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解讀C指針 我想對很多學習C語言的新手來說，指針無疑是一個難點。但是，我覺得指針也是C語言特別重要的一個特性。也許，你在除了C和C++以外的編程語言中，很少看到指針。而C++中，也多用引用，而非指針。指針，作為一種高效的工具，可謂是一把雙刃劍——用得好，可以大大提高程序效率，但用的不好，就是很多bug的滋生地。 這或許也是人們對指針褒貶不一的原因吧。就我個人而言，我還是很喜歡這個特性，因為我需要經常和硬件以及一些底層的軟件打交道。這個時候，指針便體現出它獨特的魅力。指針的知識很多，有一本經典的書叫《C和指針》，如果有興趣可以讀一讀。這里，我主要總結一些如何去解讀指針（說實話這個東西實在是很容易讓人困惑）的方法，一方面給自己做查詢用，另一方面，希望可以給別人一些幫助。 一，基本概念 關于指針的基本概念，我就不詳細介紹了，因為有許多書都介紹的很詳細。這里我只介紹一部分。指針指向一個地址，而指針本身在大多數系統上都是一個無符號整數(在32bit機上是4byte，在64bit機上是8byte)。下面用一個例子來說明其機制： 在上面的例子中，先定義了一個指針p，它的類型是int，也就是說它只能指向一個int型的變量，而不能指向其他類型的變量。最后我們將a變量的地址賦給p。在這個過程中，涉及到兩個內存塊，一個是存放指針p的內存(用&p可得到內存地址)，一個是存放a的值的內存塊(用&a可以得到內存地址)。而第一個內存存的p的值經過賦值語句后也就是&a的值了。另外一個注意點是， *(星號)和變量類型以及變量名之間可以有任意個空格，也可以沒有。比如下面三種方式都是一樣的： int a= 10; int *p; //聲明一個指針，但未初始化，此時為野指針 p = &a; //將a變量的地址賦給指針p 在上面的例子中，先定義了一個指針p，它的類型是int，也就是說它只能指向一個int型的變量，而不能指向其他類型的變量。最后我們將a變量的地址賦給p。在這個過程中，涉及到兩個內存塊，一個是存放指針p的內存(用&p可得到內存地址)，一個是存放a的值的內存塊(用&a可以得到內存地址)。而第一個內存存的p的值經過賦值語句后也就是&a的值了。另外一個注意點是， *(星號)和變量類型以及變量名之間可以有任意個空格，也可以沒有。比如下面三種方式都是一樣的： int* a; int * a; int *a; 解讀方法: 首先從標示符開始閱讀，然后往右讀，每遇到圓括號的右半邊就調轉閱讀方向。重復這個過程直到整個聲明解析完畢。需要注意的是，已經讀過的部分在后續作為一個整體來看。 看下面一個例子： int *a[3]; //首先a右邊是[]，說明a是一個具有3個元素的數組 //右邊讀完，則讀左邊。a左邊是int*，說明a的元素是int類型的指針 int (*a)[3] //首先，a右邊是圓括號的右半邊，轉向，左邊是一個*，說明a是一個指針 //遇到括號，再轉向，是一個[]，說明a是一個指向3個元素的數組的指針 //左邊是int，說明元素類型是int //所以，a是一個指向具有3個整型元素的數組的指針 int (*func)(int p); //相同的方法，func首先是一個指針 //然后右邊是一個括號，說明(func)是個函數，而func是指向這個函數的指針 //這個函數具有int類型的參數，返回值類型為int int (*func[3])(int p); //同理，func首先是一個具有3個元素的數組 //其次，func左邊是一個*，說明func數組的元素是指針。要注意修飾的是func[3]，而不是func。因為已經讀過的部分在后面都作為一個整體來對待 //跳出第一個圓括號，右邊又是一個圓括號，說明func數組的元素是函數類型的指針。這個函數具有int類型的參數和int型返回值 二，數組首地址a，&a，&a[0] 注：a，&a，&a[0]的含義雖然不同，但是他們三個的值是相等的！ 以int a[3]為例說明： 1. a作為右值時，代表數組首元素的首地址，而非數組地址。 也就是a[0]的地址。int i = (a+1)，這里a是右值，所以代表首元素的首地址，a+1代表下一個元素的首地址，即&a[1]。 2. a是整個數組的名字。所以sizeof(a)的值為sizeof(int) * 3 = 40，代表整個數組的大小。 3. &a即為取a的首地址，也即整個數組的首地址。所以sizeof(&a) = 4。 int p = (int)(&a+1)中的&a+1代表下一個數組的首地址，顯然是越界的。 4. &a[0]代表首元素的首地址。 所以sizeof(&a[0]) = 4。 5. &a[3]，很顯然數組越界了，但它的sizeof是多少呢？ 