而是在程序运行时根据需要动态分配内存空间。
动态指针通常用于指向动态分配的内存空间，比如使用`new`或`malloc`来分配空间。
动态指针的生命周期和作用域可以通过程序来管理，可以在需要时分配内存，而在不需要时释放内存，从而提高内存的利用率。
静态指针和动态指针在实际编程中有不同的用法和应用场景。
静态指针通常用于指向固定的内存地址，比如指向全局变量或静态变量，或者在函数中使用静态变量来维护状态。
而动态指针则用于需要动态分配内存空间的场景，比如在程序运行时根据用户输入来决定需要分配多少内存来存储数据。
动态指针的灵活性和动态性使得它在处理大规模数据、动态数据结构等方面有着广泛的应用。
在实际编程中，静态指针和动态指针的使用需要根据具体的场景和需求来选择。
在内存管理方面，需要注意静态指针和动态指针的生命周期和内存释放，以避免内存泄漏和悬空指针的情况。
合理地使用静态指针和动态指针可以提高程序的执行效率和内存利用率，从而使程序更加稳定和高效。
静态指针和动态指针是编程中常用的概念，它们分别代表了在编译时分配内存和在运行时分配内存两种不同的内存管理方式。
合理地使用静态指针和动态指针可以提高程序的灵活性和效率，从而更好地满足实际编程中的需求。
指针
(main)
9 5 5 9 2000 2002
(swap)
2000 2002 5
...
…...
整型变量a 整型变量b 指针pointer_1 指针pointer_2
指针p1 指针p2
整型p
例 将数从大到小输出
swap(int *p1, int *p2) { int p; 2000 p=*p1; 2002 *p1=*p2; 2004 *p2=p; 2006 } 地址传递 2008 main() 200A { int a,b; int *pointer_1,*pointer_2; 200C scanf("%d,%d",&a,&b); 200E pointer_1=&a; pointer_2=&b; 2010 if(a<b)swap(pointer_1,pointer_2); printf("\n%d,%d\n",a,b); }
#define NULL 0 int *p=NULL:
p=NULL与未对p赋值不同 用途: 避免指针变量的非法引用 在程序中常作为状态比较
例 例 char *p; int *p1; ...... void *p2; while(p!=NULL) p1=(char *)p2; { ...… p2=(void *)p1; } 表示不指定p是指向哪一种 类型数据的指针变量
…...
例
整型变量i
i=3;-----直接访问
2000 2001 2002 2003 2004 3 20 10
变量i_pointer 2000
2005
2006
指针变量
例
*i_pointer=20; -----间接访问
c语言指针的用法
c语言指针的用法c语言是一种高级编程语言，它可以直接操作内存中的数据。
指针是c语言中一种特殊的变量，它可以存储另一个变量的地址，也就是内存中的位置。
通过指针，我们可以间接地访问或修改内存中的数据，从而实现更高效和灵活的编程。
本文将介绍c语言指针的基本概念、定义和初始化、运算和应用，以及一些常见的错误和注意事项。
希望本文能够帮助你掌握c语言指针的用法，提高你的编程水平。
指针的基本概念指针是一种数据类型，它可以存储一个地址值，也就是内存中某个位置的编号。
每个变量在内存中都有一个唯一的地址，我们可以用指针来记录这个地址，然后通过这个地址来访问或修改变量的值。
例如，假设有一个整型变量a，它的值为10，它在内存中的地址为1000（为了简化，我们假设地址是十进制数）。
我们可以定义一个指向整型的指针p，并把a的地址赋给p，如下所示：int a =10; // 定义一个整型变量a，赋值为10int*p; // 定义一个指向整型的指针pp =&a; // 把a的地址赋给p这里，&a表示取a的地址，也就是1000。
p = &a表示把1000赋给p，也就是让p指向a。
从图中可以看出，p和a是两个不同的变量，它们占用不同的内存空间。
p存储了a的地址，也就是1000。
我们可以通过p 来间接地访问或修改a的值。
指针的定义和初始化指针是一种数据类型，它需要在使用前进行定义和初始化。
定义指针时，需要指定它所指向的变量的类型。
初始化指针时，需要给它赋一个有效的地址值。
定义指针的一般格式为：type *pointer_name;其中，type表示指针所指向的变量的类型，如int、char、float等；pointer_name表示指针的名称，如p、q、ptr等；*表示这是一个指针类型。
例如：int*p; // 定义一个指向整型的指针pchar*q; // 定义一个指向字符型的指针qfloat*ptr; // 定义一个指向浮点型的指针ptr注意，在定义多个指针时，每个指针前都要加*号，不能省略。
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...
pt => x
! pt points to x
y = pt
! y equals x
pt => y
! pt points to y
pt = 17
! y equals 17
之陳 印斌
指针相关函数
♦ Nullify(pointer1,[pointer2,...]) 用来把指针设定成还没有指向任何内存位置 integer, pointer :: p nullify(p)
指针
之陳 印斌
Pointer
♦ 指针是一种“间接使用数据”的方法。指针变量 用来保存一个“内存地址”。当程序要读写指针
时，实际上会经过两个步骤：
– 取出指针中所保存的内存位置；
– 到这个内存位置读写数据。
♦ 指针变量中所保存的内存地址来源可以有两 种：
– 记录其它非指针变量的内存位置；
– 程序执行中动态配置一块内存。
! .T.
test = ASSOCIATED( pt2 )
! .T. ...
