C語言自學攻略-指標

認識指標

指標，用來儲存變數的記憶體位址，宣告方式如下:

資料型別 *變數名稱 or 資料型別* 變數名稱

假設今天有一個整數變數x，內容為38，那我們如何利用指標接收變數x的記憶體位址呢? 方法如下:

int *p = &x;

現在指標(64位元電腦下通常為8bytes)和變數在記憶體中的樣子如下圖所示:

• 我們假設指標記憶體位址為0x7ffd8d3f7f46 - 0x7ffd8d3f7f52

接著我們試著用指標輸出內容: 以下示範:

#include<stdio.h>

int main()
{
		int *p, x=38;
		p = &x;
		printf("%p",p); //輸出變數x的記憶體位址，以16進制表示
		return 0;
}

接著我們想要利用指標輸出變數x的內容，如何實現? 方法如下:

#include<stdio.h>

int main()
{
		int *p, x=38;
		p = &x;
		printf("%d",*p); //輸出變數x的內容
		return 0;
}

上面程式碼中，我們藉由在p前面添加*(我們稱這樣為解參考)。

好，今天我又想宣告一個指標儲存p的記憶體位址，如何實現? 方法如下:

#include<stdio.h>

int main()
{
		int *p, x=38;
		p = &x;
		
				int **ptr = &p;
		printf("%p\n",p); //輸出變數x的記憶體位址，以16進制表示
		printf("%p\n",ptr); //輸出p的記憶體位址，以16進制表示
		printf("%p\n",*ptr); //輸出變數x的記憶體位址，以16進制表示
		printf("%d",**ptr); //輸出變數x的內容
		return 0;
}

陣列名稱可以當作指標?!

#include <stdio.h>

int main() {
    int test[5]={60,70,80,90,100};
    printf("%p\n",&test[0]);
		printf("%p",test);
    return 0;
}
/* 輸出
0x7ffffdcab4f0
0x7ffffdcab4f0
*/

• 從上面程式碼我們發現，一維陣列名稱test和&a[0]的輸出相同，表示了test其實也可以做為一個指標(隱式轉換)，指向a[0]的記憶體位址。

接著我們再做一些變化並測試:

#include <stdio.h>

int main() {
    int test[5]={60,70,80,90,100};
    printf("%p\n",&test[0]+1);
		printf("%p",test+1);
    return 0;
}
/* 輸出
0x7ffffdcab4f4
0x7ffffdcab4f4
*/

• 從上面程式碼，我們發現，當test+1(等同&test[0]+1)時，輸出的記憶體位址增加了4，其實不難理解，意思就是他指向了一維陣列下一個儲存空間的記憶體位址，即a[1]的記憶體位址。我們一樣可以透過解參考輸出陣列內容。如下示範:

#include <stdio.h>

int main() {
    int test[5]={60,70,80,90,100};
   	printf("%d\n",*test);
   	printf("%d",*(test+1));
   	//printf("%d",*test+1); 這樣寫會變為60+1等於61
    return 0;
}
/* 輸出
60
70
*/

好，現在如果我想要再宣告一個指標指向這個陣列，只要把名字test丟給指標就行，如下示範:

#include <stdio.h>

int main() {
    int a[5]={60,70,80,90,100};
    int *p = a;
    printf("%p\n",a);
    printf("%d\n",*a);
    printf("%p\n",a+1);
   	printf("%d\n",*(a+1));
   	
	  printf("%p\n",p);
   	printf("%d\n",*p);
   	printf("%p\n",p+1);
   	printf("%d\n",*(p+1));
   	
	  printf("%p\n",&p[0]);
   	printf("%d\n",p[0]);
   	printf("%p\n",&p[1]);
   	printf("%d\n",p[1]);
   	
	  return 0;
}
/* 輸出
0x7fffb32eb0e0
60
0x7fffb32eb0e4
70
0x7fffb32eb0e0
60
0x7fffb32eb0e4
70
0x7fffb32eb0e0
60
0x7fffb32eb0e4
70
*/

• 上面程式碼值得一提的是，p也可以使用索引的方式存取陣列，使用上就像是a。

接著，我還有一些觀念想講:

觀念釐清

1. 在 C 語言中，陣列名會被隱式地轉換為指向其第一個元素的指標。然而，當使用取位址運算符（&）時，情況有所不同。

• a： 在表達式中，a 會被視為指向陣列第一個元素的指標，型別為 int*（假設 a 是 int 型別的陣列）。
• &a： 這裡，&a 取得的是整個陣列 a 的位址，其型別為 int (*)[N]，其中 N 是陣列的大小。

2. 型別區別

• int*： 指向 int 型別的指標。
• int (*)[N]： 指向大小為 N 的 int 陣列的指標。

3. 指標算術中的位址計算

指標算術中的位址計算取決於指標的型別和指標運算。當對指標進行加法（如 ptr + 1）時，實際的位址增加量為 1 * sizeof(指標所指向的型別)。

• 對於 int*： ptr + 1 將位址增加 1 * sizeof(int)。
• 對於 int (*)[N]： ptr + 1 將位址增加 1 * sizeof(int[N])，也就是 N * sizeof(int)。

假設我們有一個陣列：

int a[4] = {1, 2, 3, 4};

• &a 的型別： int (*)[4]，即指向包含 4 個整數的陣列的指標。
• &a + 1： 由於 &a 的型別是 int (*)[4]，因此加1時，實際增加的位址為 1 * sizeof(int[4])，也就是 1 * (4 * sizeof(int))。

示例 1：使用 &a（指向整個陣列的指標）

int a[4] = {1, 2, 3, 4};
int (*p)[4] = &a; // p 的型別是 int (*)[4]

printf("%p\n", p);       // 輸出陣列 a[0] 的位址
printf("%p\n", p + 1);   // 輸出位址增加 4 * sizeof(int) 後的位址

• p + 1 將位址增加 4 * sizeof(int)。

示例 2：使用 a（指向第一個元素的指標）

c
int a[4] = {1, 2, 3, 4};
int *p = a; // p 的型別是 int*

printf("%p\n", p);       // 輸出 a[0] 的位址
printf("%p\n", p + 1);   // 輸出位址增加 sizeof(int) 後的位址

• p + 1 將位址增加 sizeof(int)。