1.3 C语言--指针与结构体

指针

指针概念的引入

• 关于内存

  程序有数据和指令组成，数据和指令在执行过程中存放在内存中。变量是程序数据中的一种，因此变量也存储在内存中；内存中的每个字节都有一个唯一的编码，即内存地址。32位机的内存地址编码是32位的（所以32的内存最多4G），64位机的内存地址编码是64位的。地址是一个无符号的整数，从0开始递增，通常把地址写成十六进制数。地址的长度跟主机的字长相同。

• 关于变量的寻址
  • 直接寻址（通过地址直接访问值）

    直接到变量名标识的存储单元中读取变量的值。最常见的就是scanf函数，scanf("%d",&a),这里的&表示取地址，是将获取到的值存储到a这个地址里面。如果我们这里不写&取地址运算符，获取的就是a的地址（？为什么直接写a,获取的是a的地址，&a是取a地址,这个不是相互矛盾吗？）

  • 间接寻址

    通过其他变量间接的找到变量的地址，最常用的就是指针。指针类型就是指向变量的地址。

• 变量在内存中所占存储空间的首地址，称为变量的地址；变量在存储空间的数据，称为数据的值；变量的名称可以看成是对程序中存储空间的抽象；声明一个变量实际上是记住这个变量的首地址和该数据类型的长度。
  • 变量名通常是首地址和长度的统一，可以理解是一种映射
  • 而&（取地址运算）是取的该变量的首地址。
• 指针的定义

  int *pa; // 定义语句 表示pa保存的是一个int数据类型的地址（不要理解成地址是一个int类型的，表明首地址，并说明数据类型（推断出长度））

  int *pa = &a; // 初始化，也可以写成int a = 1;pa = &a;因为*pa是一个地址，而&a是取地址。所以两者是可以赋值的。

  我们可以吧指针理解为一个软连接的概念。

  • 如果将指针理解为java中的包装类，java中的包装类也是通过地址进行访问的
• 指针使用必须被初始化
  • int *p = null ; // null是空指针，随便给一个地址。
• 代码分析

  # include <stdio.h>

  int main(){

  int a=0,b=1;

  int *pa,*pb;

  pa = &a;

  pb = &b;

  printf("a = %d,b=%d\n",a,b);

  printf("*pa=%d,*pb=%d\n",*pa,*pb);

  return 0;

  }

• 再次关于内存地址
  • 我们将的内存地址是逻辑地址，而不是物理地址。就像电流只要联通电线就可以到达一样，计算机访问在物理层面也只是电流的访问而已，根本不需要什么地址。内存地址是方便人理解的逻辑地址，这个可以理解为是电表的编号。
  • 所以int a = 10；中的a就是（逻辑）地址（一堆二进制的开关）没错，但是计算机无法理解逻辑地址，对它来说就是按照开关放电，所以直接就是a的值了。
  • &a是取（逻辑）地址，就是把这个a物理地址转换成可见逻辑地址，让我们看到
  • 指针并不等于内存地址。内存地址声明就无法更改。但是指针可以指向不同的内存逻辑地址。因此指针的指向的地址是可变的。
  • *pa一旦指向一个地址，我们访问*pa，就是访问*pa指向的（逻辑）地址，计算机自动将逻辑地址转换成物理地址，所以访问的其实就是*pa逻辑地址所代表的物理值。
  • scanf("%d",&a) // 表示将a的地址指向输入的值得地址

指针的定义

定义指针

• 定义与初始化指针

  int *a=NULL; // 这里的int表示指针指向的地址是要存放int类型的数据。这里的*表示指针的解引用，a实际是指针指向的地址，而*a表示a指向的内存地址所代表的值；指针必须被初始化，没有初始化的指针是无法使用的。为了防止意外的发生，通常高我们会将指针命名为null。

• 指针的赋值与取值运算
  • p=&a // 将a的地址给p;&表示取地址。必须理解的是指针是一种数据类型，专门涌过来存放地址。这跟基本类型的声明很像 int a=10;就是将10这个int类型的数据给变量a.
  • prinf("%d",*p); // 这里的*表示指针的解引用，就是说这里不输出p存储的地址，而输出p存储的地址里面存储的值。
  • printf("%p",p); // 这里的%p专门用来格式化输出指针里面存储的地址。这里输出的是指针p存储的地址。

