C指针
1.语言中变量的实质
要理解C指针,我认为一定要理解C中“变量”的存储实质,所以我就从“变量”这个东西开始讲起吧!
先来理解理解内存空间吧!请看下图:
内存地址→ 6 7 8 9 10 11 12 13
-----------------------------------------------------------------
。。。 | | | | | | | |.。
-----------------------------------------------------------------
如图所示,内存只不过是一个存放数据的空间,就好像我的看电影时的电影院中的座位一样。每个座位都要编号,我们的内存要存放各种各样的数据,当然我们要知道我们的这些数据存放在什么位置吧!所以内存也要象座位一样进行编号了,这就是我们所说的内存编址。座位可以是按一个座位一个号码的从一号开始编号,内存则是按一个字节一个字节进行编址,如上图所示。每个字节都有个编号,我们称之为内存地址。好了,我说了这么多,现在你能理解内存空间这个概念吗?
我们继续看看以下的C、C++语言变量申明:
int I;
char a;
每次我们要使用某变量时都要事先这样申明它,它其实是内存中申请了一个名为i的整型变量宽度的空间(DOS下的16位编程中其宽度为二个字节),和一个名为a的字符型变量宽度的空间(占一个字节)。
我们又如何来理解变量是如何存在的呢。当我们如下申明变量时:
int I;
char a;
内存中的映象可能如下图:
内存地址→ 6 7 8 9 10 11 12 13
------------------------------------------------------------------
。。。| | | | | | | |.。
------------------------------------------------------------------
变量名|→i ←|→a ←|
图中可看出,i在内存起始地址为6上申请了两个字节的空间(我这里假设了int的宽度为16位,不同系统中int的宽度是可能不一样的),并命名为i. a在内存地址为8上申请了一字节的空间,并命名为a.这样我们就有两个不同类型的变量了。
2.赋值给变量
再看下面赋值:
i=30
a=‘t’
你当然知道个两个语句是将30存入i变量的内存空间中,将‘t’字符存入a变量的内存空间中。我们可以这样的形象理解啦:
内存地址→ 6 7 8 9 10 11 12 13
-----------------------------------------------------------------------
。。。 | 30 | ‘t’ | | | | |.。
-----------------------------------------------------------------------
|→i ←|→a ←|
3.变量在哪里?(即我想知道变量的地址)
好了,接下来我们来看看&i是什么意思?
是取i变量所在的地址编号嘛!我们可以这样读它:返回i变量的地址编号。你记住了吗?
我要在屏幕上显示变量的地址值的话,可以写如下代码:
printf(“%d”,&i);
以上图的内存映象所例,屏幕上显示的不是i值30,而是显示i的内存地址编号6了。当然实际你操作的时,i变量的地址值不会是这个数了。
这就是我认为作为初学者们所应想象的变量存储实质了。请这样理解吧!
最后总结代码如下:
int main() { int i=39; printf(“%d\n”,i); //① printf(“%d\n”, &i); //② }
现在你可知道①、②两个printf分别在屏幕上输出的是i的什么东西啊?
