黑马程序员C语言基础(第六天)指针

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https://www.bilibili.com/video/BV1jW411K7v2/?p=70&spm_id_from=pageDriver

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指针

概述

内存

内存含义:

  • 存储器:计算机的组成中,用来存储程序和数据,辅助CPU进行运算处理的重要部分。
  • 内存:内部存贮器,暂存程序/数据——掉电丢失 SRAM、DRAM、DDR、DDR2、DDR3。
  • 外存:外部存储器,长时间保存程序/数据—掉电不丢ROM、ERRROM、FLASH(NAND、NOR)、硬盘、光盘。

内存是沟通CPU与硬盘的桥梁:

  • 暂存放CPU中的运算数据
  • 暂存与硬盘等外部存储器交换的数据

物理存储器和存储地址空间

有关内存的两个概念:物理存储器和存储地址空间。

物理存储器:实际存在的具体存储器芯片。

  • 主板上装插的内存条
  • 显示卡上的显示RAM芯片
  • 各种适配卡上的RAM芯片和ROM芯片

存储地址空间:对存储器编码的范围。我们在软件上常说的内存是指这一层含义。

  • 编码:对每个物理存储单元(一个字节)分配一个号码
  • 寻址:可以根据分配的号码找到相应的存储单元,完成数据的读写

内存地址

  • 将内存抽象成一个很大的一维字符数组。
  • 编码就是对内存的每一个字节分配一个32位或64位的编号(与32位或者64位处理器相关)。
  • 这个内存编号我们称之为内存地址。
    内存中的每一个数据都会分配相应的地址:
  • char:占一个字节分配一个地址
  • int: 占四个字节分配四个地址
  • float、struct、函数、数组等
    在这里插入图片描述

指针和指针变量

  • 内存区的每一个字节都有一个编号,这就是“地址”。
  • 如果在程序中定义了一个变量,在对程序进行编译或运行时,系统就会给这个变量分配内存单元,并确定它的内存地址(编号)
  • 指针的实质就是内存“地址”。指针就是地址,地址就是指针。
  • 指针是内存单元的编号,指针变量是存放地址的变量
  • 通常我们叙述时会把指针变量简称为指针,实际他们含义并不一样。(指针是地址,指针变量是存放指针(地址)的变量
    在这里插入图片描述

指针基础知识

指针变量的定义和使用

  • 指针也是一种数据类型,指针变量也是一种变量
  • 指针变量指向谁,就把谁的地址赋值给指针变量
  • “*”操作符操作的是指针变量指向的内存空间
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main() {
    
      

	int a = 0;
	char b = 100;
	printf("%p, %p\n", &a, &b); //007FF8D0, 007FF8C7(打印a, b的地址)

	//int* 代表是一种数据类型,int* 指针类型,p才是变量名
	//定义了一个指针类型的变量,可以指向一个int类型变量的地址
	int* p;
	p = &a;//将a的地址赋值给变量p,p也是一个变量,值是一个内存地址编号
	printf("%d\n", *p);//0(p指向了a的地址,*p就是a的值)

	char* p1 = &b;
	printf("%c\n", *p1);//d(*p1指向了b的地址,*p1就是b的值)

	return 0;

}

注意:对int类型变量取地址要用int*指针,对字符类型变量取地址要用字符类型指针char*,以此类推

注意:&可以取得一个变量在内存中的地址。但是,不能取寄存器变量,因为寄存器变量不在内存里,而在CPU里面,所以是没有地址的。

通过指针间接修改变量的值

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main() {
    
      

	int a = 0;
	int b = 11;
	int* p = &a;

	*p = 100;
	printf("a = %d, *p = %d\n", a, *p);//a = 100, *p = 100

	p = &b;
	*p = 22;
	printf("b = %d, *p = %d\n", b, *p);//b = 22, *p = 22
	return 0;
}

