《指針的定義與應(yīng)用》課件

指針的定義與應(yīng)用指針是計算機程序設(shè)計中一種重要的數(shù)據(jù)類型，它存儲了內(nèi)存中某個地址的引用。指針允許程序員直接訪問和操作內(nèi)存地址，從而實現(xiàn)更靈活和高效的編程。什么是指針？內(nèi)存地址指針是一個變量，存儲其他變量的內(nèi)存地址。間接訪問通過指針，您可以間接訪問它指向的變量的值。靈活操作指針允許您動態(tài)地管理內(nèi)存，并執(zhí)行更復(fù)雜的內(nèi)存操作。指針的基本概念內(nèi)存地址指針是存儲內(nèi)存地址的變量。指向變量指針可以指向內(nèi)存中的特定數(shù)據(jù)類型。間接訪問通過指針可以間接訪問它指向的變量的值。指針變量的聲明1數(shù)據(jù)類型指明指針指向的數(shù)據(jù)類型2星號標(biāo)識該變量是一個指針3變量名指針變量的標(biāo)識符指針變量的聲明用于定義一個指針，它存儲了內(nèi)存地址。指針的聲明需要明確數(shù)據(jù)類型，使用星號(*)標(biāo)識指針變量，并賦予一個變量名。獲取變量的地址地址運算符在C語言中，可以使用地址運算符(&)來獲取變量的地址。地址運算符放在變量名前面，例如&variable獲取變量variable的地址。地址值存儲獲取到的地址值通常存儲在指針變量中。指針變量是專門用于存儲地址的變量。例如：int*ptr=&variable;將變量variable的地址存儲到指針變量ptr中。地址值類型指針變量的類型應(yīng)與它所指向的變量的類型匹配。例如，如果要存儲int型變量的地址，則指針變量也應(yīng)該聲明為int*類型。指針的賦值和間接訪問1賦值操作將指針變量指向特定內(nèi)存地址，通過將地址賦值給指針變量來完成。2間接訪問使用解引用運算符*來訪問指針指向的內(nèi)存單元中的值。3指針的算術(shù)運算指針可以進(jìn)行加減運算，但運算結(jié)果的單位為指針指向的內(nèi)存類型的大小。指針和數(shù)組數(shù)組元素的地址數(shù)組名代表數(shù)組首元素的地址。指針可以指向數(shù)組元素，可以訪問數(shù)組中的每一個元素。數(shù)組與指針指針可以遍歷數(shù)組，數(shù)組元素的地址可以用于指針運算，實現(xiàn)高效的數(shù)組操作。指針和字符串1字符串指針字符指針可以指向字符串的首地址，方便訪問字符串中的字符。2字符串的長度通過strlen()函數(shù)可以獲取字符串的長度，方便字符串處理。3字符串的比較可以使用strcmp()函數(shù)比較兩個字符串的大小，例如判斷是否相等。4字符串的拷貝使用strcpy()函數(shù)可以將一個字符串復(fù)制到另一個字符串，實現(xiàn)字符串的復(fù)制操作。指針與函數(shù)參數(shù)值傳遞函數(shù)調(diào)用時，將參數(shù)的值復(fù)制到函數(shù)內(nèi)部的局部變量中。函數(shù)內(nèi)部對參數(shù)的修改不會影響到函數(shù)外部的原變量。地址傳遞將參數(shù)的地址傳遞給函數(shù)，函數(shù)可以訪問和修改原變量的值。通過指針可以實現(xiàn)函數(shù)對原變量的修改。數(shù)組作為參數(shù)數(shù)組名作為參數(shù)傳遞給函數(shù)時，實際上是傳遞了數(shù)組的首地址。函數(shù)可以訪問數(shù)組的所有元素。指針作為參數(shù)將指針變量作為參數(shù)傳遞給函數(shù)，函數(shù)可以修改指針指向的值，從而間接修改原變量的值。指針與函數(shù)返回值返回值傳遞函數(shù)通過返回值將結(jié)果傳遞給調(diào)用者。指針作為返回值函數(shù)返回指針，可將內(nèi)存地址傳遞給調(diào)用者。動態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)返回指向動態(tài)分配內(nèi)存的指針。指針的算術(shù)運算1加法指針可以加一個整數(shù)，結(jié)果是指向該整數(shù)位置后的內(nèi)存地址。2減法指針可以減去一個整數(shù)，結(jié)果是指向該整數(shù)位置前的內(nèi)存地址。3比較可以比較兩個指針，判斷它們指向的內(nèi)存地址的大小。4限制指針只能進(jìn)行加減運算，不能進(jìn)行乘除運算。動態(tài)內(nèi)存分配動態(tài)內(nèi)存分配是指在程序運行時根據(jù)需要從堆中申請內(nèi)存空間，并在使用完后釋放內(nèi)存空間。