c语言的基础整理(详细阐述指针数组)

C语言中堆和栈的区别 一.前言： C语言程序经过编译连接后形成编译、连接后形成的二进制映像文件由栈，堆，数据段（由三部分部分组成：只读数据段，已经初始化读写数据段，未初始化数据段即BBS）和代码段组成，如下图所示：

1.栈区(stack):由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量等值。其操作方式类似于数据结构中的栈。 2.堆区(heap):一般由程序员分配释放，若程序员不释放，则可能会引起内存泄漏。注堆和数据结构中的堆栈不一样，其类是与链表。 3.程序代码区：存放函数体的二进制代码。 4.数据段：由三部分组成： 1>只读数据段： 只读数据段是程序使用的一些不会被更改的数据，使用这些数据的方式类似查表式的操作，由于这些变量不需要更改，因此只需要放置在只读存储器中即可。一般是const修饰的变量以及程序中使用的文字常量一般会存放在只读数据段中。 2>已初始化的读写数据段： 已初始化数据是在程序中声明，并且具有初值的变量，这些变量需要占用存储器的空间，在程序执行时它们需要位于可读写的内存区域内，并且有初值，以供程序运行时读写。在程序中一般为已经初始化的全局变量，已经初始化的静态局部变量(static修饰的已经初始化的变量) 3>未初始化段（BSS）： 未初始化数据是在程序中声明，但是没有初始化的变量，这些变量在程序运行之前不需要占用存储器的空间。与读写数据段类似，它也属于静态数据区。但是该段中数据没有经过初始化。未初始化数据段只有在运行的初始化阶段才会产生，因此它的大小不会影响目标文件的大小。在程序中一般是没有初始化的全局变量和没有初始化的静态局部变量。 二.堆和栈的区别 1.申请方式 (1)栈（satck）:由系统自动分配。例如，声明在函数中一个局部变量int b;系统自动在栈中为b开辟空间。 (2)堆（heap）:需程序员自己申请（调用malloc,realloc,calloc）,并指明大小，并由程序员进行释放。容易产生memory leak（内存泄漏也称作“存储渗漏”，用动态存储分配函数动态开辟的空间，在使用完毕后未释放，结果导致一直占据该内存单元。直到程序结束。即所谓内存泄漏。 ）. eg:char p; p = (char *)malloc(sizeof(char)); 但是，p本身是在栈中。 2.申请大小的限制 （1）栈：在windows下栈是向底地址扩展的数据结构，是一块连续的内存区域(它的生长方向与内存的生长方向相反)。栈的大小是固定的。如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。 （2）堆：堆是高地址扩展的数据结构（它的生长方向与内存的生长方向相同），是不连续的内存区域。这是由于系统使用链表来存储空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由底地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。 3.系统响应： （1）栈：只要栈的空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。 （2）堆：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，但系统收到程序的申请时，会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲链表中删除，并将该结点的空间分配给程序，另外，对于大多数系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的free语句才能正确的释放本内存空间。另外，找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。 说明：对于堆来讲，对于堆来讲，频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续，从而造成大量的碎片，使程序效率降低。对于栈来讲，则不会存在这个问题， 4.申请效率 （1）栈由系统自动分配，速度快。但程序员是无法控制的 （2）堆是由malloc分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生碎片，不过用起来最方便。 5.堆和栈中的存储内容 （1）栈：在函数调用时，第一个进栈的主函数中后的下一条语句的地址，然后是函数的各个参数，参数是从右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注：静态变量是不入栈的。 当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续执行。 （2）堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。 （3） 6.存取效率 （1）堆：char *s1=”hellow tigerjibo”;是在编译是就确定的 （2）栈：char s1[]=”hellow tigerjibo”;是在运行时赋值的；用数组比用指针速度更快一些，指针在底层汇编中需要用edx寄存器中转一下，而数组在栈上读取。 补充： 栈是机器系统提供的数据结构，计算机会在底层对栈提供支持：分配专门的寄存器存放栈的地址，压栈出栈都有专门的指令执行，这就决定了栈的效率比较高。堆则是C/C++函数库提供的，它的机制是很复杂的，例如为了分配一块内存，库函数会按照一定的算法（具体的算法可以参考数据结构/操作系统）在堆内存中搜索可用的足够大小的空间，如果没有足够大小的空间（可能是由于内存碎片太多），就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间，这样就有机会分到足够大小的内存，然后进行返回。显然，堆的效率比栈要低得多。 7.分配方式： （1）堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。 （2）栈有两种分配方式：静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的，比如局部变量的分配。动态分配由alloca函数进行分配，但是栈的动态分配和堆是不同的。它的动态分配是由编译器进行释放，无需手工实现。 关于数组指针在堆栈中的体现： 字符型数组初始化 char str[30]="ksjdkghdksf"; 将其存在栈中 str是一个数组元素首地址（属于常量不可更改） 不能进行str++; 数组里面的内容是一个字符串