指针大小

  • 使用sizeof()测量指针的大小,得到的总是:4或8
  • sizeof()测的是指针变量指向存储地址的大小
  • 在32位平台,所有的指针(地址)都是32位(4字节)
  • 在64位平台,所有的指针(地址)都是64位(8字节)
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main() {
    
      

	int* p1;
	int** p2;
	char* p3;
	char** p4;
	printf("sizeof(p1) = %d\n", sizeof(p1));//sizeof(p1) = 4
	printf("sizeof(p2) = %d\n", sizeof(p2));//sizeof(p2) = 4
	printf("sizeof(p3) = %d\n", sizeof(p3));//sizeof(p3) = 4
	printf("sizeof(p4) = %d\n", sizeof(p4));//sizeof(p4) = 4
	printf("sizeof(double *) = %d\n", sizeof(double*));//sizeof(double *) = 4
	return 0;

}

野指针和空指针(wild pointer & null pointer)

指针变量也是变量,是变量就可以任意赋值,不要越界即可(32位为4字节,64位为8字节),但是,任意数值赋值给指针变量没有意义,因为这样的指针就成了野指针,此指针指向的区域是未知(操作系统不允许操作此指针指向的内存区域)。所以,野指针不会直接引发错误,操作野指针指向的内存区域才会出问题。

只有在程序中定义后的变量的内存空间才能被指针调用,不是随随便便的内存空间都能被指针调用的。所以给指针随便写个内存地址,如果这个地址所属的变量没有定义,则不合法。

int a = 100;
int* p;
p = a; //把a的值赋值给指针变量p,p为野指针, ok,不会有问题,但没有意义

p = 0x12345678; //给指针变量p赋值,p为野指针, ok,不会有问题,但没有意义

*p = 1000;  //操作野指针指向未知区域,内存出问题,err

但是,野指针和有效指针变量保存的都是数值,为了标志此指针变量没有指向任何变量(空闲可用),C语言中,可以把NULL赋值给此指针,这样就标志此指针为空指针,没有任何指针。

int *p = NULL;

NULL是一个值为0的宏常量:

#define NULL    ((void *)0)
空指针的作用(用于防止对野指针指向的内存操作导致报错)
int* p = NULL;
if(p != NULL){
    
      
	*p = 100;
}

万能指针void *(理解不同类型的指针能够操作不同的内存大小)

void *指针可以指向任意变量的内存空间:

void *p = NULL;

int a = 10;
p = (void *)&a; //指向变量时,最好转换为void *

//使用指针变量指向的内存时,转换为int *
*( (int *)p ) = 11;
printf("a = %d\n", a);
指针类型和指针可操作的内存地址(为什么操作指针时必须指定指针类型)
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main() {
    
      
	void* p=NULL;
	int a = 10;
	p = &a;
	*(int*)p = 222;//系统不知道操作多长地址,所以必须指定指针类型
	printf("%d\n", *(int*)p);//打印的时候也需要
	return 0;

}

结果:

222

const修饰的指针变量(指向常量的指针【const int或int const】 和 指针常量【int* const】)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main()
{
    
      
	int a = 100;
	int b = 200;

	//指向常量的指针(表示指针类型是const int*或int const*)
	//修饰*,指针指向内存区域不能修改,指针指向可以变
	const int* p1 = &a; //等价于int const* p1 = &a;
	//int const* p1 = &a;
	//*p1 = 111; //err
	p1 = &b; //ok

	//指针常量
	//修饰p1,指针指向不能变,指针指向的内存可以修改
	int* const p2 = &a;
	//p2 = &b; //err
	*p2 = 222; //ok

	return 0;
}

指针和数组

数组名

数组名字是数组的首元素地址,但它是一个常量:

#include <stdio.h>
#include <String.h>


int main()
{
    
      
	int a[] = {
    
       1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	printf("a = %p\n", a);
	printf("&a[0] = %p\n", &a[0]);
	return 0;
}
//a = 10; //err, 数组名只是常量,不能修改