NULLIFY( pt1 )
! pt1 disassociated
test = ASSOCIATED( pt1 )
! .F.
test = ASSOCIATED( pt1, pt2 )
! .F.
test = ASSOCIATED( pt2, TARGET=t2) ! .T.
♦ 指针记录其它非指针变量的内存位置
之陳 印斌
♦ 将指针指向已声明的内存地址，则可以利用指 针间接地使用内存地址
Pointer
♦ 指针是一个很有趣的东西，它最简单的 应用可以用来保存变量，或者是动态使 用内存。更进一层则可以应用在特别的 “数据结构”上，例如创建“链表”、“树” 等。
之陳 印斌
指针变量占用的内存空间
♦ 动态分配。ALLOCATE语句用来为目标动态分配存储 单元，并将指针与动态分配的存储单元目标相关联。
♦ 指针表达式。Fortran90的指针实际上是对目标变量的 引用，它不具有地址概念。
Example——7.0.for
program first implicit none integer, target :: a=1 integer, pointer :: p p=>a ! 把指针p指向变量a write(*,*) p a=2 ! 改变a的值 write(*,*) p p=3 ! 改变指针p指向的内存內容 write(*,*) a 之陳 end
p=>n q=>p
ALLOCATE(P) P=4
之陳 印斌
m=p+q+n PRINT*,"p=",p," q=",q," m=",m
DEALLOCATE(p) ♦ END PROGRAM Pointers
2
Example
INTEGER, POINTER :: pt
INTEGER, TARGET :: x=34, y=0
印斌
1
Fortran指针的基本概念
之陳 印斌
♦ 指针。Fortran90的指针变量，是具有（POINTER）属 性的变量。
♦ 目标。为便于编译器优化，Fortran90规定：能被指针 引用的变量必须具有目标（TARGET）属性。
♦ 指针赋值。指针赋值操作符为“=>”
♦ 指针关联。Fortran90指针有三种关联状态：关联 （associated）、非关联（disassociated ）和非定义 （undefined）。
♦ 指针可以声明成任何数据类型，甚至是使用 TYPE来自定义的数据类型。
♦ 不管指针是用来指向哪一种数据类型，不论 是INTEGER、REAL、CHARACTER、 COMPLEX或者是自定义类型，每一种指针 变量都占用相同的内存空间。因为指针变量 实际上是用来记录内存地址
♦ 以现在的32位计算机来说，记录一个内存地 之陳 址，固定需要使用32bits=4bytes的空间。
test = ASSOCIATED( pt2, TARGET=t1) ! .F.
NULLIFY( pt1, pt2)
! disassociated
3
指针数组
Example： array.f90
之陳 印斌
♦ Fortran90指针毕竟只是一种变量属性，而不是一种真实 的数据类型，因此不能直接创建指针数组。
指针型函数
♦ 有时候，需要函数返回一个可变大小的 数组，可是Fortran90不允许函数返回值 有ALLOCATABLE属性，但允许具有 POINTER属性。因此，可以用指针数组 代替动态数组作为函数的返回值。
印斌
使用指针
♦ integer, pointer :: p ♦ 声明p为一个指针，其所指向的内存的数
据类型为整型
♦ integer, target :: a ♦ 声明a为一个可以当成目标的变量
♦ p => a 之陳 ♦ 将指针p指向变量a
印斌
Example 7.1 7.1.F90
PROGRAM Pointers IMPLICIT NONE INTEGER,POINTER ::P,Q INTEGER,TARGET ::n=5 INTEGER ::m
♦ 作为一种替代方式，我们可以定义包含指针的派生类 型，然后创建该派生类型的数组，来间接实现指针数组 的功能。
♦ 在声明具有指针属性的数组时，须采用延迟形状数组形 式。
– REAL,DIMENSION(100),POINTER ::X !非法
– REAL,DIMENSION(:),POINTER ::X !合法
之陳 印斌
Example
之陳 印斌
REAL, POINTER :: pt1, pt2
! undefined status
REAL, TARGET :: t1, t2
LOGICAL :: test
pt1 => t1
! pt1
! pt2 associated
test = ASSOCIATED( pt1 )
♦ Fortran 90只能使用nullify而不能使用 null函数来设定指针
之陳 印斌
指针相关函数
♦ associated(pointer,[target]) 检查指针是否有设定指向，返回值为逻辑值
♦ null() Fortran 95新增的函数，会传回一个不能使 用的内存地址 integer, pointer :: p=>null() 将指针初值指向一个不能使用的内存地址，可 以让associated函数判断不会出错。