C_C++指针指针应用详解
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:
int p; //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
int p[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 是一个由指向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,说明该被指向的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.
int p(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 (*a[10])(int);//一个有10个指针的数组，该指针指向一个函数，该函数有一个整型参数并返回一个整型数(An array of ten pointers to functions that take an integer argument and return an integer).
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];
a. 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？
b. 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。
c. 指针的值 ----或者叫指针所指向的内存区的地址
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？指针指向
的类型是什么？该指针指向了內存區中的哪里？（重点注意）
d. 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：
char a[20];
int *ptr=(int *)a; //强制类型转换并不会改变a 的类型, 只改变ptr由它的值开始的所指向的
//内存区的的长度(sizeof(int)).
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1*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：
int array[20]={0};
int *ptr=array;
for(i=0;i<20;i++)
{
(*ptr)++; //指针所指向的元素的值+1
ptr++; //指针指向下一个元素
}
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：
char a[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:
#include<stdio.h>
int main()
{
char a[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。
指针和指针相减：
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(指针的值)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：
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p所指向的东西即变量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，结果是一个int 类型的变量。
[4]、指针表达式
一个表达式的结果如果是一个指针，那么这个表达式就叫指针表式。
下面是一些指针表达式的例子：
例七：
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。
例八：
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。
[5]、数组和指针的关系
数组的数组名其实可以看作一个指针。看下例：
例九：
int array[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},value;
value=array[0]; //也可写成：value=*array;
value=array[3]; //也可写成：value=*(array+3);
value=array[4]; //也可写成：value=*(array+4);
上例中，一般而言数组名array代表数组本身，类型是int[10]，但如
果把array看做指针的话，它指向数组的第0个单元，类型是int*，
所指向的类型是数组单元的类型即int。因此*array 等于0 就一点也不
奇怪了。同理，array+3 是一个指向数组第3 个单元的指针，所以
*(array+3)等于3。其它依此类推。
例十：
char *str[3]={
"Hello,thisisasample",
"Hi,goodmorning.",
"Helloworld"
};
char s[80]；
strcpy(s,str[0]); //也可写成strcpy(s,*str);
strcpy(s,str[1]); //也可写成strcpy(s,*(str+1));
strcpy(s,str[2]); //也可写成strcpy(s,*(str+2));
上例中， str 是一个三单元的指针数组，该数组的每个单元都是一个指针，
这些指针各指向一个字符串。把指针数组名str当作一个指针的话，它
指向数组的第0 号单元，它的类型是char **，它指向的类型是char *。
*str 也是一个指针，它的类型是char *，它所指向的类型是char，它
指向的地址是字符串"Hello,thisisasample!"的第一个字符的地址，即
'H'的地址。注意:字符串相当于是一个数组,在内存中以数组的形式储
存,只不过字符串是一个数组常量,内容不可改变,且只能是右值.如果
看成指针的话,他即是常量指针,也是指针常量.
str+1 也是一个指针，它指向数组的第1 号单元，它的类型是char**，
它指向的类型是char*。
*(str+1)也是一个指针，它的类型是char*，它所指向的类型是char，
它指向"Hi,goodmorning."的第一个字符'H'.
下面总结一下数组的数组名(数组中储存的也是数组)的问题:
声明了一个数组 TYPE array[n] ，则数组名称array 就有了两重含义：
第一，它代表整个数组，它的类型是TYPE[n]；第二，它是一个常量
指针，该指针的类型是TYPE*，该指针指向的类型是TYPE，也就是数组
单元的类型，该指针指向的内存区就是数组第0 号单元，该指针自己占
有单独的内存区，注意它和数组第0 号单元占据的内存区是不同的。该
指针的值是不能修改的，即类似array++的表达式是错误的。
在不同的表达式中数组名array 可以扮演不同的角色:
(i)在表达式 sizeof(array) (等价于sizeof(int[N]))中，数组名array 代表数组本身，故这时sizeof函数测出的是整个数组的大小而不是指针的大小。
(i)在表达式 *array 中，array 扮演的是指针，因此这个表达式的结果就是
数组第0 号单元的大小。 sizeof(*array) 测出的是数组单元的大小。
(i)表达式 array+n（其中n=0，1，2，.....）中，array 扮演的是指
针，故array+n 的结果是一个指针，它的类型是TYPE *，它指向的类型是TYPE，它指向数组第n 号单元。故 sizeof(array+n) 测出的是指针类型的大小。在32 位程序中结果是4.
