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C語言指針的奧秘 |
| 作者：飄葉 欄目：新手園地 |
先聲明幾個指針放著做例子： 例一： (1)int*ptr; (2)CHAR*ptr; (3)int**ptr; (4)int(*ptr)[3]; (5)int*(*ptr)[4]; 指針的類型 從語法的角度看，你只要把指針聲明語句里的指針名字去掉，剩下的部分就是這個指針的類型。這是指針本身所具有的類型。讓我們看看例一中各個指針的類型： (1)int*ptr;//指針的類型是int* (2)CHAR*ptr;//指針的類型是CHAR* (3)int**ptr;//指針的類型是int** (4)int(*ptr)[3];//指針的類型是int(*)[3] (5)int*(*ptr)[4];//指針的類型是int*(*)[4] 怎么樣？找出指針的類型的方法是不是很簡單？ 指針?biāo)赶虻念愋?BR> 當(dāng)你通過指針來訪問指針?biāo)赶虻膬?nèi)存區(qū)時，指針?biāo)赶虻念愋蜎Q定了編譯器將把那片內(nèi)存區(qū)里的內(nèi)容當(dāng)做什么來看待。 從語法上看，你只須把指針聲明語句中的指針名字和名字左邊的指針聲明符*去掉，剩下的就是指針?biāo)赶虻念愋汀＠纾? (1)int*ptr;//指針?biāo)赶虻念愋褪莍nt (2)CHAR*ptr;//指針?biāo)赶虻牡念愋褪?a target="_blank" href="http://m.58mhw.cn/stock-ic/CHAR.html">CHAR (3)int**ptr;//指針?biāo)赶虻牡念愋褪莍nt* (4)int(*ptr)[3];//指針?biāo)赶虻牡念愋褪莍nt()[3] (5)int*(*ptr)[4];//指針?biāo)赶虻牡念愋褪莍nt*()[4] 在指針的算術(shù)運(yùn)算中，指針?biāo)赶虻念愋陀泻艽蟮淖饔谩? 指針的類型(即指針本身的類型)和指針?biāo)赶虻念愋褪莾蓚�概念。當(dāng)你對C越來越熟悉時，你會發(fā)現(xiàn)，把與指針攪和在一起的"類型"這個概念分成"指針的類型"和"指針?biāo)赶虻念愋?兩個概念，是精通指針的關(guān)鍵點(diǎn)之一。我看了不少書，發(fā)現(xiàn)有些寫得差的書中，就把指針的這兩個概念攪在一起了，所以看起書來前后矛盾，越看越糊涂。 指針的值，或者叫指針?biāo)赶虻膬?nèi)存區(qū)或地址 指針的值是指針本身存儲的數(shù)值，這個值將被編譯器當(dāng)作一個地址，而不是一個一般的數(shù)值。在32位程序里，所有類型的指針的值都是一個32位整數(shù)，因?yàn)?2位程序里內(nèi)存地址全都是32位長。 指針?biāo)赶虻膬?nèi)存區(qū)就是從指針的值所代表的那個內(nèi)存地址開始，長度為si zeof(指針?biāo)赶虻念愋?的一片內(nèi)存區(qū)。以后，我們說一個指針的值是XX，就相當(dāng)于說該指針指向了以XX為首地址的一片內(nèi)存區(qū)域；我們說一個指針指向了某塊內(nèi)存區(qū)域，就相當(dāng)于說該指針的值是這塊內(nèi)存區(qū)域的首地址。 指針?biāo)赶虻膬?nèi)存區(qū)和指針?biāo)赶虻念愋褪莾蓚�完全不同的概念。在例一中，指針?biāo)赶虻念愋鸵呀?jīng)有了，但由于指針還未初始化，所以它所指向的內(nèi)存區(qū)是不存在的，或者說是無意義的。 以后，每遇到一個指針，都應(yīng)該問問：這個指針的類型是什么？指針指的類型是什么？該指針指向了哪里？ 指針本身所占據(jù)的內(nèi)存區(qū) 指針本身占了多大的內(nèi)存？你只要用函數(shù)sizeof(指針的類型)測一下就知道了。在32位平臺里，指針本身占據(jù)了4個字節(jié)的長度。 指針本身占據(jù)的內(nèi)存這個概念在判斷一個指針表達(dá)式是否是左值時很有用。 