1. 指针是一种数据类型

1.1 指针变量

指针是一种数据类型，占用内存空间，用来保存内存地址。

void test01(){
    
    int* p1 = 0x1234;
    int*** p2 = 0x1111;

    printf("p1 size:%d\n",sizeof(p1));
    printf("p2 size:%d\n",sizeof(p2));


    //指针是变量，指针本身也占内存空间，指针也可以被赋值
    int a = 10;
    p1 = &a;

    printf("p1 address:%p\n", &p1);
    printf("p1 address:%p\n", p1);
    printf("a address:%p\n", &a);

}

1.2 野指针和空指针

1.2.1 空指针

标准定义了NULL指针，它作为一个特殊的指针变量，表示不指向任何东西。要使一个指针为NULL,可以给它赋值一个零值。为了测试一个指针百年来那个是否为NULL,你可以将它与零值进行比较。

对指针解引用操作可以获得它所指向的值。但从定义上看，NULL指针并未指向任何东西，因为对一个NULL指针因引用是一个非法的操作，在解引用之前，必须确保它不是一个NULL指针。

如果对一个NULL指针间接访问会发生什么呢？结果因编译器而异。

不允许向NULL和非法地址拷贝内存：

void test(){
    char *p = NULL;
    //给p指向的内存区域拷贝内容
    strcpy(p, "1111"); //err

    char *q = 0x1122;  //非法地址
    //给q指向的内存区域拷贝内容
    strcpy(q, "2222"); //err        
}

1.2.2 野指针

在使用指针时，要避免野指针的出现：

野指针指向一个已删除的对象或未申请访问受限内存区域的指针。与空指针不同，野指针无法通过简单地判断是否为 NULL避免，而只能通过养成良好的编程习惯来尽力减少。对野指针进行操作很容易造成程序错误。

什么情况下回导致野指针？

指针变量未初始化

任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针，它的缺省值是随机的，它会乱指一气。所以，指针变量在创建的同时应当被初始化，要么将指针设置为NULL，要么让它指向合法的内存。

指针释放后未置空

有时指针在free或delete后未赋值 NULL，便会使人以为是合法的。别看free和delete的名字（尤其是delete），它们只是把指针所指的内存给释放掉，但并没有把指针本身干掉。此时指针指向的就是“垃圾”内存。释放后的指针应立即将指针置为NULL，防止产生“野指针”。

指针操作超越变量作用域

不要返回指向栈内存的指针或引用，因为栈内存在函数结束时会被释放。

操作野指针是非常危险的操作，应该规避野指针的出现：
1. 初始化时置 NULL
指针变量一定要初始化为NULL，因为任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针，它的缺省值是随机的。
2. 释放时置 NULL
当指针p指向的内存空间释放时，没有设置指针p的值为NULL。delete和free只是把内存空间释放了，但是并没有将指针p的值赋为NULL。通常判断一个指针是否合法，都是使用if语句测试该指针是否为NULL。

1.3 间接访问操作符

通过一个指针访问它所指向的地址的过程叫做间接访问，或者叫解引用指针，这个用于执行间接访问的操作符是*。

注意：对一个int*类型指针解引用会产生一个整型值，类似地，对一个float*指针解引用会产生了一个float类型的值。

在指针声明时，* 号表示所声明的变量为指针变量
在指针使用时，* 号表示操作指针所指向的内存空间
1）* 相当通过地址(指针变量的值)找到指针指向的内存，再操作内存
2）* 放在等号的左边赋值（给内存赋值，写内存）
3）* 放在等号的右边取值（从内存中取值，读内存）

1.4 指针的步长

指针是一种数据类型，是指它指向的内存空间的数据类型。指针所指向的内存空间决定了指针的步长。指针的步长指的是，当指针+1时候，移动多少字节单位。

对自定义数据类型：
头文件 #include<stddef.h>
如果获取自定义数据类型中属性的偏移
offsetof( 结构体，属性 )