1申請內(nèi)存使用malloc()、calloc()或realloc()函數(shù)申請內(nèi)存2分配內(nèi)存操作系統(tǒng)根據(jù)申請的大小分配內(nèi)存，并將內(nèi)存地址返回給程序3使用內(nèi)存程序可以使用分配的內(nèi)存存儲數(shù)據(jù)4釋放內(nèi)存使用free()函數(shù)釋放分配的內(nèi)存動態(tài)內(nèi)存分配使得程序能夠在運行時根據(jù)需要調(diào)整內(nèi)存使用，從而提高內(nèi)存利用率，并適應(yīng)各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的需要。malloc()函數(shù)內(nèi)存分配malloc()函數(shù)用于在堆上動態(tài)分配內(nèi)存。它接收一個參數(shù)，即所需的內(nèi)存字節(jié)數(shù)。返回指針如果分配成功，malloc()函數(shù)返回指向分配內(nèi)存塊的指針。如果分配失敗，它返回一個空指針(NULL)。使用示例例如，分配100個字節(jié)的內(nèi)存：int*ptr=(int*)malloc(100*sizeof(int));calloc()函數(shù)內(nèi)存分配calloc()函數(shù)用于在內(nèi)存中分配一塊連續(xù)的內(nèi)存空間。該空間大小由參數(shù)指定，并初始化為0。calloc()函數(shù)是動態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)之一，在C語言中是比較常用的函數(shù)，用于分配內(nèi)存空間。語法void*calloc(size_tnum,size_tsize);參數(shù)num表示要分配的內(nèi)存塊的數(shù)量，參數(shù)size表示每個內(nèi)存塊的大小（以字節(jié)為單位）。realloc()函數(shù)內(nèi)存擴(kuò)展realloc()函數(shù)用于調(diào)整已分配內(nèi)存塊的大小?？梢詳U(kuò)展內(nèi)存，也可以縮減內(nèi)存。內(nèi)存地址如果擴(kuò)展內(nèi)存，realloc()函數(shù)可能返回新的內(nèi)存地址。如果縮減內(nèi)存，則會返回原內(nèi)存地址。內(nèi)存內(nèi)容如果擴(kuò)展內(nèi)存，則新分配的內(nèi)存區(qū)域?qū)⒈怀跏蓟癁?。如果縮減內(nèi)存，則超出新大小的部分會被丟棄。free()函數(shù)1釋放內(nèi)存free()函數(shù)用于釋放動態(tài)分配的內(nèi)存空間。2指針置空在釋放內(nèi)存后，指針應(yīng)該被置為空指針，防止懸空指針錯誤。3防止內(nèi)存泄漏及時釋放不再使用的內(nèi)存空間，避免資源浪費。4參數(shù)驗證在調(diào)用free()函數(shù)之前，需要確保指針指向有效的內(nèi)存地址。懸空指針和野指針懸空指針指針指向的內(nèi)存已被釋放，但指針變量本身沒有被重新賦值，導(dǎo)致指針指向的內(nèi)存不再有效。野指針指針沒有被初始化，或者指向了非法的內(nèi)存地址，導(dǎo)致指針指向的內(nèi)存不可訪問。空指針與NULL空指針的概念空指針不指向任何內(nèi)存地址，它是一個特殊的指針。NULL關(guān)鍵字NULL用于表示空指針，它是一個常量，定義為0。指針賦值為NULL將指針變量賦予NULL可以防止它指向無效的內(nèi)存地址，從而避免程序崩潰。指針的類型轉(zhuǎn)換類型轉(zhuǎn)換將一個類型指針轉(zhuǎn)換為另一個類型指針，需要使用強制類型轉(zhuǎn)換運算符。示例將一個指向int類型的指針轉(zhuǎn)換為指向char類型的指針，需要使用(char*)進(jìn)行強制類型轉(zhuǎn)換。注意指針類型轉(zhuǎn)換不能改變指針指向的內(nèi)存地址，只能改變指針的解釋方式。指針的typedef定義typedef的定義typedef是一個關(guān)鍵字，用于為現(xiàn)有數(shù)據(jù)類型創(chuàng)建新的別名。這種別名可以簡化代碼，提高可讀性，并增強代碼的可移植性。指針的typedeftypedef可以用來定義指針的別名。例如，可以使用typedef定義一個名為PINT的指針類型，該類型指向一個int類型的變量。指針數(shù)組數(shù)組元素為指針指針數(shù)組是指數(shù)組的每個元素都指向一個內(nèi)存地址。存儲地址列表每個指針元素指向不同變量，可以通過指針訪問這些變量。