好啦!下面我们就开始真正进入指针的学习了。Come on !(
二、指针是什么东西
想说弄懂你不容易啊!我们许多初学指针的人都要这样的感慨。我常常在思索它,为什么呢?其实生活中处处都有指针。我们也处处在使用它。有了它我们的生活才更加方便了。没有指针,那生活才不方便。不信?你看下面的例子。
这是一个生活中的例子:比如说你要我借给你一本书,我到了你宿舍,但是你人不在宿舍,于是我把书放在你的2层3号的书架上,并写了一张纸条放在你的桌上。纸条上写着:你要的书在第2层3号的书架上。当你回来时,看到这张纸条。你就知道了我借与你的书放在哪了。你想想看,这张纸条的作用,纸条本身不是书,它上面也没有放着书。那么你又如何知道书的位置呢?因为纸条上写着书的位置嘛!其实这张纸条就是一个指针了。它上面的内容不是书本身,而是书的地址,你通过纸条这个指针找到了我借给你的本书。
那么我们C,C++中的指针又是什么呢?请继续跟我来吧,看下面看一个申明一整型指针变量的语句如下:
int * pi;
pi是一个指针,当然我们知道啦,但是这样说,你就以为pi一定是个多么特别的东西了。其实,它也只过是一个变量而已。与上一篇中说的变量并没有实质的区别。不信你看下面图。
内存地址→6 7 8 9 10 11 12 13 14
--------------------------------------------------------------
...| 30 | ‘t’ | | | | | | |……
--------------------------------------------------------------
变量 |→i ←|→a ←| |→ pi ←|
(说明:这里我假设了指针只占2个字节宽度,实际上在32位系统中,指针的宽度是4个字节宽的,即32位。)由图示中可以看出,我们使用int *Pi申明指针变量; 其实是在内存的某处申明一个一定宽度的内存空间,并把它命名为Pi.你能在图中看出pi与前面的i,a 变量有什么本质区别吗,没有,当然没有!pi也只不过是一个变量而已嘛!那么它又为什么会被称为指针?关键是我们要让这个变量所存储的内容是什么。现在我要让pi成为真正有意义上的指针。请接着看下面语句:
pi=&i;
你应该知道 &i是什么意思吧!再次提醒你啦:这是返回i变量的地址编号。整句的意思就是把i地址的编号赋值给pi,也就是你在pi上写上i的地址编号。结果如下图所示:
内存地址→6 7 8 9 10 11 12 13 14
------------------------------------------------------------------
...| 30 | ‘t’ | | | 6 | | |……
------------------------------------------------------------------
变量 |→i ←|→a ←| |→ pi ←|
你看,执行完pi=&i;后,在图示中的系统中,pi的值是6.这个6就是i变量的地址编号,这样pi就指向了变量i了。你看,pi与那张纸条有什么区别?pi不就是那张纸条嘛!上面写着i的地址,而i就是那个本书。你现在看懂了吗?因此,我们就把pi称为指针。所以你要记住,指针变量所存的内容就是内存的地址编号!好了,现在我们就可以通过这个指针pi来访问到i这个变量了,不是吗?。看下面语句:
printf(“%d”,*pi);
那么*pi什么意思呢?你只要这样读它:pi内容所指的地址的内容(嘻嘻,看上去好像在绕口令了),就pi这张“纸条”上所写的位置上的那本 “书”——i .你看,Pi内容是6,也就是说pi指向内存编号为6的地址。*pi嘛!就是它所指地址的内容,即地址编号6上的内容了。当然就是30的值了。所以这条语句会在屏幕上显示30.也就是说printf(“%d”,*pi);语句等价于printf( “%d”, i ) ,请结合上图好好体会吧!各位还有什么疑问,可以发Email:yyf977@163.com.
到此为止,你掌握了类似&i , *pi写法的含义和相关操作吗。总的一句话,我们的纸条就是我们的指针,同样我们的pi也就是我们的纸条!剩下的就是我们如何应用这张纸条了。最后我给你一道题:
程序如下
char a,*pa a=10 pa=&a *pa=20 printf( “%d”, a)
你能直接看出输出的结果是什么吗?如果你能,我想本篇的目的就达到了。好了,就说到这了。Happy to Study!在下篇中我将谈谈“指针的指针”即对int * * ppa;中ppa 的理解。
1.数组元素
看下面代码
int i,a[]={3,4,5,6,7,3,7,4,4,6}; |
很显然,它是显示a 数组的各元素值。
我们还可以这样访问元素,如下
int i,a[]={3,4,5,6,7,3,7,4,4,6}; |
它的结果和作用完全一样
2. 通过指针访问数组元素
int i,*pa,a[]={3,4,5,6,7,3,7,4,4,6}; |
很显然,它也是显示a 数组的各元素值。
另外与数组名一样也可如下:
int i,*pa,a[]={3,4,5,6,7,3,7,4,4,6}; |
