C语言精要总结-指针系列（二）

 

此文为指针系列第二篇：

C语言精要总结-指针系列（一）

C语言精要总结-指针系列（二）

指针运算

前面提到过指针的解引用运算，除此之外，指针还能进行部分算数运算、关系运算

指针能进行的有意义的算术运算包括加减法运算，但不包括乘除运算。并且运算存在诸多限制。

加法运算

指针加法运算只适合指针与整数，不能用在指针与指针。

指针加上或者减去一个整数n，是存储的地址值加上或者减去n*指针指向类型的空间大小。也就是

结果指针 = 指针 ±  n * 指针指向类型空间大小。

例如int类型的整数指针+1，运算结果依然是一个整型指针，其存储的地址值为原指针值+1*4，这是因为整型变量占用4个字节的空间。这个计算结果，恰好在当前指针指向基础上，向下偏移指向下一个相同类型的空间。如下图

 

指针与整数的加减法一般用在迭代连续的内存空间-数组，如果运算得到的指针指向第一个元素之前或者最后一个元素之后，可能会产生非法读写内存中断，就像引用一个未初始化的指针一样不可预知。

指针除了可以与整数做加减运算，连个指针之间还可以做减法运算（不能做加法运算）且必须是同类型的指针。运算结果为两个指针指向地址之间，可以存放多少此类型的变量数（或其相反数），类型为ptrdiif_t类型（一种有符号整数类型）。

int * p1 = (int *) 0x100;
int * p2 = (int *) 0x10c;
printf("p2-p1 : %d\n",p1 - p2); // -3

如上程序将输出-3，也如上图所示，这3个空间存放着 10、80、6三个整型变量。

指针与指针相减，一般也用在连续地址空间-数组中。此时两个指针相减跟下标索引相减是等价的。

int arr[5] ;
printf("%d\n",&arr[4] - &arr[0] == 4 - 0); // 1

常量指针与指针常量

常量指针表示通过此指针，不能修改其指向的内存区域的内容，指针本身的值是可以修改为指向另一个变量，虽然可以修改指向另一个变量，但是依然不允许修改指向变量里的内容。常量指针一般用在函数一些函数参数中，以只读的方式传递函数参数。这里说明一点C语言除了宏定义常量和枚举之外，是不能定义普通常量的，只可用const定义只读变量，而常量指针指向的是就是一个只读变量。只读变量是不能修改的变量。

const int readOnlyVar = 10;
int * pROVar = (int *) & readOnlyVar;
* pROVar = 11;
printf("%d\n",readOnlyVar);

而指针常量表示指针本身的内容不可变（指向不可变），因此，定义指针常量时必须同时初始化一个地址值。

定义指针常量和定义常量指针的方式区别在于const关键字的位置

int const * p1 ;
const int * p2 ;
int * const p3 = NULL;
const int * const p4 = NULL;

以*号为界限，看cosnt修饰的是谁，如果修饰的是类型关键字，表示指向常量类型——常量指针，如果修饰的是指针标识符，表示指针常量。显然p1、p2是常量指针，p3是指针常量，p4既是常量指针，又是指针常量。

指针数组

指针数组指元素由指针组成的数组，一般用在存储字符串组，例如下面的程序

char * options[5] = {
    "--list",
    "--prefix",
    "--with"
};
for (i = 0 ; i < 5 ;i ++)
{
    if (NULL != options[i]){
        printf("%s\n",options[i]);
    }
}

此时指针数组前三个成员指向静态区的三个字符串常量，而后两个指针被默认初始化为0（NULL）

C语言中出现的字符串字面量，实际是存储在静态数据区的字符串常量。当一个字符串出现在C语言表达式中，其实际值是一个指针常量。如下面声明一个指针常量的代码

char * str = "hello";

可以用另一段代码来描述，即先在某处为字符串分配空间，记录指向第一个字符的一个指针常量，并将字符拷贝进去。代码如下

char * const strBuff = (char * ) malloc (6);
strcpy(strBuff,"hello");
char * str = strBuff;
free(strBuff);

既然明确字符串常量在代码中实际是一个指针常量，因此其也可以参与运算。代码如下

printf("%c\n",* "hello");   //  h
printf("%s\n", "hello" + 1);//  ello

常量指针“hello”+1后得到一个新的指针，按指针运算的规则将指向下一个e，所以以字符串形式输出ello

除此之外指针输在还用在处理许多多维数组的地方，这在后续的章节中会提到。

常量指针数组与指针常量数组

常量指针数组表示元素都指向常量的数组。定义方式如下

const char * options[5] = {
    "--list",
    "--prefix",
    "--with"
};

当然，这里的例子，const加与不加没太大区别，因为即便不加const关键字，options中的每一个元素依然是指向一个字符串常量，是不能修改的。例如要将“--list”中的第2个‘-’换成'+'号，下面的代码是行不通的，方法只有让指针指向一个全新的字符串常量（因为是常量指针，所以指针本身的内容可以修改）

* (options[0] + 1) = '+';

加上const的好处是，让编译器或者IDE工具在运行之前便告知你此类代码存在的问题。关于字符串常量，下面的异常代码可能更易懂一些

char * str = "hello";
*(str + 3) = 'w';

指针常量数组表示每个指针元素都是不可修改的（指向固定了），但是其指向内容，视情况是可以修改的。

char * const options[5] = {
    "--list",
    "--prefix",
    "--with"
};

当然，因为字符串常量的缘故，上面的代码定义了一个指针元素、指针元素指向区域内都不可变的指针数组。例如，像下面的代码都是非法的

options[0] = tmpStr; // 修改指针指向新的字符串常量
*(options[0]) = '+'; // 修改第一个元素指向区域的内容

下一系列将用一两个复杂的案例详细讲解指针与数组的关系。