C语言指针详述(1)

小灰灰 2022-09-29 04:14 150阅读 0赞

第一章 指针的概念  
  
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，还有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：  
  
  
指针的类型  
  
指针所指向的类型  
  
指针的值  
  
指针本身所占据的内存区  
  
  
int\*ptr; int \* int sizeof( int \*)=4  
  
Sizeof(int\*) = 4  
  
  
char\*ptr; char \* char sizeof(char\*)=1  
  
Sizeof(char\*) = 4  
  
  
int\*\*ptr; int \*\* int\* sizeof(int\*\*)=4  
  
Sizeof(int\*\*) = 4  
  
  
int\*ptr\[2\]; int\*\[2\] int\[2\] sizeof(int\*\[2\])=8  
  
Sizeof(int\*\[3\]) = 4  
int(\*ptr)\[3\]; int(\*)\[3\] int()\[3\] sizeof(int(\*)\[3\])=12  
  
Sizeof(int(\*)\[3\]) = 4  
  
  
char(\*ptr)\[3\]; char(\*)\[3\] char()\[3\] sizeof(char(\*)\[3\])=3  
  
Sizeof(char(\*)\[3\]) = 4  
  
  
int\*(\*ptr)\[4\]; int\*(\*)\[4\] int\*()\[4\] sizeof(int\*(\*)\[4\])=16  
  
Sizeof(int\*(\*)\[4\]) = 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：  
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：  
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。  
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？  
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是否是左值时很有用。  
  
第二章 运算符和表达式  
  
这里&是取地址运算符，\*是...书上叫做"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。  
例五：  
int a=12;  
int b;  
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，结果就是一个int类型的变量。  
  
一个表达式的最后结果如果是一个指针，那么这个表达式就叫指针表达式。  
下面是一些指针表达式的例子：  
例六：  
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。  
例七：  
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。  
  
第三章 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。例如：  
例二：  
1。Char a\[20\];  
2。int\* ptr=(int\*)a;  
...  
3。ptr++;  
printf("%c/n",\*(ptr+1)); //会打印出a\[4\]的值,编译器是这样处理的：它把指针ptr的值加上了sizeof(int)，  
printf(“%d/n”\*(ptr+1)); //打印a\[4\]，a\[5\]，a\[6\]，a\[7\]各二进制位组成的int型值  
4.ptr += 5;// 编译器是这样处理的：将指针ptr的值加上5乘sizeof(int)，  
5.printf(“%d/n”\*ptr);//指针访问了a\[20\]之后的内存，结果未知,若是写操作，会有危险  
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形变量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。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加上一个整数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地址方向移动了n乘sizeof(ptrold所指向的类型)个字节。  
一个指针ptrold减去一个整数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所指向的内存区向低地址方向移动了n乘sizeof(ptrold所指向的类型)个字节。  
  
第四章 指针类型转换  
  
赋值运算符=成立的条件是：  
1 左边的值必须为可修改的左值(l-value)  
2 =两边的表达式结果类型必须一致  
如果=两边是指针表达式，它还必须符合第三个条件  
3 =两边的指针表达式所指向的类型必须一致。  
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。  
例十四：  
1 floatf=12.3;  
2 float\*fptr=&f;  
3 int\*p;  
在上面的例子中，假如我们想让指针p指向实数f，应该怎么搞？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，也会发生指针类型的转换。  
例十五：  
voidfun(char\*);  
inta=125,b;  
fun((char\*)&a);  
...  
...  
voidfun(char\*s)  
\{  
charc;  
c=\*(s+3);\*(s+3)=\*(s+0);\*(s+0)=c;  
c=\*(s+2);\*(s+2)=\*(s+1);\*(s+1)=c;  
\}  
\}  
注意这是一个32位程序，故int类型占了四个字节，char类型占一个字节。函数fun的作用是把一个整数的四个字节的顺序来个颠倒。注意到了吗？在函数调用语句中，实参&a的结果是一个指针，它的类型是int\*，它指向的类型是int。形参这个指针的类型是char\*，它指向的类型是char。这样，在实参和形参的结合过程中，我们必须进行一次从int\*类型到char\*类型的转换。结合这个例子，我们可以这样来想象编译器进行转换的过程：编译器先构造一个临时指针char\*temp， 然后执行temp=(char\*)&a，最后再把temp的值传递给s。所以最后的结果是：s的类型是char\*,它指向的类型是char，它指向的地址就是a的首地址。  
我们已经知道，指针的值就是指针指向的地址，在32位程序中，指针的值其实是一个32位整数。那可不可以把一个整数当作指针的值直接赋给指针呢？就象下面的语句：  
unsigned int a;  
TYPE\*ptr;//TYPE是int，char或结构类型等等类型。  
...  
...  
a=20345686;  
ptr=20345686;//我们的目的是要使指针ptr指向地址20345686（十进制  
）  
ptr=a;//我们的目的是要使指针ptr指向地址20345686（十进制）  
编译一下吧。结果发现后面两条语句全是错的。那么我们的目的就不能达到了吗？不，还有办法：  
unsignedinta;  
TYPE\*ptr;//TYPE是int，char或结构类型等等类型。  
...  
...  
a=某个数，这个数必须代表一个合法的地址；  
ptr=(TYPE\*)a；//呵呵，这就可以了。  
严格说来这里的(TYPE\*)和指针类型转换中的(TYPE\*)还不一样。这里的(TYPE\*)的意思是把无符号整数a的值当作一个地址来看待。上面强调了a的值必须代表一个合法的地址，否则的话，在你使用ptr的时候，就会出现非法操作错误。  
  
unsigned char\* s\_cfque = (unsigned char\*)0x800000;  
想想能不能反过来，把指针指向的地址即指针的值当作一个整数取出来。完 全可以。下面的例子演示了把一个指针的值当作一个整数取出来，然后再把这个整数当作一个地址赋给一个指针：  
例十六：  
inta=123,b;  
int\*ptr=&a;  
char\*str;  
b=(int)ptr;//把指针ptr的值当作一个整数取出来。  
str=(char\*)b;//把这个整数的值当作一个地址赋给指针str。  
好了，现在我们已经知道了，可以把指针的值当作一个整数取出来，也可以把一个整数值当作地址赋给一个指针。  
  
(未完待续)