看pa=a即数组名赋值给指针,以及通过数组名、指针对元素的访问形式看,它们并没有什么区别,从这里可以看出数组名其实也就是指针。难道它们没有任何区别?有,请继续。
3. 数组名与指针变量的区别
请看下面的代码:
int i,*pa,a[]={3,4,5,6,7,3,7,4,4,6}; |
可以看出,这段代码也是将数组各元素值输出。不过,你把{}中的pa改成a试试。你会发现程序编译出错,不能成功。看来指针和数组名还是不同的。其实上面的指针是指针变量,而数组名只是一个指针常量。这个代码与上面的代码不同的是,指针pa在整个循环中,其值是不断递增的,即指针值被修改了。数组名是指针常量,其值是不能修改的,因此不能类似这样操作:a++.前面4,5节中pa[i],*(pa+i)处,指针pa的值是使终没有改变。所以变量指针pa与数组名a可以互换。
4. 申明指针常量
再请看下面的代码:
int i, a[]={3,4,5,6,7,3,7,4,4,6}; |
这时候的代码能成功编译吗?不能。因为pa指针被定义为常量指针了。这时与数组名a已经没有不同。这更说明了数组名就是常量指针。但是…
int * const a={3,4,5,6,7,3,7,4,4,6};//不行
int a[]={3,4,5,6,7,3,7,4,4,6};//可以,所以初始化数组时必定要这样。
以上都是在VC6.0上实验。
1 int i 说起
你知道我们申明一个变量时象这样int i ;这个i是可能在它处重新变赋值的。如下:
int i=0;
//…
i=20;//这里重新赋值了
不过有一天我的程序可能需要这样一个变量(暂且称它变量),在申明时就赋一个初始值。之后我的程序在其它任何处都不会再去重新对它赋值。那我又应该怎么办呢?用const .
//**************
const int ic =20;
//…
ic=40;//这样是不可以的,编译时是无法通过,因为我们不能对const 修饰的ic重新赋值的。
//这样我们的程序就会更早更容易发现问题了。
//**************
有了const修饰的ic 我们不称它为变量,而称符号常量,代表着20这个数。这就是const 的作用。ic是不能在它处重新赋新值了。
认识了const 作用之后,另外,我们还要知道格式的写法。有两种:const int ic=20;与int const ic=20;。它们是完全相同的。这一点我们是要清楚。总之,你务必要记住const 与int哪个写前都不影响语义。有了这个概念后,我们来看这两个家伙:const int * pi与int const * pi ,按你的逻辑看,它们的语义有不同吗?呵呵,你只要记住一点,int 与const 哪个放前哪个放后都是一样的,就好比const int ic;与int const ic;一样。也就是说,它们是相同的。
好了,我们现在已经搞定一个“双包胎”的问题。那么int * const pi与前两个式子又有什么不同呢?我下面就来具体分析它们的格式与语义吧!
2 const int * pi的语义
我先来说说const int * pi是什么作用 (当然int const * pi也是一样的,前面我们说过,它们实际是一样的)。看下面的例子:
//*************代码开始*************** |
语义分析:
看出来了没有啊,pi的值是可以被修改的。即它可以重新指向另一个地址的,但是,不能通过*pi来修改i2的值。这个规则符合我们前面所讲的逻辑吗?当然符合了!
首先const 修饰的是整个*pi(注意,我写的是*pi而不是pi)。所以*pi是常量,是不能被赋值的(虽然pi所指的i2是变量,不是常量)。
其次,pi前并没有用const 修饰,所以pi是指针变量,能被赋值重新指向另一内存地址的。你可能会疑问:那我又如何用const 来修饰pi呢?其实,你注意到int * const pi中const 的位置就大概可以明白了。请记住,通过格式看语义。哈哈,你可能已经看出了规律吧?那下面的一节也就没必要看下去了。不过我还得继续我的战斗!
3 再看int * const pi
确实,int * const pi与前面的int const * pi会很容易给混淆的。注意:前面一句的const 是写在pi前和*号后的,而不是写在*pi前的。很显然,它是修饰限定pi的。我先让你看例子:
//*************代码开始*************** |
语义分析:
看了这段代码,你明白了什么?有没有发现pi值是不能重新赋值修改了。它只能永远指向初始化时的内存地址了。相反,这次你可以通过*pi来修改i1的值了。与前一个例子对照一下吧!看以下的两点分析
1) pi因为有了const 的修饰,所以只是一个指针常量:也就是说pi值是不可修改的(即pi不可以重新指向i2这个变量了)(看第4行)。
2) 整个*pi的前面没有const 的修饰。也就是说,*pi是变量而不是常量,所以我们可以通过*pi来修改它所指内存i1的值(看5行的注释)
总之一句话,这次的pi是一个指向int变量类型数据的指针常量。
我最后总结两句:
1) 如果const 修饰在*pi前则不能改的是*pi(即不能类似这样:*pi=50;赋值)而不是指pi.