函數(shù)指針11.指向函數(shù)的指針函數(shù)指針可以指向一個函數(shù)，存儲函數(shù)的地址。22.函數(shù)指針的聲明聲明函數(shù)指針需要指定返回值類型和參數(shù)列表。33.函數(shù)指針的應(yīng)用函數(shù)指針可以用來實現(xiàn)回調(diào)函數(shù)，動態(tài)調(diào)用不同的函數(shù)。回調(diào)函數(shù)回調(diào)函數(shù)定義回調(diào)函數(shù)是將一個函數(shù)作為參數(shù)傳遞給另一個函數(shù)，并在目標(biāo)函數(shù)內(nèi)部被調(diào)用的函數(shù)。回調(diào)函數(shù)應(yīng)用回調(diào)函數(shù)常用于事件驅(qū)動編程、異步操作和自定義函數(shù)庫等場景?；卣{(diào)函數(shù)優(yōu)勢回調(diào)函數(shù)可以讓代碼更靈活、可擴(kuò)展，并增強代碼的可重用性。指針的應(yīng)用實例指針在編程中有很多應(yīng)用，如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)存管理、函數(shù)調(diào)用等。指針可以使程序更高效、靈活，并能實現(xiàn)一些其他方法難以實現(xiàn)的功能。下面是一些常見的指針應(yīng)用實例。鏈表：鏈表是一種動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使用指針來連接各個節(jié)點。每個節(jié)點包含數(shù)據(jù)和指向下一個節(jié)點的指針，通過指針可以遍歷整個鏈表。二叉樹：二叉樹是一種樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個節(jié)點最多有兩個子節(jié)點。使用指針可以方便地建立和遍歷二叉樹，實現(xiàn)各種查找、排序、插入、刪除操作。函數(shù)調(diào)用：函數(shù)參數(shù)和返回值可以通過指針傳遞，指針可以指向函數(shù)的地址，實現(xiàn)函數(shù)的動態(tài)調(diào)用。內(nèi)存管理：指針可以用于動態(tài)內(nèi)存分配，使用malloc、realloc和free等函數(shù)可以動態(tài)申請和釋放內(nèi)存，實現(xiàn)內(nèi)存的靈活管理。鏈表鏈表是一種常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它由一系列節(jié)點組成，每個節(jié)點包含數(shù)據(jù)和指向下一個節(jié)點的指針。鏈表的節(jié)點之間通過指針連接起來，形成一個鏈狀結(jié)構(gòu)。鏈表具有靈活的內(nèi)存分配方式，可以動態(tài)地添加或刪除節(jié)點，適用于數(shù)據(jù)量不確定或需要頻繁插入刪除的情況。鏈表的應(yīng)用非常廣泛，例如在操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、圖形界面等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。二叉樹二叉樹是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個節(jié)點最多有兩個子節(jié)點，分別稱為左子節(jié)點和右子節(jié)點。二叉樹在計算機科學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，例如在數(shù)據(jù)存儲、算法設(shè)計和搜索引擎中都有著重要的作用。指針的安全使用初始化指針在使用指針之前，一定要先初始化它。初始化可以將其設(shè)置為指向某個有效地址或設(shè)置為NULL。釋放動態(tài)內(nèi)存使用完動態(tài)分配的內(nèi)存后，一定要記得釋放它。釋放內(nèi)存可以防止內(nèi)存泄漏，并使內(nèi)存資源得到有效利用。避免懸空指針懸空指針是指向已被釋放內(nèi)存的指針。訪問懸空指針可能會導(dǎo)致程序崩潰或出現(xiàn)不可預(yù)知的結(jié)果。檢查指針有效性在訪問指針之前，一定要先檢查它是否為空指針或指向有效地址。這樣可以防止程序出現(xiàn)意外錯誤。指針常見錯誤內(nèi)存泄漏忘記釋放動態(tài)分配的內(nèi)存，導(dǎo)致內(nèi)存占用不斷增加。懸空指針指針指向的內(nèi)存已被釋放，但指針未被重置?？罩羔樦羔樜闯跏蓟虮毁x予N