也是4，因為關鍵字sizeof求值是在編譯的時候，雖然并不存在a[3]這個元素，但是這里并沒有真正訪問a[3]，而是根據數組元素類型來確定其值的。所以sizeof(a[3])不會出錯。 6. a[-1]代表什么意思？首先要明白下標的形式被編譯器解析成指針的形式，即a[1]被解析成(a+1)。那么，a[-1]被解析成*(a-1)。 關于數組首元素的首地址和數組的首地址的區別：其實，數組首元素的首地址和數組首地址的值是相同的，即&a[0]和a（以及&a）是相等的，但是而這含義不一樣。首元素的首地址加1后，是第二個元素的首地址（之所以一直說首地址，是因為有的類型存儲時會占多個地址），但數組的首地址加1后是“下一個數組的地址”，這里的下一個數組只是為了說明加1時加了整個數組的大小，而不是一個元素的大小。 有一點比較容易混淆：a雖然代表整個數組，但(a+1)卻代表下一個元素的首地址，即和(&a[0]+1)一樣，下一個數組的形式為：(&a+1)。 下面以一個程序來說明： #include int main() { int a[3]= {1, 2,3}; printf("%ld\n",sizeof(long unsigned int)); printf("*(a+1)=%d\n",*(a+1)); printf("sizeof(a)=%ld\n",sizeof(a)); printf("sizeof(&a[3])=%ld\n",sizeof(&a[3])); printf("a[-1]=%d\t*(a-1)=%d\n",a[-1],*(a-1)); printf("a=%p\t&a=%p\t&a[0]=%p\n",a,&a,&a[0]); printf("a=%p\t(a+1)=%p\t(&a+1)=%p\n",a,(a+1),(&a+1)); return 0; } 輸出結果： 8 *(a+1)=2 sizeof(a)=12 sizeof(&a[3])=8 a[-1]=0 *(a-1)=0 a=0x7fffcb4cb980 &a=0x7fffcb4cb980 &a[0]=0x7fffcb4cb980 a=0x7fffcb4cb980 (a+1)=0x7fffcb4cb984 (&a+1)=0x7fffcb4cb98c 說明（下面的行數只計算main函數內有代碼的行）： 1. 程序第1行定義了一個具有3個元素的整型數組。 2. 第2行打印了long型的大小。因為我是64bit的，所以一個long是8byte。 3. 第3行打印了*(a+1)的值，結果和a[1]的值相等。說明a雖然代表整個數組，但作為右值時，的確代表首元素的首地址。 4. 第4行輸出值為12，是整個數組的大小。 5. 第5行打印了一個出界元素的大小，沒有報錯，驗證了上面第5條。 6. 第6行打印了a[-1]和*(a-1)，輸出值相等。驗證了上面第6條。 7. 第7行打印了a和&a[0]，值相等。說明數組的首地址和首元素的首地址是相等的。 8. 第8行打印了a，(a+1)，(&a+1)，由結果就可以看出首元素的首地址加1是加了一個數組元素的大小，而數組首地址加1是加了一個數組的大小。 三，指針數組和數組指針 指針數組： 首先它是一個數組，數組的元素是指針，也成為“存儲指針的數組”。 數組指針： 首先它是一個指針，它指向一個數組，也可以理解為“數組的指針”。 也可以利用前面的“解讀方法”去分析。 四，函數指針和指針函數 函數指針： 指向函數的指針變量。 指針函數： 帶指針的函數，也就是返回指針的函數。 char* fun(char*a, char*b) //定義為指針函數 { ... ... } int main() { char* (*p)(char* p1,char*p2);//定義函數指針 p= &fun;//把函數地址賦給它 //p = fun; //這樣寫也行 (*p)("aa", "bb");//使用函數指針 return 0; } 五，指針常量和常量指針 const char*p1; //常量指針，指向常量的指針 char const* p2; //同上 char* const p3; //指針常量，指針是常量 怎么記？ 1. 可以先把類型名去掉，然后看const離誰近，就修飾誰。 2. 也可以const在*左邊的為常量指針，const在*右邊的為指針常量。 三～五的萬能鑰匙 其實，關于“指針數組與數組指針、函數指針與指針函數、指針常量與常量指針”的判斷，有一個萬能鑰匙。那就是根據我們強大的中文語法：前邊是修飾詞，后邊才是主語。比如“指針數組”，前面的指針只是修飾詞，后面的數組才是主語，所以它是一個數組。 六，野指針 野指針指沒有確定指向的指針。造成野指針的情況有： 1. 指針變量創建但沒有初始化。 2. 指針p被free或者delete之后，沒有置為NULL。 |
