iOS開發 -- C語言基礎8（指標）

指標是C語言中非常重要的資料型別，如果你說C語言中除了指標，其他你都學得很好，那你乾脆說沒學過C語言。究竟什麼是指標呢？我們先來看一個概念。

直接引用

1. 回想一下，之前我們是如何更改某個變數的值？

我們之前是通過變數名來直接引用變數，然後進行賦值：

char a;

a = 10;

2. 看上去是很簡單，其實程式內部是怎麼操作的呢？

其實，程式對變數的讀寫操作，實際上是對變數所在的儲存空間進行寫入或取出資料。就上面的程式碼而言，系統會自動將變數名a轉換為變數的儲存地址，根據地址找到變數a的儲存空間，然後再將資料10以2進位制的形式放入變數a的儲存空間中。

3. 通過變數名引用變數，由系統自動完成變數名和其儲存地址之間的轉換，稱為變數的"直接引用"方式

一、什麼是指標？

1.我們已經知道，"直接引用"是直接通過變數名來讀寫變數

2.C語言中還有一種"間接引用"的方式(以變數a為例)：首先將變數a的地址存放在另一個變數中，比如存放在變數b中，然後通過變數b來間接引用變數a，間接讀寫變數a的值。這就是"間接引用"。

如果程式通過"間接引用"的方式來修改a的值，可以這樣做：先根據 變數名b 獲取 變數b 的地址ffc2，取出變數b中儲存的內容ffc1，也就是變數a的地址，再根據變數a的地址ffc1找到a的儲存空間，然後修改裡面的資料。

3.總結一句：用來存放變數地址的變數，就稱為"指標變數"。在上面的情況下，變數b就是個"指標變數"，我們可以說指標變數b指向變數a。

二、指標的定義

一般形式：類名識別符號  *指標變數名;

int *p;

float *q;

"*"是一個說明符，用來說明這個變數是個指標變數，是不能省略的，但它不屬於變數名的一部分

前面的型別識別符號表示指標變數所指向的變數的型別，而且只能指向這種型別的變數

三、指標的初始化

1.先定義後初始化

// 定義int型別的變數a

 int a = 10;

 // 定義一個指標變數p

 int *p;

 // 將變數a的地址賦值給指標變數p，所以指標變數p指向變數a

p = &a;

注意第8行，賦值給p的是變數a的地址&a

2.在定義的同時初始化

// 定義int型別的變數a

int a = 10;

// 定義一個指標變數p

// 並將變數a的地址賦值給指標變數p，所以指標變數p指向變數a

int *p = &a;

3.初始化的注意

指標變數是用來存放變數地址的，不要給它隨意賦值一個常數。下面的寫法是錯誤的

int *p;

p = 200; // 這是錯誤的

四、指標運算子

1.給指標指向的變數賦值

char a = 10;

printf("修改前，a的值：%d\n", a);

// 指標變數p指向變數a

char *p = &a;

// 通過指標變數p間接修改變數a的值

*p = 9;

printf("修改後，a的值：%d", a);

當程式剛執行完第5行程式碼時，記憶體中大概的分佈情況是這樣的

，a值是10，p值就是變數a的地址ffc3。

注意下第5、第8行，都有個"*"，它們的含義是不一樣的：

(1) 第5行的"*"只是用來說明p是個指標變數

(2) 第8行的"*"是一個指標運算子，這裡的*p代表根據p值ffc3這個地址訪問對應的儲存空間，也就是變數a的儲存空間，然後將右邊的數值9寫入到這個儲存空間，相當於 a = 9;，於是記憶體中就變成這樣了

輸出結果為：

可以發現，我們通過變數p間接修改了變數a的值。

2.取出指標所指向變數的值

指標運算子除了可以賦值之外，還可以用於取值

char a = 10;

char *p;

p = &a;

char value = *p;

printf("取出a的值：%d", value);

輸出結果：

第6行中的*p的意思是：根據p值(即變數a的地址)訪問對應的儲存空間，並取出儲存的內容(即取出變數a的值)，賦值給value。

3.使用注意

在指標變數沒有指向確定地址之前，不要對它所指的內容賦值。下面的寫法是錯誤的

int *p;

*p = 10; //這是錯誤的

應該在指標變數指向一個確定的變數後再進行賦值。下面的寫法才是正確的

// 定義2個int型變數

int a = 6, b;

// 定義一個指向變數b的指標變數p

int *p;

p = &b;

// 將a的值賦值給變數b

*p = a;

五、指標的用途舉例

1.例子1

前面我們通過指標變數p間接訪問了變數a，在有些人看來，覺得指標變數好傻B，直接用變數名a訪問變數a不就好了麼，幹嘛搞這麼麻煩。彆著急，接下來舉個例子，讓大家看看指標還能做什麼事情。

現在有個要求：寫一個函式swap，接收2個整型引數，功能是互換兩個實參的值。

1> 如果沒學過指標，你可能會這樣寫

void swap(char v1, char v2) {

printf("更換前：v1=%d, v2=%d\n", v1, v2);

// 定義一箇中間變數

char temp;

// 交換v1和v2的值

temp = v1;

v1 = v2;

v2 = temp;

printf("更換後：v1=%d, v2=%d\n", v1, v2);