结果:

a = 00EFFA84
&a[0] = 00EFFA84

指针法操作数组元素

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main() {
    
      
	int a[] = {
    
      1,2,3,4,5,6,7,8,9};
	int* p = NULL;
	printf("%p %p %p\n", a, &a, &a[0]);//003CF8C8 003CF8C8 003CF8C8
	//p = &a;//err:不能将"int(*)[9]"类型的值分配到"int*"类型的实体
	//p =a;//right
	p = &a[0];
	for (int i = 0; i < sizeof(a)/sizeof(a[0]);i++) {
    
      
		//三种写法都可以,我还是觉得第一种靠谱,后面两种看起来不太好理解
		//printf("%d, ", *(p+i));//1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,
		//printf("%d, ", p[i]);//1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,
		printf("%d, ", *(a+i));//1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,
	}
	return 0;
}

指针加减运算

1)加法运算
  • 指针计算不是简单的整数相加
  • 如果是一个int *,+1的结果是增加一个int的大小
  • 如果是一个char *,+1的结果是增加一个char大小
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main()
{
    
      
	int a;
	int* p = &a;
	printf("%p\n", p);//0075FE04
	p += 2;//移动了2个int(32位系统下1个int占4个字节)
	printf("%p\n", p);//0075FE0C

	char b = 0;
	char* p1 = &b;
	printf("%p\n", p1);//0075FDEF
	p1 += 2;//移动了2个char
	printf("%p\n", p1);//0075FDF1
}

通过改变指针指向操作数组元素:

#include <stdio.h>

int main()
{
    
      
	int a[] = {
    
       1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	int i = 0;
	int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);

	int *p = a;
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
    
      
		printf("%d, ", *p);
		p++;
	}
	printf("\n");
	
	return 0;
}

结果:

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,
2)减法运算(注意:两个指针相减结果为步长单位,不是其十六进制数值相减)

示例1:

#include <stdio.h>

int main()
{
    
      
	int a[] = {
    
       1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	int i = 0;
	int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);

	int* p = &a[n - 1];
	//int* p = a + n - 1;//两种方法都可以,我不喜欢下面这种,有点不好理解 
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
    
      
		printf("%d, ", *p);
		p--;
	}
	printf("\n");

	return 0;
}

结果:

9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1,

示例2:注意:两个指针相减结果为步长单位

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main()
{
    
      
	int a[] = {
    
       1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	int* p2 = &a[2]; //第3个元素地址
	int* p1 = &a[1]; //第2个元素地址

	printf("p1 = %p, p2 = %p\n", p1, p2);//p1 = 012FFE58, p2 = 012FFE5C

	int n1 = p2 - p1;
	int n2 = (int)p2 - (int)p1; 

	printf("n1 = %d, n2 = %d\n", n1, n2);//n1 = 1, n2 = 4
	//注意:两个指针相减结果为步长单位

	return 0;
}
指针步长:一个地址操作一个字节,地址加一就代表操作的字节加一,步长由指针指向的地址数据类型大小决定,比如int类型指针+1,地址就要加四个字节(地址+4),char类型指针+1,地址就要加1个字节(地址+1)

在这里插入图片描述

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main() {
    
      
	int a = 1111111;
	int* p = &a;
	int* p2 = p + 1;
	*p2 = 2222222;
	printf("%p %p\n",p,p2);//0055FEA8 0055FEAC(相差4个字节)

	char b = 'a';
	char* q = &b;
	printf("%p %p\n", q, q+1);//00D5FD97 00D5FD98(相差一个字节)
	return 0;

}

指针数组

指针数组,它是数组,数组的每个元素都是指针类型。

#include <stdio.h>

int main()
{
    
      
	//指针数组
	int *p[3];
	int a = 1;
	int b = 2;
	int c = 3;
	int i = 0;

	p[0] = &a;
	p[1] = &b;
	p[2] = &c;

	for (i = 0; i < sizeof(p) / sizeof(p[0]); i++ )
	{
    
      
		printf("%d, ", *(p[i]));
	}
	printf("\n");
	
	return 0;
}

结果:

1, 2, 3,

多级指针 (就是指针的指针【二级指针】,指针的指针的指针【三级指针】,等等)(注意区分指针的地址和值)(无论星多少,星多一个可以作为星少一个的指针)

  • C语言允许有多级指针存在,在实际的程序中一级指针最常用,其次是二级指针。
  • 二级指针就是指向一个一级指针变量地址的指针。
  • 三级指针基本用不着,但考试会考。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>

int main() {
    
      
	int a = 10;
	int* p = &a; //一级指针
	*p = 100; //*p就是a

	int** q = &p;
	//*q就是p
	//**q就是a

	int*** t = &q;
	//*t就是q
	//**t就是p
	//***t就是a

	printf("%p\n",t);//003BFE5C
	printf("%p\n",*t);//003BFE68
	printf("%p\n",**t);//003BFE74

	return 0;
}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

指针和函数(指针的作用就是作为函数的参数来用)

函数形参改变实参的值

#include <stdio.h>

void swap1(int x, int y)
{
    
      
	int tmp;
	tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
	printf("x = %d, y = %d\n", x, y);
}

void swap2(int* x, int* y)
{
    
      
	int tmp;
	tmp = *x;
	*x = *y;
	*y = tmp;
}

int main()
{
    
      
	int a = 3;
	int b = 5;
	swap1(a, b); //值传递
	printf("a = %d, b = %d\n", a, b);

	a = 3;
	b = 5;
	swap2(&a, &b); //地址传递
	printf("a2 = %d, b2 = %d\n", a, b);

	return 0;
}

结果:

x = 5, y = 3
a = 3, b = 5
a2 = 5, b2 = 3

数组名做函数参数

数组名做函数参数,函数的形参会退化为指针:

#include <stdio.h>

//void printArrary(int a[10], int n)
//void printArrary(int a[], int n)
void printArrary(int *a, int n)
{
    
      
	int i = 0;
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
    
      
		printf("%d, ", a[i]);
	}
	printf("\n");
}

int main()
{
    
      
	int a[] = {
    
       1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);

	//数组名做函数参数
	printArrary(a, n); 
	return 0;
}

结果:

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,

指针做为函数的返回值(注意出现野指针情况)

#include <stdio.h>

int a = 10;

int* getA()
{
    
      
	return &a;
}


int main()
{
    
      
	*( getA() ) = 111;
	printf("a = %d\n", a);

	return 0;
}
a = 111

注意,以下这种情况会出现野指针,除了linux下,其他编译器都不会报错

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int* fun() {
    
      
	int a;
	return &a;
}

int main(void)
{
    
      
	int* p = NULL;
	p = fun();
	*p = 100;
	printf("%d\n",*p);

	return 0;
}

结果:

100

因为fun函数返回后,局部变量a的内存会被释放掉,p指向一个未被声明的内存(野指针),虽说如此,整个运行都正常,不会报错,结果也正确

而在linux下,编译时会警告,返回了局部变量的地址:

dontla@dontla-virtual-machine:~/桌面/test$ gcc test.c -o test
test.c: In function ‘fun’:
test.c:7:11: warning: function returns address of local variable [-Wreturn-local-addr]
    7 |    return &a;
      |           ^~

执行编译后的可执行文件也会出错:

dontla@dontla-virtual-machine:~/桌面/test$ ./test
段错误 (核心已转储)

指针和字符串

字符指针

#include <stdio.h>

int main()
{
    
      
	char str[] = "hello world";
	char* p = str;
	*p = 'm';
	p++;
	*p = 'i';
	printf("%s\n", str);
	return 0;
}