指針的算術(shù)運(yùn)算 指針可以加上或減去一個整數(shù)。指針的這種運(yùn)算的意義和通常的數(shù)值的加減運(yùn)算的意義是不一樣的。例如： 例二： 1、CHARa[20]; 2、int*ptr=a; ... ... 3、ptr++; 在上例中，指針ptr的類型是int*,它指向的類型是int，它被初始化為指向整形變量a。接下來的第3句中，指針ptr被加了1，編譯器是這樣處理的：它把指針ptr的值加上了sizeof(int)，在32位程序中，是被加上了4。由于地址是用字節(jié)做單位的，故ptr所指向的地址由原來的變量a的地址向高地址方向增加了4個字節(jié)。 由于CHAR類型的長度是一個字節(jié)，所以，原來ptr是指向數(shù)組a的第0號單元開始的四個字節(jié)，此時指向了數(shù)組a中從第4號單元開始的四個字節(jié)。 |
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| 作者： 飄葉 于 2007/5/12 23:19:56 發(fā)布：
我們可以用一個指針和一個循環(huán)來遍歷一個數(shù)組，看例子： 例三： intarray[20]; int*ptr=array; ... //此處略去為整型數(shù)組賦值的代碼。 ... for(i=0;i<20;i++) { (*ptr)++; ptr++； } 這個例子將整型數(shù)組中各個單元的值加1。由于每次循環(huán)都將指針ptr加1，所以每次循環(huán)都能訪問數(shù)組的下一個單元。 再看例子： 例四： 1、chara[20]; 2、int*ptr=a; ... ... 3、ptr+=5; 在這個例子中，ptr被加上了5，編譯器是這樣處理的：將指針ptr的值加上5乘sizeof(int)，在32位程序中就是加上了5乘4=20。由于地址的單位是字節(jié)，故現(xiàn)在的ptr所指向的地址比起加5后的ptr所指向的地址來說，向高地址方向移動了20個字節(jié)。在這個例子中，沒加5前的ptr指向數(shù)組a的第0號單元開始的四個字節(jié)，加5后，ptr已經(jīng)指向了數(shù)組a的合法范圍之外了。雖然這種情況在應(yīng)用上會出問題，但在語法上卻是可以的。這也體現(xiàn)出了指針的靈活性。 如果上例中，ptr是被減去5，那么處理過程大同小異，只不過ptr的值是被減去5乘sizeof(int)，新的ptr指向的地址將比原來的ptr所指向的地址向低地址方向移動了20個字節(jié)。 總結(jié)一下，一個指針ptrold加上一個整數(shù)n后，結(jié)果是一個新的指針ptrnew，ptrnew的類型和ptrold的類型相同，ptrnew所指向的類型和ptrold所指向的類型也相同。ptrnew的值將比ptrold的值增加了n乘sizeof(ptrold所指向的類型)個字節(jié)。就是說，ptrnew所指向的內(nèi)存區(qū)將比ptrold所指向的內(nèi)存區(qū)向高地址方向移動了n乘sizeof(ptrold所指向的類型)個字節(jié)。 一個指針ptrold減去一個整數(shù)n后，結(jié)果是一個新的指針ptrnew，ptrnew的類型和ptrold的類型相同，ptrnew所指向的類型和ptrold所指向的類型也相同。ptrnew的值將比ptrold的值減少了n乘sizeof(ptrold所指向的類型)個字節(jié)，就是說，ptrnew所指向的內(nèi)存區(qū)將比ptrold所指向的內(nèi)存區(qū)向低地址方向移動了n乘sizeof(ptrold所指向的類型)個字節(jié)。 運(yùn)算符&和* 這里&是取地址運(yùn)算符，*是...書上叫做"間接運(yùn)算符"。 &a的運(yùn)算結(jié)果是一個指針，指針的類型是a的類型加個*，指針?biāo)赶虻念愋褪莂的類型，指針?biāo)赶虻牡刂仿�，那就是a的地址。 *p的運(yùn)算結(jié)果就五花八門了�？傊�*p的結(jié)果是p所指向的東西，這個東西有這些特點(diǎn)：它的類型是p指向的類型，它所占用的地址是p所指向的地址。 例五： inta=12; intb; int*p; int**ptr; p=&a; //&a的結(jié)果是一個指針，類型是int*，指向的類型是int，指向的地址是a的地址。 *p=24; //*p的結(jié)果，在這里它的類型是int，它所占用的地址是p所指向的地址，顯然，*p就是變量a。 ptr=&p; //&p的結(jié)果是個指針，該指針的類型是p的類型加個*，在這里是int **。該指針?biāo)赶虻念愋褪莗的類型，這里是int*。該指針?biāo)赶虻牡刂肪褪侵羔榩自己的地址。 *ptr=&b; //*ptr是個指針，&b的結(jié)果也是個指針，且這兩個指針的類型和所指向的類型是一樣的，所以用&b來給*ptr賦值就是毫無問題的了。 **ptr=34; //*ptr的結(jié)果是ptr所指向的東西，在這里是一個指針，對這個指針再做一次*運(yùn)算，結(jié)果就是一個int類型的變量。 指針表達(dá)式 一個表達(dá)式的最后結(jié)果如果是一個指針，那么這個表達(dá)式就叫指針表式。 |
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| 3樓： | >>參與討論 |
| 作者： 飄葉 于 2007/5/12 23:22:35 發(fā)布：
下面是一些指針表達(dá)式的例子： 例六： inta,b; intarray[10]; int*pa; pa=&a;//&a是一個指針表達(dá)式。 int**ptr=&pa;//&pa也是一個指針表達(dá)式。 *ptr=&b;//*ptr和&b都是指針表達(dá)式。 pa=array; pa++;//這也是指針表達(dá)式。 例七： CHAR*arr[20]; CHAR**parr=arr;//如果把a(bǔ)rr看作指針的話，arr也是指針表達(dá)式 CHAR*str; str=*parr;//*parr是指針表達(dá)式 str=*(parr+1);//*(parr+1)是指針表達(dá)式 str=*(parr+2);//*(parr+2)是指針表達(dá)式 由于指針表達(dá)式的結(jié)果是一個指針，所以指針表達(dá)式也具有指針?biāo)哂械乃膫�要素：指針的類型，指針?biāo)赶虻念愋�，指針指向的�?nèi)存區(qū)，指針自身占據(jù)的內(nèi)存。 好了，當(dāng)一個指針表達(dá)式的結(jié)果指針已經(jīng)明確地具有了指針自身占據(jù)的內(nèi)存的話，這個指針表達(dá)式就是一個左值，否則就不是一個左值。 在例七中，&a不是一個左值，因?yàn)樗�沒有占據(jù)明確的內(nèi)存。*ptr是一個左值，因?yàn)?ptr這個指針已經(jīng)占據(jù)了內(nèi)存，其實(shí)*ptr就是指針pa，既然pa已經(jīng)在內(nèi)存中有了自己的位置，那么*ptr當(dāng)然也有了自己的位置。 數(shù)組和指針的關(guān)系 數(shù)組的數(shù)組名其實(shí)可以看作一個指針�？聪吕� 例八： intarray[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},VALUE; ... ... VALUE=array[0];//也可寫成：VALUE=*array; VALUE=array[3];//也可寫成：VALUE=*(array+3); VALUE=array[4];//也可寫成：VALUE=*(array+4); 上例中，一般而言數(shù)組名array代表數(shù)組本身，類型是int[10]，但如果把a(bǔ)rray看做指針的話，它指向數(shù)組的第0個單元，類型是int*，所指向的類型是數(shù)組單元的類型即int。