C语言指针的理解.docx
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C语言指针的理解
C_C++指针指针应用详解
前言:
复杂类型说明
要了解指针,多多少少会出现一些比较复杂的类型,所以我先介绍一下如何完全理解一个复杂类型,要理解复杂类型其实很简单,一个类型里会出现很多运算符,他们也像普通的表达式一样,有优先级,其优先级和运算优先级一样,所以我总结了一下其原则:
从变量名处起,根据运算符优先级结合,一步一步分析.
下面让我们先从简单的类型开始慢慢分析吧:
intp;//这是一个普通的整型变量
int*p;//首先从P处开始,先与*结合,所以说明P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P是一个返回整型数据的指针
intp[3];//首先从P处开始,先与[]结合,说明P是一个数组,然后与int结合,说明数组里的元素是整型的,所以P是一个由整型数据组成的数组
int*p[3];//首先从P处开始,先与[]结合,因为其优先级比*高,所以P是一个数组,然后再与*结合,说明数组里的元素是指针类型,然后再与int结合,说明指针所指向的内容的类型是整型的,所以P是一个由返回整型数据的指针所组成的数组
int（*p）[3];//首先从P处开始,先与*结合,说明P是一个指针
//然后再与[]结合（与"（）"这步可以忽略,只是为
//了改变优先级）,说明指针所指向的内容是一个
//数组,然后再与int结合,说明数组里的元素是
//整型的.所以P是一个指向由整型数据组成的数
//组的指针
int**p;//首先从P开始,先与*结合,说是P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.由于二级指针以及更高级的指针极少用
//在复杂的类型中,所以后面更复杂的类型我们就
//不考虑多级指针了,最多只考虑一级指针.
intp（int）;//从P处起,先与（）结合,说明P是一个函数,然后进入
//（）里分析,说明该函数有一个整型变量的参数
//然后再与外面的int结合,说明函数的返回值是
//一个整型数据
Int（*p）（int）;//从P处开始,先与指针结合,说明P是一个指针,然后与
//（）结合,说明指针指向的是一个函数,然后再与（）里的
//int结合,说明函数有一个int型的参数,再与最外层的
//int结合,说明函数的返回类型是整型,所以P是一个指
//向有一个整型参数且返回类型为整型的函数的指针
int*（*p（int））[3];//可以先跳过,不看这个类型,过于复杂
//从P开始,先与（）结合,说明P是一个函数,然后进
//入（）里面,与int结合,说明函数有一个整型变量
//参数,然后再与外面的*结合,说明函数返回的是
//一个指针,,然后到最外面一层,先与[]结合,说明
//返回的指针指向的是一个数组,然后再与*结合,说
//明数组里的元素是指针,然后再与int结合,说明指
//针指向的内容是整型数据.所以P是一个参数为一个
//整数据且返回一个指向由整型指针变量组成的数组
//的指针变量的函数.
说到这里也就差不多了,我们的任务也就这么多,理解了这几个类型,其它
的类型对我们来说也是小菜了,不过我们一般不会用太复杂的类型,那样会
大大减小程序的可读性,请慎用,这上面的几种类型已经足够我们用了.