例十一:
int array[10];// array:指向数组首个单元的指针(数组首个单元的地址)或代表数组本身.
int (*ptr)[10];// ptr:指向整个数组的指针.
ptr=&array;// &array:整个数组的首地址.
上例中ptr 是一个指针，它的类型是int(*)[10]，他指向的类型是
int[10]，我们用整个数组的首地址来初始化它。在语句ptr=&array
中，array代表数组本身。
本节中提到了运算符sizeof()，那么我来问一问， sizeof(指针名称)
测出的是指针自身类型的大小呢还是指针所指向的类型的大小？
答案是前者。例如：
int(*ptr)[10];
则在32 位程序中，有：
sizeof(int(*)[10])==4
sizeof(int[10])==40
sizeof(ptr)==4
实际上， sizeof(对象)测出的都是对象自身的类型的大小，而不是别的
什么类型的大小。
[6]、指针和结构类型的关系
可以声明一个指向结构类型对象的指针。
例十二：
struct MyStruct
{
int a;
int b;
int c;
};
struct MyStruct ss={20,30,40};
//声明了结构对象ss，并把ss 的成员初始化为20，30 和40。
struct MyStruct *ptr=&ss;
//声明了一个指向结构对象ss 的指针。它的类型是
//MyStruct *,它指向的类型是MyStruct。
int *pstr=(int*)&ss;
//声明了一个指向结构对象ss 的指针。但是pstr 和
//ptr所指向的类型是不同的。
请问怎样通过指针ptr 来访问ss 的三个成员变量？
答案：
ptr->a; //指向运算符，或者可以这们(*ptr).a,建议使用前者
ptr->b;
ptr->c;
又请问怎样通过指针pstr 来访问ss 的三个成员变量？
答案：
*pstr； //访问了ss 的成员a。
*(pstr+1); //访问了ss 的成员b。
*(pstr+2) //访问了ss 的成员c。
虽然我在我的MSVC++6.0 上调式过上述代码，但是要知道，这样使
用pstr 来访问结构成员是不正规的，为了说明为什么不正规，让我们
看看怎样通过指针来访问数组的各个单元: (将结构体换成数组)
例十三：
int array[3]={35,56,37};
int *pa=array;
通过指针pa 访问数组array 的三个单元的方法是：
*pa; //访问了第0 号单元
*(pa+1); //访问了第1 号单元
*(pa+2); //访问了第2 号单元
从格式上看倒是与通过指针访问结构成员的不正规方法的格式一
样。
所有的C/C++编译器在排列数组的单元时，总是把各个数组单元存
放在连续的存储区里，单元和单元之间没有空隙。但在存放结构对象的
各个成员时，在某种编译环境下，可能会需要字对齐或双字对齐或者是
别的什么对齐，需要在相邻两个成员之间加若干个"填充字节"，这就导
致各个成员之间可能会有若干个字节的空隙。
所以，在例十二中，即使*pstr 访问到了结构对象ss 的第一个成
员变量a，也不能保证*(pstr+1)就一定能访问到结构成员b。因为成员
a 和成员b 之间可能会有若干填充字节，说不定*(pstr+1)就正好访问
到了这些填充字节呢。这也证明了指针的灵活性。要是你的目的就是想
看看各个结构成员之间到底有没有填充字节，嘿，这倒是个不错的方法。
不过指针访问结构成员的正确方法应该是象例十二中使用指针ptr 的
方法。
[7]、指针和函数的关系
可以把一个指针声明成为一个指向函数的指针。
int fun1(char *,int);
int (*pfun1)(char *,int);
pfun1=fun1;
int a=(*pfun1)("abcdefg",7); //通过函数指针调用函数。
可以把指针作为函数的形参。在函数调用语句中，可以用指针表达式来
作为实参。
例十四：
int fun(char *);
int a;
char str[]="abcdefghijklmn";
a=fun(str);
int fun(char *s)
{
int num=0;
for(int i=0;;)
{
num+=*s;s++;
}
return num;
}
这个例子中的函数fun 统计一个字符串中各个字符的ASCII 码值之
和。前面说了，数组的名字也是一个指针。在函数调用中，当把str
作为实参传递给形参s 后，实际是把str 的值传递给了s，s 所指向的
地址就和str 所指向的地址一致，但是str 和s 各自占用各自的存储空
间。在函数体内对s 进行自加1 运算，并不意味着同时对str 进行了自
加1 运算。
[8]、指针类型转换
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。
例十五：
float f=12.3;
float *fptr=&f;
int *p;
在上面的例子中，假如我们想让指针p 指向实数f，应该怎么办？
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。（切记）
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，必须保证类型一致，否则需要强制转换.
