指针其实没有那么可怕,下面我们开始来了解她。
int *A; //首先从A处开始,先与*结合,所以说明A是一个指针,然后再与int 结合,说明指针所指向
的内容的类型为int 型.所以A是一个返回整型数据的指针
int *A[5]; //与上相同,当与[]结合,说明指针所指向的内容是一个数组,既数组指针
int **A; //首先从A 开始,先与*结合,说是A是一个指针,然后再与*结合,说明指针所指向的元素是指针,然后再与int 结合,说明该指针所指向的元素是整型数据.二级指针以及更高级的指针极少用到我们可以不作考虑
int (*A)(int); //按照上面的结合方法说明A是个函数指针,返回值和参数都为int.
通过这3个简单的指针已经差不多了,复杂的也就是这么个理解法,在程序中尽量不要用太复杂的指针,那样会减少可读性。
指针也是一个变量,只不过特殊了点,它里面存储的数值被解释成为内存里的一个地址。我们要搞清指针的四方面的内容:指针的类型、指针所指向的类型、指针的值或者叫指针所指向的内存区、指针本身所占据的内存区。
1.指针的类型
从语法的角度看,你只要把指针声明语句里的指针名字去掉,剩下的部分就是这个指针的类型。这是指针本身所具有的类型。简单介绍下指针的类型:
(1)int*a;//指针的类型是int*
(2)char**a;//指针的类型是char**
2.指针所指向的类型
当你通过指针来访问指针所指向的内存区时,指针所指向的类型决定了编译器将把那片内存区里的内容当做什么来看待。从语法上看,你只须把指针声明语句中的指针名字和名字左边的指针声明符*去掉,剩下的就是指针所指向的类型。例如:
(1)char*a; //指针所指向的类型是char
(3)int**a; //指针所指向的的类型是int*
3.指针的值----或者叫指针所指向的内存区或地址
指针的值是指针本身存储的数值,这个值将被编译器当作一个地址,而不是一个一般的数值。在32 位程序里,所有类型的指针的值都是一个32位整数,因为32位程序里内存地址全都是32 位长。指针所指向的内存区就是从指针的值所代表的那个内存地址开始,长度为si zeof(指针所指向的类型)的一片内存区。以后,我们说一个指针的值是XX,就相当于说该指针指向了以XX 为首地址的一片内存区域;我们说一个指针指向了某块内存区域,就相当于说该指针的值是这块内存区域的首地址。
4 指针本身所占据的内存区
指针本身占了多大的内存?你只要用函数sizeof(指针的类型)测一下就知道了。在32位平台里,指针本身占据了4个字节的长度。指针本身占据的内存这个概念在判断一个指针表达式(后面会解释)是否是左值时很有用。
2、指针的算术运算
指针可以加上或减去一个整数。指针的这种运算的意义和通常的数值的加减运算的意义是不一样的,以单元为单位。例如:
char a[20];
int *ptr=(int *)a; //强制类型转换并不会改变a 的类型
ptr++;
在上例中,指针ptr 的类型是int*,它指向的类型是int,它被初始化为指向整型变量a。接下来的第3 句中,指针ptr 被加了1,编译器是这样处理的:它把指针ptr的值加上了sizeof(int),在32 位程序中,是被加上了4,因为在32 位程序中,int占4个字节。由于地址是用字节做单位的,故ptr 所指向的地址由原来的变量a 的地址向高地址方向增加了4个字节。由于char 类型的长度是一个字节,所以,原来ptr 是指向数组a 的第0号单元开始的四个字节,此时指向了数组a 中从第4 号单元开始的四个字节。
总结一下:
一个指针ptrold 加(减)一个整数n 后,结果是一个新的指针ptrnew,ptrnew 的类型和ptrold 的类型相同,ptrnew 所指向的类型和ptrold所指向的类型也相同。ptrnew 的值将比ptrold 的值增加(减少)了n 乘sizeof(ptrold 所指向的类型)个字节。就是说,ptrnew 所指向的内存
区将比ptrold 所指向的内存区向高(低)地址方向移动了n 乘sizeof(ptrold 所指向的类型)个字节。
指针和指针进行加减:
两个指针不能进行加法运算,这是非法操作,因为进行加法后,得到的结果指向一个不知所向的地方,而且毫无意义。两个指针可以进行减法操作,但必须类型相同,一般用在数组方面,不多说了。
3、运算符&和*