因此*array等于0就一點(diǎn)也不奇怪了。同理，array+3是一個指向數(shù)組第3個單元的指針，所以*(array+3)等于3。其它依此類推。 例九： CHAR*str[3]={ "Hello,thisisasample!", "Hi,goodmorning.", "Helloworld" }; CHARs[80]； strcpy(s,str[0]);//也可寫成strcpy(s,*str); strcpy(s,str[1]);//也可寫成strcpy(s,*(str+1)); strcpy(s,str[2]);//也可寫成strcpy(s,*(str+2)); 上例中，str是一個三單元的數(shù)組，該數(shù)組的每個單元都是一個指針，這些指針各指向一個字符串。把指針數(shù)組名str當(dāng)作一個指針的話，它指向數(shù)組的第0號單元，它的類型是CHAR**，它指向的類型是CHAR*。 *str也是一個指針，它的類型是CHAR*，它所指向的類型是CHAR，它指向的地址是字符串"Hello,thisisasample!"的第一個字符的地址，即'H'的地址。 str+1也是一個指針，它指向數(shù)組的第1號單元，它的類型是CHAR**，它指向的類型是CHAR*。 *(str+1)也是一個指針，它的類型是CHAR*，它所指向的類型是CHAR，它指向 "Hi,goodmorning."的第一個字符'H'，等等。 |
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| 4樓： | >>參與討論 |
| 作者： 飄葉 于 2007/5/12 23:24:39 發(fā)布：
所有的C/C++編譯器在排列數(shù)組的單元時，總是把各個數(shù)組單元存放在連續(xù)的存儲區(qū)里，單元和單元之間沒有空隙。但在存放結(jié)構(gòu)對象的各個成員時，在某種編譯環(huán)境下，可能會需要字對齊或雙字對齊或者是別的什么對齊，需要在相鄰兩個成員之間加若干個"填充字節(jié)"，這就導(dǎo)致各個成員之間可能會有若干個字節(jié)的空隙。 所以，在例十二中，即使*pstr訪問到了結(jié)構(gòu)對象ss的第一個成員變量a，也不能保證*(pstr+1)就一定能訪問到結(jié)構(gòu)成員b。因?yàn)槌蓡Ta和成員b之間可能會有若干填充字節(jié)，說不定*(pstr+1)就正好訪問到了這些填充字節(jié)呢。這也證明了指針的靈活性。要是你的目的就是想看看各個結(jié)構(gòu)成員之間到底有沒有填充字節(jié)，嘿，這倒是個不錯的方法。 過指針訪問結(jié)構(gòu)成員的正確方法應(yīng)該是象例十二中使用指針ptr的方法。 指針和函數(shù)的關(guān)系 可以把一個指針聲明成為一個指向函數(shù)的指針。intfun1(CHAR*,int); int(*pfun1)(CHAR*,int); pfun1=fun1; .... .... inta=(*pfun1)("ABCDEFG",7);//通過函數(shù)指針調(diào)用函數(shù)。 可以把指針作為函數(shù)的形參。在函數(shù)調(diào)用語句中，可以用指針表達(dá)式來作為實(shí)參。 例十三： intfun(CHAR*); inta; CHARstr[]="ABCDEFGhijklmn"; a=fun(str); ... ... intfun(CHAR*s) { intnum=0; for(inti=0;i{ num+=*s;s++; } returnnum; } 這個例子中的函數(shù)fun統(tǒng)計一個字符串中各個字符的ASCII碼值之和。前面說了，數(shù)組的名字也是一個指針。在函數(shù)調(diào)用中，當(dāng)把str作為實(shí)參傳遞給形參s后，實(shí)際是把str的值傳遞給了s，s所指向的地址就和str所指向的地址一致，但是str和s各自占用各自的存儲空間。