a与&a输出的结果相同，但a为数组元素的首地址，而&a为整个数组的首地址 即：（*（a+1） != *(&a+1)） 数组中的a++无法通过编译，左值错误，可见a是个常量不可改变 而(*a)++是可以改变的代表该字符串的不是存在只读数据段中，其中的数值可以改变 数组为静态分配内存，存储空间的释放都是由操作系统自动释放的（与malloc需要free不同） 数组分为：整型数组，字符型数组，浮点型数组，指向整型的指针数组...... 存储的数据数组前面的名字； int *a[10]其中存放的都是指向整型的指针，如&b，&d。 字符型指针初始化： char * pstr="aslgkjklahjkla"; 初始时候pstr指向a； pstr++后pstr指向了s（可见与数组不同pstr是个指针变量可以改变的） pstr是指向字符串常量的首地址的指针，编译器将字符串常量放在只读数据段.（只读数据段里面的数据是不可更改的.）即：（*pstr）++会报出段错误 pstr初始化时候可以指向NULL，NULL不可以访问会报段错误 注意：当数组名或者指针作为参数传输时候，都作为指针传输

指针是c语言的灵魂，关于指针的详细概述： int p; //这是一个普通的整型变量

int *p; //首先从P 处开始,先与*结合,所以说明P 是一 //个指针,然后再与int 结合,说明指针所指向 //的内容的类型为int 型.所以P 是一个返回整 //型数据的指针

int p[3]; //首先从P 处开始,先与[]结合,说明P 是一个数 //组,然后与int 结合,说明数组里的元素是整 //型的,所以P 是一个由整型数据组成的数组

int *p[3]; //首先从P 处开始,先与[]结合,因为其优先级 //比*高,所以P 是一个数组,然后再与*结合,说明 //数组里的元素是指针类型,然后再与int 结合, //说明指针所指向的内容的类型是整型的,所以 //P 是一个由返回整型数据的指针所组成的数组

int (*p)[3]; //首先从P 处开始,先与*结合,说明P 是一个指针 //然后再与[]结合(与"()"这步可以忽略,只是为 //了改变优先级),说明指针所指向的内容是一个 //数组,然后再与int 结合,说明数组里的元素是 //整型的.所以P 是一个指向由整型数据组成的数 //组的指针

int **p; //首先从P 开始,先与*结合,说是P 是一个指针,然 //后再与*结合,说明指针所指向的元素是指针,然 //后再与int 结合,说明该指针所指向的元素是整 //型数据.由于二级指针以及更高级的指针极少用 //在复杂的类型中,所以后面更复杂的类型我们就 //不考虑多级指针了,最多只考虑一级指针.

int p(int); //从P 处起,先与()结合,说明P 是一个函数,然后进入 //()里分析,说明该函数有一个整型变量的参数 //然后再与外面的int 结合,说明函数的返回值是 //一个整型数据 Int (*p)(int); //从P 处开始,先与指针结合,说明P 是一个指针,然后与 //()结合,说明指针指向的是一个函数,然后再与()里的 //int 结合,说明函数有一个int 型的参数,再与最外层的 //int 结合,说明函数的返回类型是整型,所以P 是一个指 //向有一个整型参数且返回类型为整型的函数的指针 //注意（这个不是函数，其本质是一个指针！） int *p(int);//其本质为一个函数，与int p(int)类似，区别在于int *p(int);的返回值是个指针！ //一般用于改变指针的指向时使用，可以避免多级指针的频繁使用

int *(*p(int))[3]; //可以先跳过,不看这个类型,过于复杂 //从P 开始,先与()结合,说明P 是一个函数,然后进 //入()里面,与int 结合,说明函数有一个整型变量 //参数,然后再与外面的*结合,说明函数返回的是 //一个指针,,然后到最外面一层,先与[]结合,说明 //返回的指针指向的是一个数组,然后再与*结合,说 //明数组里的元素是指针,然后再与int 结合,说明指 //针指向的内容是整型数据.所以P 是一个参数为一个 //整数据且返回一个指向由整型指针变量组成的数组 //的指针变量的函数. 说到这里也就差不多了,我们的任务也就这么多,理解了这几个类型,其它 的类型对我们来说也是小菜了,不过我们一般不会用太复杂的类型,那样会 大大减小程序的可读性,请慎用,这上面的几种类型已经足够我们用了. 1、细说指针 指针是一个特殊的变量，它里面存储的数值被解释成为内存里的一个地址。 要搞清一个指针需要搞清指针的四方面的内容：指针的类型、指针所指向的 类型、指针的值或者叫指针所指向的内存区、指针本身所占据的内存区。让 我们分别说明。 先声明几个指针放着做例子： 例一： (1)int*ptr; (2)char*ptr; (3)int**ptr; (4)int(*ptr)[3]; (5)int*(*ptr)[4]; 1.指针的类型 从语法的角度看，你只要把指针声明语句里的指针名字去掉，剩下的部 分就是这个指针的类型。这是指针本身所具有的类型。让我们看看例一中各 个指针的类型： (1)int*ptr;//指针的类型是int* (2)char*ptr;//指针的类型是char* (3)int**ptr;//指针的类型是int** (4)int(*ptr)[3];//指针的类型是int(*)[3]