&是取地址运算符,*是间接运算符。&a 的运算结果是一个指针,指针的类型是a 的类型加个*,指针所指向的类型是a 的类型,指针所指向的地址嘛,那就是a 的地址。
*p 的运算结果就五花八门了。总之*p 的结果是p 所指向的东西,这个东西有这些特点:它的类型是p 指向的类型,它所占用的地址是p所指向的地址。
4、指针表达式
一个表达式的结果如果是一个指针,那么这个表达式就叫指针表式。
例:
int a,b;
int array[10];
int *pa;
pa=&a; //&a 是一个指针表达式。
Int **ptr=&pa; //&pa 也是一个指针表达式。
*ptr=&b; //*ptr 和&b 都是指针表达式。
pa=array;
pa++; //这也是指针表达式。
由于指针表达式的结果是一个指针,所以指针表达式也具有指针所具有的四个要素:指针的类型,指针所指向的类型,指针指向的内存区,指针自身占据的内存。
当一个指针表达式的结果指针已经明确地具有了指针自身占据的内存的话,这个指针表达式就是一个左值,否则就不是一个左值。
在上例中,&a 不是一个左值,因为它还没有占据明确的内存。*ptr 是一个左值,因为*ptr 这个指针已经占据了内存,其实*ptr 就是指针pa,既然pa 已经在内存中有了自己的位置,那么*ptr 当然也有了自己的位置。
5、数组和指针的关系
数组的数组名其实可以看作一个指针。
例:
intarray[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},value;
value=array[0]; //也可写成:value=*array;
value=array[3]; //也可写成:value=*(array+3);
value=array[4]; //也可写成:value=*(array+4);
上例中,一般而言数组名array 代表数组本身,类型是int[10],但如果把array 看做指针的话,它指向数组的第0 个单元,类型是int* ,所指向的类型是数组单元的类型即int。因此*array 等于0 就一点也不奇怪了。同理,array+3 是一个指向数组第3 个单元的指针,所以
*(array+3)等于3。其它依此类推。
下面总结一下数组的数组名(数组中储存的也是数组)的问题:
声明了一个数组TYPE array[n],则数组名称array 就有了两重含义:
第一,它代表整个数组,它的类型是TYPE[n];
第二,它是一个常量指针,该指针的类型是TYPE*,该指针指向的类型是TYPE,也就是数组
单元的类型,该指针指向的内存区就是数组第0 号单元,该指针自己占有单独的内存区,注意它和数组第0 号单元占据的内存区是不同的。该指针的值是不能修改的,即类似array++的表达式是错误的。在不同的表达式中数组名array 可以扮演不同的角色。在表达式sizeof(array)中,数组名array 代表数组本身,故这时sizeof 函数测出的是整个数组的大小。在表达式*array 中,array 扮演的是指针,因此这个表达式的结果就是数组第0 号单元的值。sizeof(*array)测出的是数组单元的大小。表达式array+n(其中n=0,1,2,.....)中,array 扮演的是指针,故array+n 的结果是一个指针,它的类型是TYPE *,它指向的类型是TYPE,它指向数组第n 号单元。故sizeof(array+n)测出的是指针类型的大小。在32 位程序中结果是4
6、指针和结构类型的关系
可以声明一个指向结构类型对象的指针。
例A:
struct MyStruct
{
int a;
int b;
int c;
};
struct MyStruct ss={20,30,40};
//声明了结构对象ss,并把ss 的成员初始化为20,30 和40。
struct MyStruct *ptr=&ss;
//声明了一个指向结构对象ss 的指针。它的类型是
//MyStruct *,它指向的类型是MyStruct。
int *pstr=(int*)&ss;
//声明了一个指向结构对象ss 的指针。但是pstr 和
//它被指向的类型ptr 是不同的。
请问怎样通过指针ptr 来访问ss 的三个成员变量?
答案:
ptr->a; //指向运算符,或者可以这们(*ptr).a,建议使用前者
ptr->b;
ptr->c;
又请问怎样通过指针pstr 来访问ss 的三个成员变量?