2. 指针的意义_间接赋值

2.1 间接赋值的三大条件

通过指针间接赋值成立的三大条件：

2个变量（一个普通变量一个指针变量、或者一个实参一个形参）

建立关系

通过 * 操作指针指向的内存

2.2 间接赋值的推论

用1级指针形参，去间接修改了0级指针(实参)的值。

用2级指针形参，去间接修改了1级指针(实参)的值。

用3级指针形参，去间接修改了2级指针(实参)的值。

用n级指针形参，去间接修改了n-1级指针(实参)的值。

3. 指针做函数参数

指针做函数参数，具备输入和输出特性：

输入：主调函数分配内存

输出：被调用函数分配内存

3.1 输入特性

void fun(char *p /* in */)
{
    //给p指向的内存区域拷贝内容
    strcpy(p, "abcddsgsd");
}

void test(void)
{
    //输入，主调函数分配内存
    char buf[100] = { 0 };
    fun(buf);
    printf("buf  = %s\n", buf);
}

3.2 输出特性

void fun(char **p /* out */, int *len)
{
    char *tmp = (char *)malloc(100);
    if (tmp == NULL)
    {
        return;
    }
    strcpy(tmp, "adlsgjldsk");

    //间接赋值
    *p = tmp;
    *len = strlen(tmp);
}

void test(void)
{
    //输出，被调用函数分配内存，地址传递
    char *p = NULL;
    int len = 0;
    fun(&p, &len);
    if (p != NULL)
    {
        printf("p = %s, len = %d\n", p, len);
    }
}

4. 字符串指针强化

4.1 字符串指针做函数参数

4.1.1 字符串基本操作

//字符串基本操作
//字符串是以0或者'\0'结尾的字符数组，(数字0和字符'\0'等价)
void test01(){

    //字符数组只能初始化5个字符，当输出的时候，从开始位置直到找到0结束
    char str1[] = { 'h', 'e', 'l', 'l', 'o' };
    printf("%s\n",str1);

    //字符数组部分初始化，剩余填0
    char str2[100] = { 'h', 'e', 'l', 'l', 'o' };
    printf("%s\n", str2);

    //如果以字符串初始化，那么编译器默认会在字符串尾部添加'\0'
    char str3[] = "hello";
    printf("%s\n",str3);
    printf("sizeof str:%d\n",sizeof(str3));
    printf("strlen str:%d\n",strlen(str3));

    //sizeof计算数组大小，数组包含'\0'字符
    //strlen计算字符串的长度，到'\0'结束

    //那么如果我这么写,结果是多少呢？
    char str4[100] = "hello";
    printf("sizeof str:%d\n", sizeof(str4));
    printf("strlen str:%d\n", strlen(str4));

    //请问下面输入结果是多少？sizeof结果是多少？strlen结果是多少？
    char str5[] = "hello\0world"; 
    printf("%s\n",str5);
    printf("sizeof str5:%d\n",sizeof(str5));
    printf("strlen str5:%d\n",strlen(str5));

    //再请问下面输入结果是多少？sizeof结果是多少？strlen结果是多少？
    char str6[] = "hello\012world";
    printf("%s\n", str6);
    printf("sizeof str6:%d\n", sizeof(str6));
    printf("strlen str6:%d\n", strlen(str6));
}

4.1.2 字符串拷贝功能实现

//拷贝方法1 利用下标方式
void copy_string01(char* dest, char* source ){

    for (int i = 0; source[i] != '\0';i++){
        dest[i] = source[i];
    }

}

//拷贝方法2 利用字符串指针
void copy_string02(char* dest, char* source){
    while (*source != '\0' /* *source != 0 */){
        *dest = *source;
        source++;
        dest++;
    }
}

//拷贝方法3
void copy_string03(char* dest, char* source){
    //判断*dest是否为0，0则退出循环
    while (*dest++ = *source++){}
}