例十六：
void fun(char*);
int a=125,b;
fun((char*)&a);
void fun(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; //无符号整数a的值用来表示一个地址.
ptr=20345686; //我们的目的是要使指针ptr 指向地址20345686
ptr=a; //我们的目的是要使指针ptr 指向地址20345686
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：
unsigned int a;
TYPE *ptr; //TYPE 是int，char 或结构类型等等类型。
a=N //N 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。
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：
例十七：
int a=123,b;
int *ptr=&a; //ptr的值是a的地址,即ptr指向a的地址.
char *str;
b=(int)ptr; //把指针ptr的值当作一个整数取出来赋给整数b。
str=(char*)b; //把这个整型值当作一个地址赋给char*型指针str。
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。
[9]、指针的安全问题
看下面的例子：
例十八：
char s='a';
int *ptr;
ptr=(int *)&s;
*ptr=1298;
指针ptr 是一个int *类型的指针，它指向的类型是int。它指向
的地址就是s 的首地址。在32 位程序中，s 占一个字节，int 类型占四
个字节。最后一条语句不但改变了s 所占的一个字节，还把和s 相临的
高地址方向的三个字节也改变了。这三个字节是干什么的？只有编译程
序知道，而写程序的人是不太可能知道的。也许这三个字节里存储了非
常重要的数据，也许这三个字节里正好是程序的一条代码，而由于你对
指针的马虎应用，这三个字节的值被改变了！这会造成崩溃性的错误。
让我们再来看一例：
例十九：
char a;
int *ptr=&a;
ptr++;
*ptr=115;
该例子完全可以通过编译，并能执行。但是看到没有？第3句对指
针ptr 进行自加1 运算后，ptr 指向了和整形变量a 相邻的高地址方向
的一块存储区。这块存储区里是什么？我们不知道。有可能它是一个非
常重要的数据，甚至可能是一条代码。而第4句竟然往这片存储区里写
入一个数据！这是严重的错误。所以在使用指针时，程序员心里必须非
常清楚：我的指针究竟指向了哪里。在用指针访问数组的时候，也要注
意不要超出数组的低端和高端界限，否则也会造成类似的错误。
在指针的强制类型转换：ptr1=(TYPE *)ptr2 中，如果sizeof(ptr2
的类型)大于sizeof(ptr1 的类型)，那么在使用指针ptr1 来访问ptr2
所指向的存储区时是安全的。如果sizeof(ptr2 的类型) 小于
sizeof(ptr1 的类型)，那么在使用指针ptr1 来访问ptr2 所指向的存
储区时是不安全的。至于为什么，读者结合例十八来想一想，应该会明
白的。
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C++是一种静态类型的语言,类型安全在C++中举足轻重.在C语言中,你可以用void*来指向一切;但在C++中,void*并不能指向一切,
事实上,在C++中,想找到一个通用的指针,特别是通用的函数指针简直是一个"不可能任务".就算能,也失去了类型安全的意义了.类型
安全往往能帮我们找出程序中潜在的一些BUG.
1、数据指针:
下面我们来探讨一下,C++中如何存储各种类型数据的指针. 数据指针分为两种:常规数据指针和成员数据指针.
1.1 [常规数据指针]
这个不用说明了,和C语言一样,定义、赋值是很简单明了的.常见的有:int*, double*等等.
如:
int value = 123;
int * pn = &value;
1.2 [成员数据指针]
有如下的结构:
struct MyStruct
{
int key;
int value;
};
现在有一个结构对象:
MyStruct me;
MyStruct* pMe = &me;
我们需要 value 成员的地址,我们可以:
int * pValue = &me.value;//或int * pValue = &pMe->value;
当然了,这个指针仍然是属于第一种范筹----常规数据指针.