指针与变量的区别

• 变量的声明与初始化

  int a = 0; // 这里的a只是我们标识某个内存空间的值，是方便我们识别用的。计算机会将a这个标识符映射为逻辑地址，再转换成物理地址，最后输出值的。而*p则是直接访问p所存储的地址的值

• 区别

  int a = 0;

  int *p = null;

  p = &a;

  printf("%d",*p);

  解释： a表示0这个变量的长度和首地址，&a表示首地址；*p表示首地址和长度，p表示这个int类型的地址存什么值，&p是*p的地址。可以将a理解为抽屉A,p理解为抽屉B，通过指针访问就是抽屉B中放着抽屉A的钥匙.

  int a = 10；实际上a也是地址值，只是通过这个地址值能直接访问到该值。而p=&a 就是将a的地址值给p,当我们方位地址p中的地址是，就能通过地址获地址代表的值。

指针的用处

指针存在的意义就是为了间接引用

#include <stdio.h>

main(){

// int *p = 10; // *p 接收的只能是地址

int a = 10;

// int *p = a; // 这句话是错误的。

int *p = &a;

printf("p is %d\n",p);

printf("*p is %d\n",*p);

printf("&p is %d\n",&p);

}

必备代码：如何使用指针交换连个值。

#include <stdio.h>

void swap(int *a,int *b);

/*

* 使用指针交换用户输入的两个数据

*/

void main() {

int a,b;

printf("Please type two number value of a,b:\n");

scanf("%d,%d",&a,&b);

printf("before swap,the value of a is %d,the value of b is %d.\n",a,b);

swap(&a,&b);

printf("after swap,the value of a is %d,the value of b is %d.\n",a,b);

}

/*

* 始终不是很明白为什么这里使用int middle 来接收指针*/

void swap(int *a,int *b) {

int middle ;

middle = *a;

printf("%d",*middle);

*a = *b;

*b = middle;

}

• 结构体与共用体
  • 结构体
    • 什么是结构体
      • 可以理解为java中的类，即只有成员变量没有成员方法的类。
    • 结构体的声明与使用
      • 声明格式(尤其注意几处分号)

        struct 结构体名称{

        数据类型 成员变量名称;

        ……

        };

      • 具体的声明，赋值与调用

        #include <stdio.h>

        struct student{

        int age;

        int class;

        int score[3];

        };

        void main(){

        // 初始化并赋值方式之一：

        struct student stu1;

        stu1.age=10;

        stu1.class=1;

        // stu1.socre[] = {11,22,33}; // 这种赋值错误的，反正我也不知道为什么

        stu1.score[0]=11;

        stu1.score[1]=22;

        stu1.score[2]=33;

        // 初始化并赋值方式之二

        /* struct student stu2;

        stu2 = {10,1,{11,22,33}}; // 这种赋值方式是错误的 */

        struct student stu2 ={10,1,{11,22,33}};

        printf("This is content of student struct:\n");

        printf("student age is : %d\n",stu1.age);

        for(int i=0;i<3;i++){

        printf("student's score:%d\n",stu1.score[i]);

        }

        }

    • 各种使用方式
      • 使用typedef定义数据类型
        • typedef本质上只是一个已有数据类型定义别名的东西。主要是为了声明时节省一个关键字而已。

          #include <stdio.h>

          void main(){

          /*

          * 定义一个结构体

          * 使用typedef 关键字，将student的别名设置为了STUDENT

          * 这样的话在声明结构体时就可以省掉一个struct关键字*/

          typedef struct student{

          int age=10;

          char name[10];

          }STUDENT;

          // 声明一个结构体

          STUDENT st1={1,{'h','u','a','b','i','n'}};

          }

      • 结构体的声明
        • 方式一： 结构体别名 具体结构体名;
        • 方式二：struct 结构体名 具体结构体名;
      • 结构体的赋值
        • 方式一：struct student stu2 ={10,1,{11,22,33}};
        • 方式二：stu1.score[0]=11;
        • 注意：有两种赋值方式是不允许的

          stu1.socre[] = {11,22,33};

          • 或者

            struct student stu2;

            stu2 = {10,1,{11,22,33}};

      • 结构体成员变量的使用
        • 结构体名.变量名
    • 结构体的字节数
      • 建议使用typeof（）关键字来具体的查看
  • 结构体指针
    • 结构体是值传递，是不会修改具体的内容的
    • 一旦传递指针作为函数的参数，必须使用->来访问成员变量
  • 结构体中嵌套结构体
    • 使用结构体.结构体.成员变量 来实现访问