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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。数据在内存中的地址也称为指针,如果一个变量存储了一份数据的指针,我们就称它为指针变量。
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计算机中所有的数据都必须放在内存中,不同类型的数据占用的字节数不一样,例如 int 占用 4 个字节,char 占用 1 个字节。
为了正确地访问这些数据,必须为每个字节都编上号码,就像门牌号、身份证号一样,每个字节的编号是唯一的,根据编号可以准确地找到某个字节。
C语言用变量来存储数据,用函数来定义一段可以重复使用的代码,它们最终都要放到内存中才能供 CPU 使用。数据和代码都以二进制的形式存储在内存中,计算机无法从格式上区分某块内存到底存储的是数据还是代码。
当程序被加载到内存后,操作系统会给不同的内存块指定不同的权限,拥有读取和执行权限的内存块就是代码,而拥有读取和写入权限(也可能只有读取权限)的内存块就是数据。
CPU 只能通过地址来取得内存中的代码和数据,程序在执行过程中会告知 CPU 要执行的代码以及要读写的数据的地址。
如果程序不小心出错,或者开发者有意为之,在 CPU 要写入数据时给它一个代码区域的地址,就会发生内存访问错误。这种内存访问错误会被硬件和操作系统拦截,强制程序崩溃,程序员没有挽救的机会。
变量名和函数名为我们提供了方便,让我们在编写代码的过程中可以使用易于阅读和理解的英文字符串,不用直接面对二进制地址,那场景简直让人崩溃。
需要注意的是,虽然变量名、函数名、字符串名和数组名在本质上是一样的,它们都是地址的助记符,但在编写代码的过程中,我们认为变量名表示的是数据本身,而函数名、字符串名和数组名表示的是代码块或数据块的首地址。
扩展资料
指针使用(* 和 )
*a可以理解为*(a),a表示取变量 a 的地址(等价于 pa),*(a)表示取这个地址上的数据(等价于 *pa),绕来绕去,又回到了原点,*a仍然等价于 a。
*pa可以理解为(*pa),*pa表示取得 pa 指向的数据(等价于 a),(*pa)表示数据的地址(等价于 a),所以*pa等价于 pa。
对星号*的总结
在我们目前所学到的语法中,星号*主要有三种用途:
1、表示乘法,例如int a = 3, b = 5, c; c = a * b;,这是最容易理解的。
2、表示定义一个指针变量,以和普通变量区分开,例如int a = 100; int *p = a;。
3、表示获取指针指向的数据,是一种间接操作,例如int a, b, *p = a; *p = 100; b = *p;。
学习了数组之后,我们知道数组是在内存中申请一块内存空间;数组名代表内存块的首地址,通过数组名可以访问内存块中的数据。
那么,对于函数,它也是存放在内存块中的一段数据。例如下面的函数:
void func( int a )
{
printf( "in func, a = %d " , a );
}
此时,定义了一个函数名是func的函数。可以如下调用该函数:
func(100);
此时,就进入了func函数的函数体中执行。可以看到, 函数名如同数组名一样,代表函数所在内存块的首地址 。通过数组名可以访问数组在内存块中申请的内存,同理,通过函数名,可以访问函数在内存中存放的数据。
所以,函数名就代表了该函数在内存块中存放的首地址。那么,函数名是表示一个地址,就可以把这个地址值存放在某一个指针变量中,然后,通过指针变量访问函数名指向的函数。
在C语言中,提供了函数指针变量,可以存放函数名表示的地址。函数指针变量的定义格式如下:
返回数据类型 (*函数指针变量名)(形参列表)
对比函数的定义如下:
返回数据类型 函数名(形参列表)
可以看到,函数指针变量的定义,与函数的定义格式基本一样,唯一的区别是把“函数名”转换为“*(函数指针变量名)”;总结如下:
(1) 使用指针降级运算符*来定义,表示这个是一个指针。
(2) 指针降级运算符*不可以靠近返回数据类型,例如“返回数据类*”就表示函数的返回类型是一个指针。那么,为了让指针降级运算符*能够修饰函数指针变量,就用小括号()把指针降级运算符*与函数指针变量名包含起来。
定义了函数指针变量之后,可以把函数名赋给函数指针变量。因为,函数名就表示函数在内存块中的首地址,所以,可以直接把一个地址赋值给函数指针变量。格式如下:
函数指针变量 = 函数名;
最终,可以通过函数指针变量调用函数,调用的格式与通过函数名调用完全一样,通过函数指针变量调用函数,有如下形式:
方法1:函数指针变量(实参列表);
方法2:(*函数指针变量名)(实参列表);
很多情况下,我们更倾向于使用第一种形式,因为,它的使用方式更接近于通过函数名调用函数。
下面根据程序测试例子来看看怎么样应用函数指针变量。
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程序运行结果如下:
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可以看到,我们定义了func函数和函数指针变量pfunc,然后,把函数名func设置给函数指针变量pfunc,最终,通过函数指针变量pfunc调用函数。
因为函数指针变量存放的就是函数名表示的地址,所以,函数指针变量与函数名一样,可以直接通过函数指针变量调用函数。
注意:我们在学习指针的时候,可以把一个int类型的变量地址赋值给int类型的指针;但是,不可以把int类型变量的地址,赋值给double类型的指针。这就是变量数据类型不一致的问题。
同样的道理,定义函数的时候,函数的返回数据类型和形参列表都不一样,所以,函数指针变量能够接收的函数名,它们定义的 函数返回数据类型和形参列表必须一致 ,此时,就如同变量与指针变量类型一致时,才可以把变量的地址赋值给指针变量一样。
如下是一个测试例子:
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程序编译结果如下:
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可以看到,我们把func函数的形参列表修改为double,但是,函数指针变量pfunc定义的形参列表为int类型,此时,函数和函数指针变量的定义格式不一致,所以,不可以把函数名表示的地址设置给函数指针变量。我们来总结一下:
(1) 在Ubuntu系统中,使用GCC编译,提示warning警告,但是,程序可以编译通过,可以运行。
(2) 在Windows系统中,使用Visual Studio工具,无法编译该代码,提示类型不一致。
(3) 从代码的严谨方面来说,是不可以设置类型不一致的数据。所以,我们应该编写严谨的代码,函数定义的类型,与函数指针类型不一致的时候,不可以把函数名,赋值给函数指针变量。
函数指针变量的定义很重要,我们需要牢记和理解它们使用的方式。下面多举几个例子说明函数指针变量的定义和使用。
int func( void );
int (*pfunc)( void );
pfunc = func;
此时,定义func函数,它的返回值类型是int类型,形参列表是void,那么,定义pfunc函数指针变量的时候,它的返回值类型与形参列表都必须与func一样。
char * func1( int x, int y, int x);
char * (*pfunc1)( int , int , int );
pfunc1 = func1;
char * (*pfunc1)( int x, int y, int x);
我们再总结一下:
(1) 函数名表示函数在内存块中的首地址,可以直接把函数名赋值给函数指针变量;
(2) 定义函数指针变量的时候,函数返回数据类型和形参列表必须与要指向函数的定义一致;
01
指针函数通常是指函数返回值是指针的一类函数,如图所示。
02
函数指针是指指向某个具体函数的指针变量,在程序设计时可以用来调用某个特定函数或者做某个函数的参数。其形式一般如图:
03
指针函数与函数指针本质上的区别是,指针函数是一个带指针的函数,总的来说还是一个函数,如图就是一个带*name指针的函数
04
函数指针是指向函数的指针变量,本质上还是一个指针,其格式如下,可以看到和指针函数的格式非常像,所以一定要用心留意。
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