在函數(shù)體內(nèi)對s進(jìn)行自加1運(yùn)算，并不意味著同時對str進(jìn)行了自加1運(yùn)算。 指針類型轉(zhuǎn)換 當(dāng)我們初始化一個指針或給一個指針賦值時，賦值號的左邊是一個指針，賦值號的右邊是一個指針表達(dá)式。在我們前面所舉的例子中，絕大多數(shù)情況下，指針的類型和指針表達(dá)式的類型是一樣的，指針?biāo)赶虻念愋秃椭羔槺磉_(dá)式所指向的類型是一樣的。 例十四： 1、floatf=12.3; 2、float*fptr=&f; 3、int*p; 在上面的例子中，假如我們想讓指針p指向?qū)崝?shù)f，應(yīng)該怎么搞？是用下面的語句嗎？ p=&f; 不對。因?yàn)橹羔榩的類型是int*，它指向的類型是int。表達(dá)式&f的結(jié)果是一個指針，指針的類型是float*,它指向的類型是float。兩者不一致，直接賦值的方法是不行的。至少在我的MSVC++6.0上，對指針的賦值語句要求賦值號兩邊的類型一致，所指向的類型也一致，其它的編譯器上我沒試過，大家可以試試。為了實(shí)現(xiàn)我們的目的，需要進(jìn)行"強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換"： p=(int*)&f; 如果有一個指針p，我們需要把它的類型和所指向的類型改為TYEP*TYPE， 那么語法格式是： (TYPE*)p； 這樣強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換的結(jié)果是一個新指針，該新指針的類型是TYPE*，它指向的類型是TYPE，它指向的地址就是原指針指向的地址。而原來的指針p的一切屬性都沒有被修改。 一個函數(shù)如果使用了指針作為形參，那么在函數(shù)調(diào)用語句的實(shí)參和形參的結(jié)合過程中，也會發(fā)生指針類型的轉(zhuǎn)換。 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; } } 注意這是一個32位程序，故int類型占了四個字節(jié)，CHAR類型占一個字節(jié)。函數(shù)fun的作用是把一個整數(shù)的四個字節(jié)的順序來個顛倒。注意到了嗎？在函數(shù)調(diào)用語句中，實(shí)參&a的結(jié)果是一個指針，它的類型是int*，它指向的類型是int。形參這個指針的類型是CHAR*，它指向的類型是CHAR。這樣，在實(shí)參和形參的結(jié)合過程中，我們必須進(jìn)行一次從int*類型到CHAR*類型的轉(zhuǎn)換。結(jié)合這個例子，我們可以這樣來想象編譯器進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過程：編譯器先構(gòu)造一個臨時指針CHAR*TEMP， 然后執(zhí)行TEMP=(CHAR*)&a，最后再把TEMP的值傳遞給s。所以最后的結(jié)果是：s的類型是CHAR*,它指向的類型是CHAR，它指向的地址就是a的首地址。 |
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| 5樓： | >>參與討論 |
| 作者： 飄葉 于 2007/5/12 23:26:28 發(fā)布：