4.1.3 字符串反转模型

void reverse_string(char* str){

    if (str == NULL){
        return;
    }

    int begin = 0;
    int end = strlen(str) - 1;
    
    while (begin < end){
        //下标法：交换两个字符元素
        char temp = str[begin];
        str[begin] = str[end];
        str[end] = temp;

        begin++;
        end--;
    }

}

void reverse_string1(char* str){
    char* start = str; //指向第一个字符的指针
    char* end = str + strlen(str) -1; //指向最后一个字符的指针
    while (start < end) {
        //利用字符指针交互元素
        char temp = *start;
        *start = *end;
        *end = temp;
    }
}

void test(){
    char str[] = "abcdefghijklmn";
    printf("str:%s\n", str);
    reverse_string(str);
    printf("str:%s\n", str);
    char str1[] = "abcdefghijklmnjkl";
    printf("str1:%s\n", str1);
    reverse_string1(str1);
    printf("str1:%s\n", str1);
}

4.2 字符串的格式化

4.2.1 sprintf

#include <stdio.h>
int sprintf(char *str, const char *format, ...);
功能：
根据参数format字符串来转换并格式化数据，然后将结果输出到str指定的空间中，直到出现字符串结束符 '\0' 为止。
参数：
str：字符串首地址
format：字符串格式，用法和printf()一样
返回值：
成功：实际格式化的字符个数
失败： - 1

void test(){
    
    //1. 格式化字符串
    char buf[1024] = { 0 };
    sprintf(buf, "你好,%s,欢迎加入我们!", "John");
    printf("buf:%s\n",buf);

    memset(buf, 0, 1024);
    sprintf(buf, "我今年%d岁了!", 20);
    printf("buf:%s\n", buf);

    //2. 拼接字符串
    memset(buf, 0, 1024);
    char str1[] = "hello";
    char str2[] = "world";
    int len = sprintf(buf,"%s %s",str1,str2);
    printf("buf:%s len:%d\n", buf,len);

    //3. 数字转字符串
    memset(buf, 0, 1024);
    int num = 100;
    sprintf(buf, "%d", num);
    printf("buf:%s\n", buf);
    //设置宽度 右对齐
    memset(buf, 0, 1024);
    sprintf(buf, "%8d", num);
    printf("buf:%s\n", buf);
    //设置宽度 左对齐
    memset(buf, 0, 1024);
    sprintf(buf, "%-8d", num);
    printf("buf:%s\n", buf);
    //转成16进制字符串 小写
    memset(buf, 0, 1024);
    sprintf(buf, "0x%x", num);
    printf("buf:%s\n", buf);

    //转成8进制字符串
    memset(buf, 0, 1024);
    sprintf(buf, "0%o", num);
    printf("buf:%s\n", buf);
}

4.2.2 sscanf

#include <stdio.h>
int sscanf(const char *str, const char *format, ...);
功能：
从str指定的字符串读取数据，并根据参数format字符串来转换并格式化数据。
参数：
str：指定的字符串首地址
format：字符串格式，用法和scanf()一样
返回值：
成功：成功则返回参数数目，失败则返回-1
失败： - 1

格式	作用
%s或%d	跳过数据
%[width]s	读指定宽度的数据
%[a-z]	匹配a到z中任意字符(尽可能多的匹配)
%[aBc]	匹配a、B、c中一员，贪婪性
%[^a]	匹配非a的任意字符，贪婪性
%[^a-z]	表示读取除a-z以外的所有字符

//1. 跳过数据
void test01(){
    char buf[1024] = { 0 };
    //跳过前面的数字
    //匹配第一个字符是否是数字，如果是，则跳过
    //如果不是则停止匹配
    sscanf("123456aaaa", "%*d%s", buf); 
    printf("buf:%s\n",buf);
}

//2. 读取指定宽度数据
void test02(){
    char buf[1024] = { 0 };
    //跳过前面的数字
    sscanf("123456aaaa", "%7s", buf);
    printf("buf:%s\n", buf);
}

//3. 匹配a-z中任意字符
void test03(){
    char buf[1024] = { 0 };
    //跳过前面的数字
    //先匹配第一个字符，判断字符是否是a-z中的字符，如果是匹配
    //如果不是停止匹配
    sscanf("abcdefg123456", "%[a-z]", buf);
    printf("buf:%s\n", buf);
}

