指针是C语言中一种强大的工具,它允许程序员直接操作内存地址,实现高效的数据操作和内存管理。在C语言中,指针的概念是至关重要的,因为它涉及到变量的地址、内存的间接访问以及动态数据结构的实现。
我们需要理解什么是变量的指针。在计算机内存中,每个变量都有一个唯一的地址,这个地址就是变量在内存中的位置。当我们使用取地址运算符 `&` 时,例如 `&i`,我们实际上获取了变量 `i` 的内存地址。这个地址可以作为一个值存储在另一个变量中,这样的变量就被称为指针变量。在示例中,`2000` 是变量的指针,`i_pointer` 是指针变量,它存储了 `2000` 这个地址。
指针变量的定义遵循特定的语法:`类型名 * 指针变量名`。这里的 `*` 表示指针变量,`类型名` 是指针所指向的变量类型,如 `int` 表示指针变量能够存储整型变量的地址。例如,`int *p` 定义了一个名为 `p` 的指针变量,它可以存储整型变量的地址。一旦定义了指针变量,我们就可以使用 `&` 运算符获取一个变量的地址,并赋值给指针变量,如 `p = &i`。
在C语言中,指针变量的赋值通常在声明时或者之后的初始化阶段进行。例如,`int a, *p = &a` 这行代码定义了一个整型变量 `a` 和一个指针变量 `p`,并且将 `a` 的地址赋值给 `p`。需要注意的是,`*` 在这里表示指针类型,而在赋值语句 `p = &a` 中,`*` 不起作用,`p = &a` 的意思是把 `a` 的地址赋给 `p`,而不是将 `a` 的值赋给 `*p`。
指针的运算包括指针的递增或递减操作,如 `p++` 或 `p--`。这些运算会改变指针变量的值,使其指向下一个或上一个相同类型的数据单元。例如,如果 `p` 指向一个整型数组的首元素,`p++` 会使 `p` 指向数组的第二个元素。
访问指针变量所指向的单元是通过间接访问运算符 `*` 实现的,也称为解引用操作。当我们在表达式中使用 `*p` 时,实际上是访问 `p` 指向的内存单元的值。例如,`*p = 200` 相当于修改了 `p` 所指向的变量的值为 `200`。在实际编程中,我们经常利用指针来传递大型数据结构的地址,比如数组,或者通过指针交换两个变量的值,就像在P154 例题 6.3中所示。
数组与指针的关系非常紧密。数组名本身实际上就是数组首元素的地址,因此,一个指向数组的指针可以直接用于遍历整个数组。例如,如果我们有一个整型数组 `int a[10]`,那么 `a` 就是数组的指针,`a+1` 会指向数组的第二个元素。通过指针,我们可以灵活地处理数组元素,而不需要知道数组的具体大小。
总结来说,指针是C语言中的一种核心特性,它提供了对内存的直接访问和控制。理解并熟练运用指针,对于编写高效的C语言程序至关重要。在学习过程中,需要掌握取地址运算符、指针变量的定义、赋值、运算以及通过指针访问和修改变量值的方法,同时还要熟悉数组与指针之间的关系。