我們已經(jīng)知道，指針的值就是指針指向的地址，在32位程序中，指針的值其實(shí)是一個32位整數(shù)。那可不可以把一個整數(shù)當(dāng)作指針的值直接賦給指針呢？就象下面的語句： unsignedinta; TYPE*ptr;//TYPE是int，CHAR或結(jié)構(gòu)類型等等類型。 ... ... a=20345686; ptr=20345686;//我們的目的是要使指針ptr指向地址20345686（十進(jìn)制 ） ptr=a;//我們的目的是要使指針ptr指向地址20345686（十進(jìn)制） 編譯一下吧。結(jié)果發(fā)現(xiàn)后面兩條語句全是錯的。那么我們的目的就不能達(dá)到了嗎？不，還有辦法： unsignedinta; TYPE*ptr;//TYPE是int，CHAR或結(jié)構(gòu)類型等等類型。 ... ... a=某個數(shù)，這個數(shù)必須代表一個合法的地址； ptr=(TYPE*)a；//呵呵，這就可以了。 嚴(yán)格說來這里的(TYPE*)和指針類型轉(zhuǎn)換中的(TYPE*)還不一樣。這里的(TYPE*)的意思是把無符號整數(shù)a的值當(dāng)作一個地址來看待。上面強(qiáng)調(diào)了a的值必須代表一個合法的地址，否則的話，在你使用ptr的時候，就會出現(xiàn)非法操作錯誤。 想想能不能反過來，把指針指向的地址即指針的值當(dāng)作一個整數(shù)取出來。完 全可以。下面的例子演示了把一個指針的值當(dāng)作一個整數(shù)取出來，然后再把這個整數(shù)當(dāng)作一個地址賦給一個指針： 例十六： inta=123,b; int*ptr=&a; CHAR*str; b=(int)ptr;//把指針ptr的值當(dāng)作一個整數(shù)取出來。 str=(CHAR*)b;//把這個整數(shù)的值當(dāng)作一個地址賦給指針str。 現(xiàn)在我們已經(jīng)知道了，可以把指針的值當(dāng)作一個整數(shù)取出來，也可以把一個整數(shù)值當(dāng)作地址賦給一個指針。 指針的安全問題 看下面的例子： 例十七： CHARs='a'; int*ptr; ptr=(int*)&s; *ptr=1298； 指針ptr是一個int*類型的指針，它指向的類型是int。它指向的地址就是s的首地址。在32位程序中，s占一個字節(jié)，int類型占四個字節(jié)。最后一條語句不但改變了s所占的一個字節(jié)，還把和s相臨的高地址方向的三個字節(jié)也改變了。這三個字節(jié)是干什么的？只有編譯程序知道，而寫程序的人是不太可能知道的。也許這三個字節(jié)里存儲了非常重要的數(shù)據(jù)，也許這三個字節(jié)里正好是程序的一條代碼，而由于你對指針的馬虎應(yīng)用，這三個字節(jié)的值被改變了！這會造成崩潰性的錯誤。 讓我們再來看一例： 例十八： 1、CHARa; 2、int*ptr=&a; ... ... 3、ptr++; 4、*ptr=115; 該例子完全可以通過編譯，并能執(zhí)行。但是看到?jīng)]有？第3句對指針ptr進(jìn)行自加1運(yùn)算后，ptr指向了和整形變量a相鄰的高地址方向的一塊存儲區(qū)。這塊存儲區(qū)里是什么？我們不知道。有可能它是一個非常重要的數(shù)據(jù)，甚至可能是一條代碼。而第4句竟然往這片存儲區(qū)里寫入一個數(shù)據(jù)！這是嚴(yán)重的錯誤。所以在使用指針時，程序員心里必須非常清楚：我的指針究竟指向了哪里。在用指針訪問數(shù)組的時候，也要注意不要超出數(shù)組的低端和高端界限，否則也會造成類似的錯誤。 在指針的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換：ptr1=(TYPE*)ptr2中，如果sizeof(ptr2的類型)大于sizeof(ptr1的類型)，那么在使用指針ptr1來訪問ptr2所指向的存儲區(qū)時是安全的。如果sizeof(ptr2的類型)小于sizeof(ptr1的類型)，那么在使用指針ptr1來訪問ptr2所指向的存儲區(qū)時是不安全的。至于為什么，讀者結(jié)合例十七來想一想，應(yīng)該會明白的。 |
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