C 語言 指標 學習心得

我個人用指標到現在，覺得指標的用處 ：

1 . 修改外部變量

2 . 增加傳遞變數的效率 （實際上是copy位址值給 function）

學習指標的時候要注意：
1.我們要更改的變數他的type是什麼？ 
2.要更改的變數他的指標的type是什麼？
心中一定要一直反問這兩句話

初學者可以理解成這樣：

＊＊＊＊＊指標變數的內容是儲存位址＊＊＊＊＊＊
＊＊＊＊＊一般變數的內容是儲存值value ＊＊＊＊＊

以下我會使用 scope 的概念來幫助解說

簡單而言，以 C language 為例子，大括號之間就是一個 scope

在括號之內的東西，到最後一個括號，生命週期就結束了

像是你在  while loop 宣告int變數num 

	while (1) {
	int num;
	}

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這個 num 出了 } 之後就沒辦法再使用了

所以 function 才會有return value 去取得 function scope 裡面的值

為什麼要用指標才可以在function內改到 caller(call function的地方)變數的值？

我們可以這樣看 ：

	void func(int n1) { .... }
	int main(){
	func(5);
	return 0;
	}

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func 被 call 了時候 其實在 {} 內是這樣做

	{
	int n1; //在 func scope裡面宣告變數
	n1 = 5; //將傳入的參數 assign. 美其言是傳入參數 實際上是將 5 複製 給 n1
	.......... //才做 { } 內要做的statements
	}

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所以func結束之後n1就不見，無法在取得

所以假如我們不使用指標，而用下列的方法傳遞參數

	int main() {
	int number = 10;
	func(number);
	return 0;
	}

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其實是在func 內實際上先做了這樣的事情 ：

	{
	// 只是單純的assign
	//複製number的值然後給num 這個區域變數，沒有更變number
	int num;
	num = number;
	statement
	...............
	}

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可是假如我們改成

	void func(int *num){
	.....
	}
	int main(){
	int number = 10;
	func(&number);
	return 0;
	}

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傳入變數的位置 (指標變數的內容是 指到的變數 的位址）

fun內：

	{
	int *num; //指向int的pointer , 它的內容就是 就是int的address
	// 0x12345678之類的
	num = &number;
	// 以下是 function body
	*num = XXXX ; 直接改到外部變數值
	}

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藉由這個方法

我們才可以真正存取到外面的變數 （因為知道複製外面變數的位址給 num )

ex : 0x12345678 之類

否則只是在自己scope ( 中文叫做作用域 ) 操作

所以才會有指標這種東西。由此可見，指標有一種功能：更改外部變數內容

指標另一個功能是方便傳遞變數

—————————-—————————-—————————- 小結 —————————-—————————-—————————- 

利用 func 更改 main 中 int type 的變數 

//這裡的int *整個是一個 type 代表int指標 指標內容是位址

	void func ( int *int_addr ) {
	//這裡的* 是用來dereference（取得某個位址中的內容），是一個operator
	*int_addr = 你想要改的數值 ;
	return ;
	}
	int main () {
	int int_num;
	func ( &int_num );
	return 0;
	}

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實際上的動作：

	func
	{
	int *int_addr;
	int_addr = &int_num; //( int_addr 的內容是 &num 像是
	//0x12345678 )
	*(&int_num) = 你想要改的數值;
	return ;
	}

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—————————-—————————-指標的第二個用途：傳遞大量數據—————————-—————————-——

當我們定義一個 

	struct strudent{
	int array[100];
	};

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我們要把這種struct student( 整個是一個type ) 的變數傳入給function

也是用 “複製“的概念傳入 ( pass by value )

那我們在開始執行function之前 就要整整複製100個元素 這是很沒有效率的行為

所以，我們假如不要這樣做就可以傳入指標

	function( struct student *name){
	// name 是一個指向 struct student 的指標
	// name的 type 是 struct student *
	statements
	}