2) 如果const 是直接写在pi前则pi不能改(即不能类似这样:pi=&i;赋值)。
请你务必先记住这两点,相信你一定不会再被它们给搞糊了。现在再看这两个申明语句int const *pi和int * const pi时,呵呵,你会头昏脑胀还是很轻松惬意?它们各自申明的pi分别能修改什么,不能修改什么?再问问自己,把你的理解告诉我吧,可以发帖也可以发到我的邮箱(我的邮箱yyf977@163.com)!我一定会答复的。
3) 补充三种情况。
这里,我再补充以下三种情况。其实只要上面的语义搞清楚了,这三种情况也就已经被包含了。不过作为三种具体的形式,我还是简单提一下吧!
情况一:int * pi指针指向const int i常量的情况
//**********begin***************** |
情况二:const int * pi指针指向const int i1的情况
//*********begin**************** |
情况三:用const int * const pi申明的指针
//***********begin**************** |
下篇预告:函数参数的指针传递,值传递,引用传递 迷惑(以为a,b已经代替了x,y,对x,y的操作就是对a,b的操作了,这是一个错误的观点啊!)。
一、 三道考题 开讲之前,我先请你做三道题目。(嘿嘿,得先把你的头脑搞昏才行……唉呀,谁扔我鸡蛋?)
1. 考题一:程序代码如下:
void Exchg1(int x, int y) |
输出的结果:
x=____, y=____
a=____, b=____
问下划线的部分应是什么,请完成。
2. 考题二:代码如下。
Exchg2(int *px, int *py) |
输出的结果为:
*px=____, *py=____
a=____, b=____
问下划线的部分应是什么,请完成。
3. 考题三:
Exchg2(int &x, int &y) |
输出的结果:
x=____, y=____
a=____, b=____
问下划线的部分输出的应是什么,请完成。
你不在机子上试,能作出来吗?你对你写出的答案有多大的把握?
正确的答案,想知道吗?(呵呵,让我慢慢地告诉你吧!)
好,废话少说,继续我们的探索之旅了。
我们都知道:C语言中函数参数的传递有:值传递,地址传递,引用传递这三种形式。题一为值传递,题二为地址传递,题三为引用传递。不过,正是这几种参数传递的形式,曾把我给搞得晕头转向。我相信也有很多人与我有同感吧?
下面请让我逐个地谈谈这三种传递形式。
二、 函数参数传递方式之一:值传递
1. 值传递的一个错误认识
先看题一中Exchg1函数的定义:
void Exchg1(int x, int y) //定义中的x,y变量被称为Exchg1函数的形式参数 |
问:你认为这个函数是在做什么呀?
答:好像是对参数x,y的值对调吧?
请往下看,我想利用这个函数来完成对a,b两个变量值的对调,程序如下:
void main() |
我问:Exchg1 ()里头的 printf(“x=%d,y=%d\n”,x,y)语句会输出什么啊?
我再问:Exchg1 ()后的 printf(“a=%d,b=%d\n”,a,b)语句输出的是什么?
程序输出的结果是:
x=6 , y=4
a=4 , b=6 //为什么不是a=6,b=4呢?
奇怪,明明我把a,b分别代入了x,y中,并在函数里完成了两个变量值的交换,为什么a,b变量值还是没有交换(仍然是a==4,b==6,而不是a==6,b==4)?如果你也会有这个疑问,那是因为你跟本就不知实参a,b与形参x,y的关系了。
2. 一个预备的常识
为了说明这个问题,我先给出一个代码:
int a=4;
int x;
x=a;
x=x+3;
看好了没,现在我问你:最终a值是多少,x值是多少?
