C语言指针的奥秘

让你不再害怕指针前言: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;i20;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:#includestdio.hintmain(){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