好了,我们现在需要一种指针,它指向MyStruct中的任一数据成员,那么它应该是这样的子:
int MyStruct::* pMV = &MyStruct::value;//或int MyStruct::* pMK = &MyStruct::key;
这种指针的用途是用于取得结构成员在结构内的地址.我们可以通过该指针来访问成员数据:
int value = pMe->*pMV; // 取得pMe的value成员数据.
int key = me.*pMK; // 取得me的key成员数据.
那么,在什么场合下会使用到成员数据指针呢?
确实,成员指针本来就不是一种很常用的指针.不过,在某些时候还是很有用处的.我们先来看看下面的一个函数:
int sum(MyStruct* objs, int MyStruct::* pm, int count)
{
int result = 0;
for(int i = 0; i < count; ++i)
result += objs[i].*pm;
return result;
}
这个函数的功能是什么,你能看明白吗?它的功能就是,给定count个MyStruct结构的指针,计算出给定成员数据的总和.
有点拗口对吧?看看下面的程序,你也许就明白了:
MyStruct me[10] =
{
{1,2},{3,4},{5,6},{7,8},{9,10},{11,12},{13,14},{15,16},{17,18},{19,20}
};
int sum_value = sum(me, &MyStruct::value, 10);
//计算10个MyStruct结构的value成员的总和: sum_value值为110 (2+4+6+8+...+20)
int sum_key = sum(me, &MyStruct::key, 10);
//计算10个MyStruct结构的key成员的总和: sum_key值为100 (1+3+5+7+...+19)
也许,你觉得用常规指针也可以做到,而且更易懂.Ok,没问题:
int sum(MyStruct* objs, int count)
{
int result = 0;
for(int i = 0; i < count; ++i)
result += objs[i].value;
return result;
}
你是想这么做吗?但这么做,你只能计算value,如果要算key的话,你要多写一个函数.有多少个成员需要计算的话,
你就要写多少个函数,多麻烦啊.
2、参数传递的问题:
可以相当于隐式的返回值,可以返回更多的值:
#include "iostream.h"
void example(int *a1,int &b1,int c1)
{
*a1*=3;
++b1;
++c1;
}
void main()
{
int *a;
int b,c;
*a=6;
b=7;c=10;
example(a,b,c);
cout <<"*a="<<*a<
cout <<"b="<
cout <<"c="<
}
输出:*a=18
b=8
c=10
注意到没有,*a和b的值都改变了,而c没有变.这是由于a1是指向*a(=6)的指针,也即与a是指向同一个地址,
所以当a1指向的值改变了,*a的值也就改变了.在函数中的参数使用了引用(int &b1),b1是b的别名,也可以
把它当作特殊的指针来理解,所以b的值会改变.函数中的参数int c1只是在函数中起作用,当函数结束时候
便消失了,所以在main()中不起作用.
3、全局变量和局部变量的问题:
#include "iostream.h"
int a=5;
int *example1(int b)
{
a+=b;
return &a;
}
int *example2(int b)
{
int c=5;
b+=c;
return &b;
}
void main()
{
int *a1=example1(10);
int *b1=example2(10);
cout <<"a1="<<*a1<
cout <<"b1="<<*b1<
}
输出结果:
a1=15
b1=4135
*b1怎么会是4135,而不是15呢?
由于a是全局变量,存放在全局变量的内存区,它一直是存在的;而局部变量则是存在于函数的栈区,当函数
example2()调用结束后便消失,使b指向了一个不确定的区域,产生指针悬挂.
4、内存问题:
使用指针过程中应该给变量一个适当的空间,以免产生不可见的错误.请看以下代码:
#include "iostream.h"
void main()
{
char *a1;
char *a2;
cin >>a1;
cin >>a2;
cout <<"a1="<
cout <<"a2="<
}
输入:abc
123
输出:
a1=123
a2=
Null pointer assignment
指针指向了"空".解决办法就是分配适当的内存给这两个字符串.修正后的代码如下:
#include "iostream.h"
void main()
{
char *a1;
char *a2;
a1=new char [10];
a2=new char [10];
cin >>a1;
cin >>a2;
cout <<"a1="<
cout <<"a2="<
delete(a1);别忘了释放内存空间
delete(a2);
}
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C语言所有复杂的指针声明,都是由各种声明嵌套构成的.如何解读复杂指针声明呢?右左法则是一个既著名又常用的方法.不过,右左法则其实并不是C标准里面的内容,它是从C标准的声明规定中归纳出来的方法.C标准的声明规则,是用来解决如何创建声明的,而右左法则是用来解决如何辩识一个声明的,两者可以说是相反的.右左法则的英文原文是这样说的: The right-left rule: Start reading the declaration from the innermost parentheses, go right, and then go left. When you encounter parentheses, the direction should be reversed. Once everything in the parentheses has been parsed, jump out of it. Continue till the whole declaration has been parsed.