1、细说指针
指针是一个特殊的变量，它里面存储的数值被解释成为内存里的一个地址。
要搞清一个指针需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。
让
我们分别说明。
先声明几个指针放着做例子：
例一：
（1）int*ptr;
（2）char*ptr;
（3）int**ptr;
（4）int（*ptr）[3];
（5）int*（*ptr）[4];
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。
让我们看看例一中各
个指针的类型：
（1）int*ptr;//指针的类型是int*
（2）char*ptr;//指针的类型是char*
（3）int**ptr;//指针的类型是int**
（4）int（*ptr）[3];//指针的类型是int（*）[3]
（5）int*（*ptr）[4];//指针的类型是int*（*）[4]
怎么样？
找出指针的类型的方法是不是很简单？
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）int*ptr;//指针所指向的类型是int
（2）char*ptr;//指针所指向的的类型是char
（3）int**ptr;//指针所指向的的类型是int*
（4）int（*ptr）[3];//指针所指向的的类型是int（）[3]
（5）int*（*ptr）[4];//指针所指向的的类型是int*（）[4]
在指针的算术运算中，指针所指向的类型有很大的作用。
指针的类型（即指针本身的类型）和指针所指向的类型是两个概念。
当你
对C越来越熟悉时，你会发现，把与指针搅和在一起的"类型"这个概念分成
"指针的类型"和"指针所指向的类型"两个概念，是精通指针的关键点之一。
我看了不少书，发现有些写得差的书中，就把指针的这两个概念搅在一起了，
所以看起书来前后矛盾，越看越糊涂。
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sizeof（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。
指针所指向的内存区和指针所指向的类型是两个完全不同的概念。
在例
一中，指针所指向的类型已经有了，但由于指针还未初始化，所以它所指向
的内存区是不存在的，或者说是无意义的。
以后，每遇到一个指针，都应该问问：
这个指针的类型是什么？
指针指
的类型是什么？
该指针指向了哪里？
（重点注意）
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：
例二：
chara[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。
我们可以用一个指针和一个循环来遍历一个数组，看例子：
例三：
intarray[20]={0};
int*ptr=array;
for（i=0;i<20;i++）
{
（*ptr）++;
ptr++；
}
这个例子将整型数组中各个单元的值加1。
由于每次循环都将指针ptr
加1个单元，所以每次循环都能访问数组的下一个单元。
再看例子：
例四：
chara[20]="You_are_a_girl";
int*ptr=（int*）a;
ptr+=5;
在这个例子中，ptr被加上了5，编译器是这样处理的：
将指针ptr的
值加上5乘sizeof（int），在32位程序中就是加上了5乘4=20。
由于地址
的单位是字节，故现在的ptr所指向的地址比起加5后的ptr所指向的地址
来说，向高地址方向移动了20个字节。
在这个例子中，没加5前的ptr指
向数组a的第0号单元开始的四个字节，加5后，ptr已经指向了数组a的
合法范围之外了。
虽然这种情况在应用上会出问题，但在语法上却是可以的。
这也体现出了指针的灵活性。
如果上例中，ptr是被减去5，那么处理过程大同小异，只不过ptr的
值是被减去5乘sizeof（int），新的ptr指向的地址将比原来的ptr所指向
的地址向低地址方向移动了20个字节。
下面请允许我再举一个例子:
（一个误区）
例五:
#include
intmain（）
{
chara[20]="You_are_a_girl";
char*p=a;
char**ptr=&p;
//printf（"p=%d\n",p）;
//printf（"ptr=%d\n",ptr）;
//printf（"*ptr=%d\n",*ptr）;
printf（"**ptr=%c\n",**ptr）;
ptr++;
//printf（"ptr=%d\n",ptr）;
//printf（"*ptr=%d\n",*ptr）;
printf（"**ptr=%c\n",**ptr）;
}
误区一、输出答案为Y和o
误解:
ptr是一个char的二级指针,当执行ptr++;时,会使指针加一个
sizeof（char）,所以输出如上结果,这个可能只是少部分人的结果.
误区二、输出答案为Y和a
误解:
ptr指向的是一个char*类型,当执行ptr++;时,会使指针加一个
sizeof（char*）（有可能会有人认为这个值为1,那就会得到误区一的答
案,这个值应该是4,参考前面内容）,即&p+4;那进行一次取值运算不
就指向数组中的第五个元素了吗?
那输出的结果不就是数组中第五个元
素了吗?
答案是否定的.
正解:
ptr的类型是char**,指向的类型是一个char*类型,该指向的
地址就是p的地址（&p）,当执行ptr++;时,会使指针加一个sizeof（char
*）,即&p+4;那*（&p+4）指向哪呢,这个你去问上帝吧,或者他会告诉你在
哪?