}

int main()

{

char a = 10, b = 9;

printf("更換前：a=%d, b=%d\n", a, b);

swap(a, b);

printf("更換後：a=%d, b=%d", a, b);

return 0;

}

輸出結果：

雖然v1和v2的值被交換了，但是變數a和b的值根本就沒有換過來。因為基本資料型別作為函式實參時，只是純粹地將值傳遞給形參，形參的改變並不影響實參。

我們可以簡要分析一下這個過程：

* 在第20行中，將變數a、b的值分別傳遞給了swap函式的兩個形參v1、v2

* 在第8行中，將v1的值賦值給了temp

* 在第9行中，將v2的值賦值給了v1

* 在第10行中，將temp的值賦值給了v2

就這樣，v1和v2的值被交換了，但是a和b的值一直都沒有改變

2> 如果學了指標，就應該這樣寫

void swap(char *v1, char *v2) {

// 中間變數

char temp;

// 取出v1指向的變數的值

temp = *v1;

// 取出v2指向的變數的值，然後賦值給v1指向的變數

*v1 = *v2;

// 賦值給v2指向的變數

*v2 = temp;

}

int main()

{

char a = 10, b = 9;

printf("更換前：a=%d, b=%d\n", a, b);

swap(&a, &b);

printf("更換後：a=%d, b=%d", a, b);

return 0;

}

先看看輸出結果：

變數a和b的值終於換過來了。

解釋一下：

(在16位編譯器環境下，一個指標變數佔用2個位元組)

* 先注意第20行，傳遞是變數的地址。因此swap函式的形參v1指向了變數a，v2指向了變數b

* 第6行程式碼是取出v1指向的變數的值，也就是變數a的值：10，然後賦值給變數temp

* 第9行程式碼是取出v2指向的變數(變數b)的值，然後賦值給v1指向的變數(變數a)

* 第12行程式碼是將temp變數的值賦值給v2指向的變數(變數b)

相信你已經感受到指標的強大了，如果沒有指標，在一個函式的內部根本改變不了外部的實參。

2.例子2

接下來再舉一個指標的實用例子。預設情況下，一個函式只能有一個返回值，有了指標，我們可以實現函式有"多返回值"。

現在有個要求：寫一個函式sumAndMinus，可以同時計算2個整型的和與差，函式執行完畢後，返回和與差(注意了，這裡要返回2個值)

// 計算2個整型的和與差

int sumAndMinus(int v1, int v2, int *minus) {

// 計算差，並賦值給指標指向的變數

*minus = v1 - v2;

// 計算和，並返回和

return v1 + v2;

}

int main()

{

// 定義2個int型變數

int a = 6, b = 2;

// 定義2個變數來分別接收和與差

int sum, minus;

// 呼叫函式

sum = sumAndMinus(a, b, &minus);

// 列印和

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

// 列印差

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

return 0;

}

輸出結果：

和與差都由同一個函式計算並返回出來。和是函式的直接返回值，差是通過函式的第3個指標引數間接返回。

因此有了指標，我們可以讓函式有"無限個"返回值。

六、關於指標的疑問

剛學完指標，都可能有一大堆的疑惑，這裡我列出幾個常見的疑惑吧。

1.一個指標變數佔用多少個位元組的記憶體空間？佔用的空間是否會跟隨所指向變數的型別而改變？

在同一種編譯器環境下，一個指標變數所佔用的記憶體空間是固定的。比如，在16位編譯器環境下，任何一個指標變數都只佔用2個位元組，並不會隨所指向變數的型別而改變。

2.既然每個指標變數所佔用的記憶體空間是一樣的，而且儲存的都是地址，為何指標變數還要分型別？而且只能指向一種型別的變數？比如指向int型別的指標、指向char型別的指標。

其實，我覺得這個問題跟"陣列為什麼要分型別"是一樣的。

* 看下面的程式碼，利用指標p讀取變數c的值

int i = 2;

char c = 1;

// 定義一個指向char型別的指標

char *p = &c;

// 取出

printf("%d", *p);

這個輸出結果應該難不倒大家：

，是可以成功讀取的。

* 如果我改一下第5行的程式碼，用一個本應該指向int型別變數的指標p，指向char型別的變數c

int *p = &c;

我們再來看一下輸出：，c的原值是1，現在取出來卻是513，怎麼回事呢？這個要根據記憶體來分析

根據變數的定義順序，這些變數在記憶體中大致如下圖排布：

其中，指標變數p和int型別變數i各佔2個位元組，char型別的c佔一個位元組，p指向c，因此p值就是c的地址

1> 最初的時候，我們用char *p指向變數c。當利用*p來獲取變數c的值時，由於指標p知道變數c是char型別的，所以會從ffc3這個地址開始讀取1個位元組的資料：0000 0001，轉為10進位制就是1

2> 後來，我們用int *p指向變數c。當利用*p獲取變數c的值時，由於指標p認為變數c是int型別的，所以會從ffc3這個地址開始讀取2個位元組的資料：0000 0010 0000 0001，轉為10進位制就是513

可見，給指標分類是多麼重要的一件事，而且一種指標最好只指向一種型別的變數，那是最安全的。