这段英文的翻译如下:
右左法则:首先从最里面的圆括号看起,然后往右看,再往左看.每当遇到圆括号时,就应该掉转阅读方向.一旦解析完圆括号里面所有的东西,就跳出圆括号.重复这个过程直到整个声明解析完毕.
笔者要对这个法则进行一个小小的修正,应该是从未定义的标识符开始阅读,而不是从括号读起,之所以是未定义的标识符,是因为一个声明里面可能有多个标识符,但未定义的标识符只会有一个.
现在通过一些例子来讨论右左法则的应用,先从最简单的开始,逐步加深:
int (*func)(int *p);
首先找到那个未定义的标识符,就是func,它的外面有一对圆括号,而且左边是一个*号,这说明func是一个指针,然后跳出这个圆括号,先看右边,也是一个圆括号,这说明(*func)是一个函数,而func是一个指向这类函数的指针,就是一个函数指针,这类函数具有int*类型的形参,返回值类型是int.
int (*func)(int *p, int (*f)(int*));
func被一对括号包含,且左边有一个*号,说明func是一个指针,跳出括号,右边也有个括号,那么func是一个指向函数的指针,这类函数具有int *和int (*)(int*)这样的形参,返回值为int类型.再来看一看func的形参int (*f)(int*),类似前面的解释,f也是一个函数指针,指向的函数具有int*类型的形参,返回值为int.
int (*func[5])(int *p);
func右边是一个[]运算符,说明func是一个具有5个元素的数组,func的左边有一个*,说明func的元素是指针,要注意这里的*不是修饰func的,而是修饰func[5]的,原因是[]运算符优先级比*高,func先跟[]结合,因此*修饰的是func[5].跳出这个括号,看右边,也是一对圆括号,说明func数组的元素是函数类型的指针,它所指向的函数具有int*类型的形参,返回值类型为int.
int (*(*func)[5])(int *p);
func被一个圆括号包含,左边又有一个*,那么func是一个指针,跳出括号,右边是一个[]运算符号,说明func是一个指向数组的指针,现在往左看,左边有一个*号,说明这个数组的元素是指针,再跳出括号,右边又有一个括号,说明这个数组的元素是指向函数的指针.总结一下,就是:func是一个指向数组的指针,这个数组的元素是函数指针,这些指针指向具有int*形参,返回值为int类型的函数.
int (*(*func)(int *p))[5];
func是一个函数指针,这类函数具有int*类型的形参,返回值是指向数组的指针,所指向的数组的元素是具有5个int元素的数组.
要注意有些复杂指针声明是非法的,例如:
int func(void)[5];
func是一个返回值为具有5个int元素的数组的函数.但C语言的函数返回值不能为数组,这是因为如果允许函数返回值为数组,那么接收这个数组的内容的东西,也必须是一个数组,但C语言的数组名是一个右值,它不能作为左值来接收另一个数组,因此函数返回值不能为数组.
int func[5](void);
func是一个具有5个元素的数组,这个数组的元素都是函数.这也是非法的,因为数组的元素除了类型必须一样外,每个元素所占用的内存空间也必须相同,显然函数是无法达到这个要求的,即使函数的类型一样,但函数所占用的空间通常是不相同的.
作为练习,下面列几个复杂指针声明给读者自己来解析,答案放在第十章里.
int (*(*func)[5][6])[7][8];
int (*(*(*func)(int *))[5])(int *);
int (*(*func[7][8][9])(int*))[5];
实际当中,需要声明一个复杂指针时,如果把整个声明写成上面所示的形式,对程序可读性是一大损害.应该用typedef来对声明逐层分解,增强可读性,例如对于声明:
int (*(*func)(int *p))[5];
可以这样分解:
typedef int (*PARA)[5];
typedef PARA (*func)(int *);
这样就容易看得多了.