字符指针做函数参数

#include <stdio.h>

void mystrcat(char* dest, const char* src)//src指向的字符串的值不能变
{
    
      
	int len1 = 0;
	int len2 = 0;
	while (dest[len1])
	{
    
      
		len1++;
	}
	while (src[len2])
	{
    
      
		len2++;
	}

	int i;
	for (i = 0; i < len2; i++)
	{
    
      
		dest[len1 + i] = src[i];
	}
}


int main()
{
    
      
	char dst[100] = "hello mike";
	char src[] = "123456";

	mystrcat(dst, src);
	printf("dst = %s\n", dst);

	return 0;
}

结果:

dst = hello mike123456

const修饰的指针变量(注意:const char* p = “hello”;中,“hello为字符串常量,不能更改”,其生命周期与全局变量一样顽强–>程序结束才释放)(“hello”; 字符串实为首字符的指针)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(void)
{
    
      
	//const修饰一个变量为只读
	const int a = 10;
	//a = 100; //err

	//指针变量, 指针指向的内存, 2个不同概念
	char buf[] = "aklgjdlsgjlkds";

	//从左往右看,跳过类型,看修饰哪个字符
	//如果是*, 说明指针指向的内存不能改变
	//如果是指针变量,说明指针的指向不能改变,指针的值不能修改
	const char *p = buf;
	// 等价于上面 char const *p1 = buf;
	//p[1] = '2'; //err
	p = "agdlsjaglkdsajgl"; //ok

	char * const p2 = buf;
	p2[1] = '3';
	//p2 = "salkjgldsjaglk"; //err

	//p3为只读,指向不能变,指向的内存也不能变
	const char * const p3 = buf;

	return 0;
}

注意:64位系统下,指针占8个字节,int占4个字节;32位系统下,指针和int都是4个字节

形参中的数组是指针变量,非形参中的数组就是数组;字符串常量就是此字符串的首元素地址,能直接赋给字符指针(如char* p = “asdfgg”;)

指针数组作为main函数的形参 int argc, char* argv[](重点)

int main(int argc, char* argv[]);
  • main函数是操作系统调用的,第一个参数标明argv数组的成员数量,argv数组的每个成员都是char *类型
  • argv是命令行参数的字符串数组
  • argc代表命令行参数的数量,程序名字本身算一个参数
#include <stdio.h>
//第一种写法:
//void print_array(const char* a[], int n) {
    
      
//第二种写法:
void print_array(const char** a, int n) {
    
      
	for (int i = 0; i < n;i++) {
    
      
		printf("%s\n", *(a+i));
	}
}

//argc: 传参数的个数(包含可执行程序)(它是argv数组的元素个数)
//argv:指针数组,指向输入的参数(数组中每个元素都是char*类型,每个元素都是字符地址)


int main(int argc, char* argv[])
//另一种写法:
//int main(int argc, char** argv)
{
    
      

	//指针数组,它是数组,每个元素都是指针(每个字符串都是个指针地址,地址是字符串的首字符地址)
	const char* a[] = {
    
       "aaaaaaa", "bbbbbbbbbb", "ccccccc" };
	int n = sizeof(a) / sizeof(*a);
	//printf("%d\n", sizeof(a));//12
	//printf("%d\n", sizeof(*a));//4
	print_array(a, n);

	printf("argc = %d\n", argc);
	for (int i = 0; i < argc; i++)
	{
    
      
		printf("%s\n", argv[i]);
	}
	return 0;
}

生成可执行文件后,在控制台运行,这是它的运行结果:


D:\Dontla_small_project\20210525_address_list\vs_test\vs_test\Debug>vs_test.exe
aaaaaaa
bbbbbbbbbb
ccccccc
argc = 1
vs_test.exe

D:\Dontla_small_project\20210525_address_list\vs_test\vs_test\Debug>vs_test.exe -a
aaaaaaa
bbbbbbbbbb
ccccccc
argc = 2
vs_test.exe
-a

D:\Dontla_small_project\20210525_address_list\vs_test\vs_test\Debug>vs_test.exe a d d   gf
aaaaaaa
bbbbbbbbbb
ccccccc
argc = 5
vs_test.exe
a
d
d
gf

