指针与数组的对比
c程序中,指针和数组在不少地方可以相互替换着用,让人产生一种错觉,以为两者是等价的

数组要么在静态存储区被创建(如全局数组),要么在栈上被创建。数组名对应着(而不是指向)一块内存,其地址与容量在生命周期内保持不变,只有数组的内容可以改变

指针可以随时指向任意类型的内存块,它的特征是“可变”,所以我们常用指针来操作动态内存。指针远比数组灵活,但也更危险。

修改内容
字符数组a的容量是6个字符,其内容为hello。a的内容可以修改,例如a[0]='x'.指针p指向常量字符串“world”(位于静态存储区,内容为world),常量字符串的内容是不可以被修改的。从语法上看,编译器并不觉得语句p[0]='x'有什么不妥,但是该语句企图修改常量字符串的内容而导致运行错误

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#include <stdio.h>
  
int main()
{
 char a[] = "hello";
 a[0] = 'x';
  
 printf("%s\n", a);
  
 char *p = "wrold";
 p[0] = 'x';
 printf("%s\n", p);
  
 return 0;
}

内容复制与比较
不能对数组名进行直接复制与比较。若想把数组a的内容复制给数组b,不能用语句 b = a,否则将产生编译错误。应该用标准库函数strcpy进行复制。同理,比较b和a的内容是否相同,应该用标准库函数strcmp进行比较

语句p = a并不能把a的内容复制指针p,而是把a的地址赋给了p。要想复制a的内容,可以先用库函数malloc为p申请一块容量为strlen(a)1个字符的内存,再用strcpy进行字符串复制。同理,语句if(p == a)比较的不是内容而是地址,应该用库函数strcmp来比较

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#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
  
int main()
{
 char a[] = "hello";
 char b[10];
  
 strcpy(b, a); //不能用b = a
  
 int len = strlen(a);
 char *p = (char *)malloc((len + 1) * sizeof(char));
  
 strcpy(p, a);
  
 if (strcmp(p, a) == 0) {
  printf("p和a是相等的!\n");
 }
  
 free(p);
 return 0;
}

计算内存容量
用运算符sizeof可以计算出数组的容量(字节数)。sizeof(a)的值是12.指向p指向a,但是sizeof(p)的值却是4.这是因为sizeof(p)得到的是一个指针变量的字节数(32bit机器内存地址为32bit),相当于sizeof(char *),而不是p所指的内存容量。

注意当数组作为函数的参数进行传递时,该数组自动退化为同类型的指针。不论数组a的容量是多少,sizeof(a)始终等于sizeof(char *)

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#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
  
void funC(char *a);
  
int main()
{
 char a[] = "hello";
 char *p = a;
  
 printf("%d\n", sizeof(a)); // 6字节
 printf("%d\n", sizeof(p)); // 4字节
  
 funC(a);
 return 0;
}
  
void funC(char *a)
{
 printf("%d\n", sizeof(a)); // 4字节而不是6字节
}

运算结果:

指针参数是如何传递内存的
如果函数的参数是一个指针,不要指望用该指针去申请动态内存。示例中,Test函数的语句GetMemory(str, 200)并没有使str获得期望的内存,str依旧是NULL,为什么?

代码

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#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
  
void GetMemory(char *p, int num)
{
 p = (char*)malloc(sizeof(char) * num);
}
  
char* getMemory(char *p, int num)
{
 p = (char *)malloc(sizeof(char) * num);
 return p;
}
  
int main()
{
 char *str = NULL;
 str = getMemory(str, 200);
 strcpy(str, "hello world!"); //运行错误
 printf("%s", str);
 free(str);
 return 0;
}

错误

原因
问题出在函数GetMemory中。编译器总是要为函数的每个参数制作临时副本,指针参数p的副本是_p,编译器使_p = p.如果函数体内的程序修改了_p的内容,就导致参数p的内容作相应的修改。这就是指针可以用作输出参数的原因。在本例中,_p申请了新的内存,只是把_p所指的内存地址改变了,但是p丝毫未变。所以函数GetMemory并不能输出任何东西。事实上,每执行一次GetMemory就会泄漏一块内存,因为没有用free释放内存

改进
我们可以用函数返回值来传递动态内存,这种方法更简单,见示例:

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#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
  
void GetMemory(char *p, int num)
{
 p = (char*)malloc(sizeof(char) * num);
}
  
char* getMemory(char *p, int num)
{
 p = (char *)malloc(sizeof(char) * num);
 return p;
}
  
int main()
{
 char *str = NULL;
 str = getMemory(str, 200);
 strcpy(str, "hello world!"); //运行错误
 printf("%s\n", str);
 free(str);
 return 0;
}

注意:
用函数返回值来传递动态内存这种方法虽然好用,但是常常有人把return语句用错了。这里强调不要用return语句返回指向”栈内存“的指针,因为该内存在函数结束时自动消亡。

示例:

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#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
  
void GetMemory(char *p, int num)
{
 p = (char*)malloc(sizeof(char) * num);
}
  
char* getMemory(char *p, int num)
{
 p = (char *)malloc(sizeof(char) * num);
 return p;
}
  
char* getArray(void)
{
 char p[] = "hello world!";
 return p; // 编译器提出警告
}
int main()
{
 char *str = NULL;
 str = getArray();
 printf("%s\n", str); // str指向的内容是垃圾
 free(str);
 return 0;
}

杜绝“野指针”
"野指针"不是NULL指针,是指向“垃圾”内存的指针。人们一般不会错用NULL指针,因为用if语句很容易判断。但是“野指针”是很危险的,if语句对它不起作用。“野指针”的成因主要有两种:

指针变量没有初始化。任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针,它的缺省值是随机的,它会乱指一气。所以,指针变量在创建的同时应该被初始化,要么将指针设置为NULL,要么让它指向合法的内存,例如:

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char *p = NULL;
char *str = (char *)malloc(sizeof(char) * 100);

指针p被free或者delete之后,没有置为NULL,让人误以为p是个合法的指针
    指针操作超越了变量的作用范围

内存耗尽怎么办
如果在申请动态内存时找不到足够大的内存块,malloc函数将返回NULL指针,宣告内存申请失败。通常有三种方式处理“内存耗尽”问题

判断指针是否为NULL,如果是则马上用return语句终止本函数。例如:

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char* getPoint()
{
 char *p = malloc(sizeof(char) * 100);
 if (p == NULL) {
  return null;
 }
}

判断指针是否为NULL,如果是则马上用exit(1)终止整个程序的运行(我经常用也是推荐做法):

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char* getPoint()
{
 char *p = malloc(sizeof(char) * 100);
 if (p == NULL) {
  exit(1);
 }
}

为new和malloc设置异常处理函数

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