答案:
*pstr; //访问了ss 的成员a。
*(pstr+1); //访问了ss 的成员b。
*(pstr+2) //访问了ss 的成员c。
虽然我在我的MSVC++6.0 上调式过上述代码,但是要知道,这样使用pstr 来访问结构成员是不正规的,为了说明为什么不正规,让我们看看怎样通过指针来访问数组的各个单元: (将结构体换成数组)
例B:
int array[3]={35,56,37};
int *pa=array;
通过指针pa 访问数组array 的三个单元的方法是:
*pa; //访问了第0 号单元
*(pa+1); //访问了第1 号单元
*(pa+2); //访问了第2 号单元
从格式上看倒是与通过指针访问结构成员的不正规方法的格式一样。所有的C/C++编译器在排列数组的单元时,总是把各个数组单元存放在连续的存储区里,单元和单元之间没有空隙。但在存放结构对象的各个成员时,在某种编译环境下,可能会需要字对齐或双字对齐或者是别的什么对齐,需要在相邻两个成员之间加若干个"填充字节",这就导致各个成员之间可能会有若干个字节的空隙。所以,在例A中,即使*pstr 访问到了结构对象ss 的第一个成员变量a,也不能保证*(pstr+1)就一定能访问到结构成员b。因为成员a 和成员b 之间可能会有若干填充字节,说不定*(pstr+1)就正好访问到了这些填充字节呢。这也证明了指针的灵活性。要是你的目的就是想看看各个结构成员之间到底有没有填充字节,嘿,这倒是个不错的方法。不过指针访问结构成员的正确方法应该是象例A中使用指针ptr 的方法。
7、指针和函数的关系
可以把一个指针声明成为一个指向函数的指针。
int fun1(char *,int);
int (*pfun1)(char *,int);
pfun1=fun1;
int a=(*pfun1)("abcdefg",7); //通过函数指针调用函数。
可以把指针作为函数的形参。在函数调用语句中,可以用指针表达式来作为实参。
例:
int fun(char *);
inta;
char str[]="abcdefghijklmn";
a=fun(str);
int fun(char *s)
{
int num=0;
for(int i=0;;)
{
num+=*s;s++;
}
return num;
}
这个例子中的函数fun 统计一个字符串中各个字符的ASCII 码值之和。前面说了,数组的名字也是一个指针。在函数调用中,当把str作为实参传递给形参s 后,实际是把str 的值传递给了s,s 所指向的地址就和str 所指向的地址一致,但是str 和s 各自占用各自的存储空间。在函数体内对s 进行自加1 运算,并不意味着同时对str 进行了自加1 运算。
8、指针类型转换
当我们初始化一个指针或给一个指针赋值时,赋值号的左边是一个指
针,赋值号的右边是一个指针表达式。在我们前面所举的例子中,绝大
多数情况下,指针的类型和指针表达式的类型是一样的,指针所指向的
类型和指针表达式所指向的类型是一样的。
例:
float f=12.3;
float *fptr=&f;
int *p;
在上面的例子中,假如我们想让指针p 指向实数f,应该怎么办?
是用下面的语句吗?
p=&f;
不对。因为指针p 的类型是int *,它指向的类型是int。表达式&f 的结果是一个指针,指针的类型是float *,它指向的类型是float。两者不一致,直接赋值的方法是不行的。至少在我的MSVC++6.0 上,对指针的赋值语句要求赋值号两边的类型一致,所指向的类型也一致,其它的编译器上我没试过,大家可以试试。为了实现我们的目的,需要进行"强制类型转换":
p=(int*)&f;
如果有一个指针p,我们需要把它的类型和所指向的类型改为TYEP *TYPE, 那么语法格式是:(TYPE *)p;这样强制类型转换的结果是一个新指针,该新指针的类型是TYPE *,它指向的类型是TYPE,它指向的地址就是原指针指向的地址。而原来的指针p 的一切属性都没有被修改。一个函数如果使用了指针作为形参,那么在函数调用语句的实参和形参的结合过程中,必须保证类型一致,否则需要强制转换。
9、指针的安全问题
看下面的例子:
例C:
char s='a';
int *ptr;
ptr=(int *)&s;
*ptr=1298;
指针ptr 是一个int *类型的指针,它指向的类型是int。它指向的地址就是s 的首地址。在32 位程序中,s 占一个字节,int 类型占四个字节。最后一条语句不但改变了s 所占的一个字节,还把和s 相临的高地址方向的三个字节也改变了。这三个字节是干什么的?只有编译程序知道,而写程序的人是不太可能知道的。也许这三个字节里存储了非常重要的数据,也许这三个字节里正好是程序的一条代码,而由于你对指针的马虎应用,这三个字节的值被改变了!这会造成崩溃性的错误。
让我们再来看一例:
例D:
char a;
int *ptr=&a;
ptr++;
*ptr=115;
该例子完全可以通过编译,并能执行。但是看到没有?第3 句对指针ptr 进行自加1 运算后,ptr 指向了和整形变量a 相邻的高地址方向的一块存储区。这块存储区里是什么?我们不知道。有可能它是一个非常重要的数据,甚至可能是一条代码。而第4 句竟然往这片存储区里写入一个数据!这是严重的错误。所以在使用指针时,程序员心里必须非常清楚:我的指针究竟指向了哪里。在用指针访问数组的时候,也要注意不要超出数组的低端和高端界限,否则也会造成类似的错误。在指针的强制类型转换:ptr1=(TYPE *)ptr2 中,如果sizeof(ptr2的类型)大于sizeof(ptr1 的类型),那么在使用指针ptr1 来访问ptr2所指向的存储区时是安全的。如果sizeof(ptr2 的类型) 小于sizeof(ptr1 的类型),那么在使用指针ptr1 来访问ptr2 所指向的存储区时是不安全的。至于为什么,读者结合例C来想一想,应该会明白的。
10.结束
C语言中唯一的难点就是指针,指针搞定其它小菜而已,重要的是实践。C 是对底层操作非常方便的语言,但开发大型程序还是没有C++方便,至少维护方面不太好做。而且C++是面向对象的语言,现在早已经是面向对象的天下了,所以还要学好C++。将基本的学完后,就学数据结构吧,算法才是永恒的,程序设计语言层出不穷,永远学不完。学完之后就认真啃下STL 这根骨头吧。
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