c语言的指针（基础解释）

一、前言

C语言可以说是变成重要的一个语言，本人机械专业，因为电子方面的学习（单片机）接触C语言。刚开始我只是通过学习51单片机的方式来学C语言，但是学的云里雾里。所以决定系统的全方位的重新学习，现在只能说略微理解，所以本篇文章多有不足之处，可以反馈到我个人微信公众号上（夙夜凌风碎碎念），进行交流学习。

二、基础篇

1、指针的定义

在计算机编程中，尤其是像C、C++这样的语言中，指针是一种特殊的变量，它的值是另一个变量的内存地址。这个内存地址指向了存储在内存中的数据。更具体地说，一个指针变量能够存储并提供对其他变量或对象的间接访问。指针声明的一般形式如下：

datatype *pointer_name;

这里的 datatype 表示指针所指向的数据类型，* 是指针运算符，它表明这是一个指针变量，而不是普通变量，而 pointer_name 是你为指针变量指定的名称。

2、指针的用途

2.1、动态内存分配

通过使用指针和malloc(), calloc(), realloc()以及free()等函数，程序员可以在程序运行时动态地申请和释放内存空间。这对于创建不确定大小的数据结构（如链表、树、图等）或者处理大数据量尤为关键。

2.2、数据访问和修改

指针可以用来间接访问和修改变量的值。例如，在数组中，可以通过指针遍历元素并进行操作，无需知道数组的确切下标。另外，函数可以通过指针参数修改调用者提供的变量值，实现“传址”调用。

2.3、提高效率

在某些情况下，直接使用指针比复制大块数据更高效。特别是在处理大型数据结构时，传递指向数据的指针要比复制整个数据结构节省时间和空间。

2.4、函数间数据共享

指针常用于实现场景如回调函数、函数指针表等，使得多个函数能够共享同一份数据或执行代码。

2.5、高级抽象

在C++等语言中，指针是实现许多高级特性（如面向对象编程中的虚函数、继承、多态）的基础。

2.6、系统级编程和硬件交互

在底层编程、设备驱动开发等领域，指针常被用于直接操作内存地址和硬件寄存器，实现对硬件资源的直接控制。

3、个人理解

我个人理解指针其实就是内存的表现形式，在编程中，指针是一种变量，其值存储的是内存地址。这个内存地址指向了计算机内存中的某个数据对象（如变量、数组元素、结构体等）。通过操作这个内存地址，程序可以直接访问和修改内存中对应位置的数据。

当我们说“指针就是内存地址”时，我们强调的是指针变量所存储的内容——一个能够指示内存中特定位置的地址。

例如：

#include <iostream>

// 定义一个函数，它接收一个整型指针参数并修改其指向的数组内容
void modifyArray(int* arr, int size) {
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
        arr[i] *= 2; // 将数组中的每个元素都翻倍
    }
}

int main() {
    // 动态分配一个包含5个整数的数组
    int size = 5;
    int* dynamicArray = new int[size];

    // 初始化数组
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
        dynamicArray[i] = i + 1; // 假设为1到5的序列
        std::cout << "dynamicArray[" << i << "] = " << dynamicArray[i] << std::endl;
    }

    // 使用指针将数组传递给函数进行修改
    modifyArray(dynamicArray, size);

    // 输出修改后的数组
    std::cout << "\nAfter modifying through the function:\n";
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
        std::cout << "dynamicArray[" << i << "] = " << dynamicArray[i] << std::endl;
    }

    // 释放动态分配的内存
    delete[] dynamicArray;

    return 0;
}

在这个例子中：

dynamicArray 是一个指针，它存储了新分配的内存区域的地址。
new int[size] 用于动态分配一个整型数组，并返回该数组首元素的地址。
modifyArray 函数接收一个整型指针和数组大小作为参数，它直接操作指针指向的内存，而无需拷贝数组内容。
在主函数中，我们通过指针修改了数组的内容，然后输出结果验证修改成功。
最后，使用 delete[] dynamicArray 删除先前分配的内存，防止内存泄漏

这个例子有点迷离（书上抄的），我以下面的代码解释

int*()

这个指针（这个是俺自己写的）

int main() {
    int a = 5; // 创建并初始化一个整数变量a
    int *p = &a; // 创建一个指向整数的指针p，并将其初始化为变量a的地址

    // 在内存中的表示形式（非实际截图）
    +--------+     +-------+
    |   a   | --> |   5   |
    +--------+     +-------+
             ^
             |
    +--------v-------+
    |      p       |
    +----------------+
            |
            +-- (例如: 0x1234) -- 地址值

首先，变量 a 存储了整数值5，在内存中分配了一个空间用于存储这个值。然后，指针变量 p 存储的是变量 a 的内存地址，而不是其内容。再然后图中箭头表示了从指针到它所指向的实际数据的引用关系。所以当执行 *p 这样的操作时，编译器会解引用指针 p 并返回它所指向的内存地址处的内容，即变量 a 的值5。而 & 符号则是取地址运算符，用于获取变量的内存地址。

三、尾声

作为一名机电专业的学生，我深刻认识到在当今科技日新月异的时代，掌握编程技能对于拓宽专业视野、提升创新能力的重要性。因此，尽管身处非计算机科学的专业领域，我正积极投入时间和精力去学习编程知识，并力求将其与机电专业知识相结合，以期在未来能够实现更高效、智能化的系统设计与应用。

在这个求知的过程中，我不断深入探究C、C++等编程语言的核心概念和实践技巧，如指针的使用、数据结构的理解以及内存管理等关键环节。然而，面对编程世界的广阔无垠，深知自己的知识体系尚待完善，亟需得到资深专家及同行大牛的点拨指导，以便更好地梳理和完善个人的知识架构。

出于对知识的渴望，我在此写下这篇博客，旨在分享我的学习历程与思考，同时也期待能与志同道合的朋友进行交流探讨，共享彼此的经验与心得。在编程的道路上，“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，我将持续不懈地追求进步，砥砺前行，怀揣着探索未知的热情，共同在这条充满挑战又富有机遇的学习之旅中携手并进。