(怎么搞的,给我这个小儿科的问题。还不简单,不就是a==4 x==7嘛!)
在这个代码中,你要明白一个东西:虽然a值赋给了x,但是a变量并不是x变量哦。我们对x任何的修改,都不会改变a变量。呵呵!虽然简单,并且一看就理所当然,不过可是一个很重要的认识喔。
3. 理解值传递的形式
看调用Exch1函数的代码:
main() Exchg1(a,b)时所完成的操作代码如下所示。 |
请注意在调用执行Exchg1函数的操作中我人为地加上了头两句:
int x=a;
int y=b;
这是调用函数时的两个隐含动作。它确实存在,现在我只不过把它显式地写了出来而已。问题一下就清晰起来啦。(看到这里,现在你认为函数里面交换操作的是a,b变量或者只是x,y变量呢?)
原来 ,其实函数在调用时是隐含地把实参a,b 的值分别赋值给了x,y,之后在你写的Exchg1函数体内再也没有对a,b进行任何的操作了。交换的只是x,y变量。并不是a,b.当然a,b的值没有改变啦!函数只是把a,b的值通过赋值传递给了x,y,函数里头操作的只是x,y的值并不是a,b的值。这就是所谓的参数的值传递了。
哈哈,终于明白了,正是因为它隐含了那两个的赋值操作,才让我们产生了前述的迷惑(以为a,b已经代替了x,y,对x,y的操作就是对a,b的操作了,这是一个错误的观点啊!)。
指向另一指针的指针
一、针概念:
早在本系列第二篇中我就对指针的实质进行了阐述。今天我们又要学习一个叫做指向另一指针地址的指针。让我们先回顾一下指针的概念吧!
当我们程序如下申明变量:
short int i;
char a;
short int * pi;
程序会在内存某地址空间上为各变量开辟空间,如下图所示。
内存地址→6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
-------------------------------------------------------------------------------------
… | | | | | | | | | |
-------------------------------------------------------------------------------------
|short int i |char a| |short int * pi|
图中所示中可看出:
i 变量在内存地址5的位置,占两个字节。
a变量在内存地址7的位置,占一个字节。
pi变量在内存地址9的位置,占两个字节。(注:pi 是指针,我这里指针的宽度只有两个字节,32位系统是四个字节)
接下来如下赋值:
i=50;
pi=&i;
经过上在两句的赋值,变量的内存映象如下:
内存地址→6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
--------------------------------------------------------------------------------------
… | 50 | | | 6 | | | |
--------------------------------------------------------------------------------------
|short int i |char a| |short int * pi|
看到没有:短整型指针变量pi的值为6,它就是I变量的内存起始地址。所以,这时当我们对*pi进行读写操作时,其实就是对i变量的读写操作。如:
*pi=5; //就是等价于I=5;
你可以回看本系列的第二篇,那里有更加详细的解说。
二、 指针的地址与指向另一指针地址的指针
在上一节中,我们看到,指针变量本身与其它变量一样也是在某个内存地址中的,如pi的内存起始地址是10.同样的,我们也可能让某个指针指向这个地址。
看下面代码:
short int * * ppi; //这是一个指向指针的指针,注意有两个*号
ppi=π
第一句:short int * * ppi;——申明了一个指针变量ppi,这个ppi是用来存储(或称指向)一个short int * 类型指针变量的地址。
第二句:&pi那就是取pi的地址,ppi=π就是把pi的地址赋给了ppi.即将地址值10赋值给ppi.如下图:
内存地址→6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
------------------------------------------------------------------------------------
… | 50 | | | 6 | 10 | |
------------------------------------------------------------------------------------
|short int i|char a| |short int * pi|short int ** ppi|
从图中看出,指针变量ppi的内容就是指针变量pi的起始地址。于是……
ppi的值是多少呢?——10.
*ppi的值是多少呢?——6,即pi的值。
**ppi的值是多少呢?——50,即I的值,也是*pi的值。
呵呵!不用我说太多了,我相信你应明白这种指针了吧!