D:\Dontla_small_project\20210525_address_list\vs_test\vs_test\Debug>

项目开发常用字符串应用模型

1) strstr中的while和do-while模型(利用strstr标准库函数找出一个字符串中子字符串substr出现的个数)
a)while模型
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(void)
{
    
      
	char *p = "11abcd111122abcd333abcd3322abcd3333322qqq";
	int n = 0;

	while ((p = strstr(p, "abcd")) != NULL)
	{
    
      
		//能进来,肯定有匹配的子串
		//重新设置起点位置
		p = p + strlen("abcd");
		n++;

		if (*p == 0) //如果到结束符
		{
    
      
			break;
		}

	}

	printf("n = %d\n", n);

	return 0;
}

结果:

n = 4
b)do-while模型
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(void)
{
    
      
	const char* p = "11abcd111122abcd333abcd3322abcd3333322qqq";
	int n = 0;

	do
	{
    
      
		p = strstr(p, "abcd");
		if (p != NULL)
		{
    
      
			n++; //累计个数

			//重新设置查找的起点
			p = p + strlen("abcd");

		}
		else //如果没有匹配的字符串,跳出循环
		{
    
      
			break;
		}
	} while (*p != 0); //如果没有到结尾

	printf("n = %d\n", n);
	return 0;
}

结果:

n = 4
2) 两头堵模型(求非空字符串元素的个数)
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>

int fun(const char* p, int* n)
{
    
      
	if (p == NULL || n == NULL)
	{
    
      
		return -1;
	}

	int begin = 0;
	int end = strlen(p) - 1;

	//从左边开始
	//如果当前字符为空,而且没有结束
	//while (p[begin] == ' ' && p[begin] != 0)
	while (*(p+begin) == ' ' && *(p + begin) != 0)
	{
    
      
		begin++; //位置从右移动一位
	}

	//从右往左移动
	//while (p[end] == ' ' && end > 0)
	while (*(p + end) == ' ' && end > 0)
	{
    
      
		end--; //往左移动
	}

	if (end == 0)
	{
    
      
		return -2;
	}

	//非空元素个数
	*n = end - begin + 1;

	return 0;
}

int main(void)
{
    
      
	const char* p = "      abcddsgadsgefg      ";
	int ret = 0;
	int n = 0;

	ret = fun(p, &n);
	if (ret != 0)
	{
    
      
		return ret;
	}
	printf("非空字符串元素个数:%d\n", n);

	return 0;
}

结果:

非空字符串元素个数:14
3) 字符串反转模型(逆置)

在这里插入图片描述

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int inverse(char *p)
{
    
      
	if (p == NULL)
	{
    
      
		return -1;
	}
	char *str = p;
	int begin = 0;
	int end = strlen(str) - 1;
	char tmp;

	while (begin < end)
	{
    
      
		//交换元素
		tmp = str[begin];
		str[begin] = str[end];
		str[end] = tmp;

		begin++;  //往右移动位置
		end--;	    //往左移动位置
	}

	return 0;
}

int main(void)
{
    
      
	//char *str = "abcdefg"; //文件常量区,内容不允许修改
	char str[] = "abcdef";

	int ret = inverse(str);
	if (ret != 0)
	{
    
      
		return ret;
	}

	printf("str ========== %s\n", str);
	return 0;
}

结果:

str ========== fedcba

指针小结

定义	说明
int  i	定义整型变量
int *p	定义一个指向int的指针变量
int a[10]	定义一个有10个元素的数组,每个元素类型为int
int *p[10]	定义一个有10个元素的数组,每个元素类型为int*
int func()	定义一个函数,返回值为intint *func()	定义一个函数,返回值为int *int **p	定义一个指向int的指针的指针,二级指针

作业1:将带符号的数字字符串转换为数字

如“-123”,从左到右一个一个判断,可以用迭代10 × x + y的办法