所以最后的输出会是一个随机的值,或许是一个非法操作.
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*
这里&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。
例六：
inta=12;intb;int*p;int**ptr;
p=&a;//&a的结果是一个指针，类型是int*，指向的类型是
//int，指向的地址是a的地址。
*p=24;//*p的结果，在这里它的类型是int，它所占用的地址是
//p所指向的地址，显然，*p就是变量a。
ptr=&p;//&p的结果是个指针，该指针的类型是p的类型加个*，
//在这里是int**。
该指针所指向的类型是p的类型，这
//里是int*。
该指针所指向的地址就是指针p自己的地址。
*ptr=&b;//*ptr是个指针，&b的结果也是个指针，且这两个指针
//的类型和所指向的类型是一样的，所以用&b来给*ptr赋
//值就是毫无问题的了。
**ptr=34;//*ptr的结果是ptr所指向的东西，在这里是一个指针，
//对这个指针再做一次*运算，结果是一个int类型的变量。
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。
下面是一些指针表达式的例子：
例七：
inta,b;
intarray[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。
例八：
char*arr[20];
char**parr=arr;//如果把arr看作指针的话，arr也是指针表达式
char*str;
str=*parr;//*parr是指针表达式
str=*（parr+1）;//*（parr+1）是指针表达式
str=*（parr+2）;//*（parr+2）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。
好了，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。
在例七中，&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。
看下例：
例九：
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。
例十：
char*str[3]={
"Hello,thisisasample!
",
"Hi,goodmorning.",
"Helloworld"
};
chars[80]；
strcpy（s,str[0]）;//也可写成strcpy（s,*str）;
strcpy（s,str[1]）;//也可写成strcpy（s,*（str+1））;
strcpy（s,str[2]）;//也可写成strcpy（s,*（str+2））;
上例中，str是一个三单元的数组，该数组的每个单元都是一个指针，
这些指针各指向一个字符串。
把指针数组名str当作一个指针的话，它
指向数组的第0号单元，它的类型是char**，它指向的类型是char*。
*str也是一个指针，它的类型是char*，它所指向的类型是char，它
指向的地址是字符串"Hello,thisisasample!
"的第一个字符的地址，即
'H'的地址。
注意:
字符串相当于是一个数组,在内存中以数组的形式储
存,只不过字符串是一个数组常量,内容不可改变,且只能是右值.如果
看成指针的话,他即是常量指针,也是指针常量.
str+1也是一个指针，它指向数组的第1号单元，它的类型是char**，
它指向的类型是char*。
*（str+1）也是一个指针，它的类型是char*，它所指向的类型是char，
它指向"Hi,goodmorning."的第一个字符'H'
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TYPEarray[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
例十一:
intarray[10];
int（*ptr）[10];
ptr=&array;：
上例中ptr是一个指针，它的类型是int（*）[10]，他指向的类型是
int[10]，我们用整个数组的首地址来初始化它。
在语句ptr=&array
中，array代表数组本身。
本节中提到了函数sizeof（），那么我来问一问，sizeof（指针名称）
测出的究竟是指针自身类型的大小呢还是指针所指向的类型的大小？
答案是前者。
例如：
int（*ptr）[10];
则在32位程序中，有：
sizeof（int（*）[10]）==4
sizeof（int[10]）==40
sizeof（ptr）==4
实际上，sizeof（对象）测出的都是对象自身的类型的大小，而不是别的什么类型的大小。
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。
例十二：
structMyStruct
{
inta;
intb;
intc;
};
structMyStructss={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。
structMyStruct*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）
例十三：
intarray[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，在例十二中，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十二中使用指针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。
intfun1（char*,int）;
int（*pfun1）（char*,int）;
pfun1=fun1;
inta=（*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。
例十四：
intfun（char*）;
inta;
charstr[]="abcdefghijklmn";
a=fun（str）;
intfun（char*s）
{
intnum=0;
for（inti=0;;）
{
num+=*s;s++;
}
returnnum;
}
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
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