三、 一个应用实例
1. 设计一个函数:void find1(char array[], char search, char * pi)
要求:这个函数参数中的数组array是以0值为结束的字符串,要求在字符串array中查找字符是参数search里的字符。如果找到,函数通过第三个参数(pa)返回值为array字符串中第一个找到的字符的地址。如果没找到,则为pa为0.
设计:依题意,实现代码如下
void find1(char [] array, char search, char * pa) |
你觉得这个函数能实现所要求的功能吗?
调试:
我下面调用这个函数试试。
void main() |
分析:
上面代码,你认为会是输出什么呢?
运行试试。
唉!怎么输出的是:没有找到!
而不是:找到了,……。
明明a值为‘d’,而str字符串的第四个字符是‘d’,应该找得到呀!
再看函数定义处:void find1(char [] array, char search, char * pa)
看调用处:find1(str,a,p);
依我在第五篇的分析方法,函数调用时会对每一个参数进行一个隐含的赋值操作。
整个调用如下:
array=str; |
哦!参数pa与参数search的传递并没有什么不同,都是值传递嘛(小语:地址传递其实就是地址值传递嘛)!所以对形参变量pa值(当然值是一个地址值)的修改并不会改变实参变量p值,因此p的值并没有改变(即p的指向并没有被改变)。
(如果还有疑问,再看一看《第五篇:函数参数的传递》了。)
修正:
void find2(char [] array, char search, char ** ppa) |
主函数的调用处改如下:
find2(str,a,&p); //调用函数以实现所要操作。
再分析:
这样调用函数时的整个操作变成如下:
array=str; |
看明白了吗?
ppa指向指针p的地址。
对*ppa的修改就是对p值的修改。
你自行去调试。
经过修改后的程序就可以完成所要的功能了。
看懂了这个例子,也就达到了本篇所要求的目的。
函数名与函数指针
一 数调用
一个通常的函数调用的例子:
//自行包含头文件 int main(int argc, char* argv[]) return 0; void MyFun(int x) //这里定义一个MyFun函数 |
这个MyFun函数是一个无返回值的函数,它并不完成什么事情。这种调用函数的格式你应该是很熟悉的吧!看主函数中调用MyFun函数的书写格式:
MyFun(10);
我们一开始只是从功能上或者说从数学意义上理解MyFun这个函数,知道MyFun函数名代表的是一个功能(或是说一段代码)。
直到——
学习到函数指针概念时。我才不得不在思考:函数名到底又是什么东西呢?
(不要以为这是没有什么意义的事噢!呵呵,继续往下看你就知道了。)
二 函数指针变量的申明
就象某一数据变量的内存地址可以存储在相应的指针变量中一样,函数的首地址也以存储在某个函数指针变量里的。这样,我就可以通过这个函数指针变量来调用所指向的函数了。
在C系列语言中,任何一个变量,总是要先申明,之后才能使用的。那么,函数指针变量也应该要先申明吧?那又是如何来申明呢?以上面的例子为例,我来申明一个可以指向MyFun函数的函数指针变量FunP.下面就是申明FunP变量的方法:
void (*FunP)(int) ; //也可写成void (*FunP)(int x);
你看,整个函数指针变量的申明格式如同函数MyFun的申明处一样,只不过——我们把MyFun改成(*FunP)而已,这样就有了一个能指向MyFun函数的指针FunP了。(当然,这个FunP指针变量也可以指向所有其它具有相同参数及返回值的函数了。)
三 通过函数指针变量调用函数
有了FunP指针变量后,我们就可以对它赋值指向MyFun,然后通过FunP来调用MyFun函数了。看我如何通过FunP指针变量来调用MyFun函数的:
//自行包含头文件 int main(int argc, char* argv[]) void MyFun(int x) //这里定义一个MyFun函数 |
请看黑体字部分的代码及注释。
运行看看。嗯,不错,程序运行得很好。
哦,我的感觉是:MyFun与FunP的类型关系类似于int 与int *的关系。函数MyFun好像是一个如int的变量(或常量),而FunP则像一个如int *一样的指针变量。
int i,*pi;
pi=&i; //与FunP=&MyFun比较。
(你的感觉呢?)
呵呵,其实不然——