//4. 匹配aBc中的任何一个
void test04(){
    char buf[1024] = { 0 };
    //跳过前面的数字
    //先匹配第一个字符是否是aBc中的一个，如果是，则匹配，如果不是则停止匹配
    sscanf("abcdefg123456", "%[aBc]", buf);
    printf("buf:%s\n", buf);
}

//5. 匹配非a的任意字符
void test05(){
    char buf[1024] = { 0 };
    sscanf("bcdefag123456", "%[^a]", buf);
    printf("buf:%s\n", buf);
}

//6. 匹配非a-z中的任意字符
void test06(){
    char buf[1024] = { 0 };
    sscanf("123456ABCDbcdefag", "%[^a-z]", buf);
    printf("buf:%s\n", buf);
}
/*
小练习：
1.已给定字符串为: helloworld@itcast.cn,请编码实现helloworld输出和itcast.cn输出。
2.已给定字符串为:123abcd$myname@000qwe.请编码实现匹配出myname字符串，并输出.
*/

5. 一级指针易错点

5.1 越界

void test(){
    char buf[3] = "abc";
    printf("buf:%s\n",buf);
}

5.2 指针叠加会不断改变指针指向

void test(){
    char *p = (char *)malloc(50);
    char buf[] = "abcdef";
    int n = strlen(buf);
    int i = 0;

    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        *p = buf[i];
        p++; //修改原指针指向
    }

    free(p); //err
}

5.3 返回局部变量地址

char *get_str()
{
    char str[] = "abcdedsgads"; //栈区，
    printf("[get_str]str = %s\n", str);
    return str;
}

5.4 同一块内存释放多次（不可以释放野指针）

void test(){    
    char *p = NULL;

    p = (char *)malloc(50);
    strcpy(p, "abcdef");

    if (p != NULL)
    {
        //free()函数的功能只是告诉系统 p 指向的内存可以回收了
        // 就是说，p 指向的内存使用权交还给系统
        //但是，p的值还是原来的值(野指针)，p还是指向原来的内存
        free(p); 
    }

    if (p != NULL)
    {
        free(p);
    }
}

6. const使用场景

用来修饰函数中的形参，防止误操作

//const修饰变量
void test01(){
    //1. const基本概念
    const int i = 0;
    //i = 100; //错误，只读变量初始化之后不能修改

    //2. 定义const变量最好初始化
    const int j;
    //j = 100; //错误，不能再次赋值

    //3. c语言的const是一个只读变量，并不是一个常量，可通过指针间接修改
    const int k = 10;
    //k = 100; //错误，不可直接修改，我们可通过指针间接修改
    printf("k:%d\n", k);
    int* p = &k;
    *p = 100;
    printf("k:%d\n", k);
}

//const 修饰指针
void test02(){

    int a = 10;
    int b = 20;
    //const放在*号左侧 修饰p_a指针指向的内存空间不能修改,但可修改指针的指向
    const int* p_a = &a;
    //*p_a = 100; //不可修改指针指向的内存空间
    p_a = &b; //可修改指针的指向

    //const放在*号的右侧， 修饰指针的指向不能修改，但是可修改指针指向的内存空间
    int* const p_b = &a;
    //p_b = &b; //不可修改指针的指向
    *p_b = 100; //可修改指针指向的内存空间

    //指针的指向和指针指向的内存空间都不能修改
    const int* const p_c = &a;
}
//const指针用法
struct Person{
    char name[64];
    int id;
    int age;
    int score;
};

//每次都对对象进行拷贝，效率低，应该用指针
void printPersonByValue(struct Person person){
    printf("Name:%s\n", person.name);
    printf("Name:%d\n", person.id);
    printf("Name:%d\n", person.age);
    printf("Name:%d\n", person.score);
}

//但是用指针会有副作用，可能会不小心修改原数据
void printPersonByPointer(const struct Person *person){
    printf("Name:%s\n", person->name);
    printf("Name:%d\n", person->id);
    printf("Name:%d\n", person->age);
    printf("Name:%d\n", person->score);
}
void test03(){
    struct Person p = { "Obama", 1101, 23, 87 };
    //printPersonByValue(p);
    printPersonByPointer(&p);
}