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這樣就會傳入 struct student 的第一個位址

在32位元系統中，傳 address 只是複製 4bytes的資料 比之前 100 * 4 bytes 要小

在64位元系統，是複製64位元的資料(一串位址 ex: 0x12345678 87654321) 到function變數中，這個方法就是pass by address

不過其實你會發現到 我在說 pass by address 也用了 “ 複製 ” 這個名詞

所以他其實也是一種pass by value只不過這個value是變數的位置而非變數的數值

因此弄清楚這個觀念之後，其實pass by value , pass by address 其實都只是複製一個 data 到 function裡面只是複製的資訊不同，造成修改的權限不同而已

在電腦實際操作只是 copy value 到 function 裡面
pass by value , pass by address 是人為定義的名詞，但是定義得十分巧妙

文章一開頭曾說過，我們在學習指標的時候要一直反問兩個問題：
1.我們要更改的變數他的type是什麼？ 
2.要更改的變數他的指標的type是什麼？

因為我們要用function更改不是在function scope的資料，必須用pass by address的方式傳入變數。也就是我們要將 資料的位址 傳給function，在function中藉由索引到那個位址中存放的內容來間接存取數值，使用的方式就是 *address (dereference)


—————————- 比較 string 傳入和 普通 array 傳入 —————————- 

我們在傳入非 char * 的時候，都需要跟 function 說明 array 的大小，
所以實際上傳 array 我們在function的第二個參數要指名大小

	int main() {
	int array[10];
	func ( array, 10 );
	return 0;
	}

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但是在傳 C string 時不用，是因為他會去搜尋第一個碰到的 '\0' 做為結尾
因此你在使用 string.h header file 裡面的函數都不用特別指名size大小。

———————————————————————— 結論 —————-—————————-—————————

funcition 要改到外部的變數的值則要傳入外部變數的位址

同時，function 接收到的變數，其type要和外部變數的位址相符

ex :

我們要利用function修改一個 type 為 int 的變數：int_num 

要傳入 int_num 的位址給 function :

function ( &int_num ) ; // &取址符號

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function  接收變數的 type 要和 接收的資料 互相 match 

所以是這樣宣告的 ：

void function ( int * ); 口訣：指標的 type 多一顆星星，指標存放的是位址

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———————————————————————— 問題 ————————————————————————

所以假設今天我們要用function修改一個外面的變數 他的 type  是FILE *

ex:

	int main() {
	FILE ＊f;
	func ( arg1 );
	}
	function ( type1 var_name ) {
	...
	}

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arg1, type1要怎麼填呢？

arg1 : &f , FILE *是 f 的 type 實際上變數名稱是 f，要讓 function 修改 f 要傳入 f 的位址也就是 &f 

type1 因為接收到 f 的位址 所以type是 FILE* *var_name 分開＊是因為：

現在我們告一個指向 FILE * 的指標（＊） 

如同指向int 的指標我們宣告為 int *int_pointer;

所以指向FILE *的指標 我們宣告為 FILE * *var_name 只是我們通常會把**寫在一起 ： FILE **var_name

如果不幸的我們將function寫成下面的情況會發生什麼事情？

	func( FILE * var_name ) {
	statement
	}
	int main () {
	FILE *f;
	func( f );
	}

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在function內只是先這樣做

	func (f) {
	FILE *var_name;
	var_name = f;
	//再次以scope的觀念來說 : 我們創立一個var_name的local var.
	//但是出了這個 func 就消失了！ 所以更改不到任何東西
	statement
	}

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———————————————————————— 常見範例 ————————————————————————

剛學指標的時候，老師一定會要我們想怎麼寫一個swap function去交換兩個變數的內容

	void swap ( int *a, int *b ) {
	int tmp;
	tmp = *a;
	*a = *b;
	*b = tmp;
	}
	int main() {
	int a = 10;
	int b = 20;
	swap(&a, &b);
	return 0;
	}

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