指针的一些问题

1、c++/c语言中不少地方，数组和指针可以相互替换使用，容易让人产生一种错觉，指针和数组是等价的。

数组要么在静态存储区域创建，如全局数组；要么在栈上创建如函数内的数组。数组的名称对应着（而不是指向）一块内存，它的地址和容量在其生命周期内保持不变，数组的内容可变。

指针可以指向任意类型的内存块，它的特征是可变的，所以常常用指针来操作动态内存，指针比数组灵活，当时容易出错。

char a[] = "hello";
a[0] = 'x';
cout<<a<<endl;
char *p = "world";  //这里的p指向的是常量字符串
p[0] = 'x';  //编译器不能发现该错误
cout<<p;

如上边一段代码，a是容量为6的字符数组，a中的内容是可以改变的，如a[0]='x'。指针p指向的是一个常量字符串“world”(位于静态存储区)，常量字符串的内容是不能够被修改的。但是从语法的角度看，编译器并不知道p[0]='x'有什么问题，但是该语句在企图执行时，就会出错。

char a[] = "hello";
char *p = "world"; 
cout<<sizeof(a)<<endl;             //6
cout<<sizeof(p)<<endl;             //4
cout<<sizeof(char *)<<endl;     // 4
cout<<sizeof(void *)<<endl;      //4
cout<<sizeof(int *)<<endl;        //4  
cout<<sizeof(short *)<<endl;    //4

 

另外指针和数组的容量计算也是有区别的。以上一段代码为例，sizeof(a)的值为6,但是sizeof(p)的值为4，这是因为sizeof（a）可以计算出数组的字节数，但是sizeof(p)得到的是一个指针变量的字节数，相当于sizeof(char *),而不是p所指向的内存容量。c++、c语言是没有办法知道指针所指向的内存容量，除非在申请内存时记住。

 

void test(char p[100])
{
    cout<<sizeof(p)<<endl;//4
}

 

注意：当数组作为函数的参数进行传递时，该数组自动退化为同类型的指针。如上边的代码，sizeof（p）的大小为4。

2、指针参数传递内存

void GetMemory(char *p)
{
    p = (char *)malloc(100);
}

int main()
{
      char *str = NULL;
      GetMemory(str);
      strcpy(str,"hello");
      printf("%s",str);   //运行出错
      free(str);
}

这段代码运行出错，原因出自函数Getmemory中。编译器总是要为函数的每个参数制作临时副本，指针参数p的副本是_p，编译器使_p=p。如果函数体内的程序修改了_p的内容，就导致了参数p的内容作相应的修改。这就是指针可以用作输出参数的原因。但是在本例中，_p申请了新的内存，只是把_p所指向的内存地址改变了，但是p丝毫未变。所以函数GetMemory并不能输出任何东西，每次执行一次GetMemory就会泄露一块内存。因为没有执行free释放内存。

void GetMemory2(char **p,int num)
{
    *p = (char *)malloc(num);
}

如果一定要使用指针参数去申请内存，那么可以使用指向指针的指针，如上边的代码。当然也可以使用函数返回值来传递动态内存，如：

char *GetMemory3(int num)
{
    char *p = (char *)malloc(num);
    return p;  
}

但是值得注意的是，我们这里使用返回值返回的是动态分配的堆内存，不是栈内存，如果不小心返回的是栈内存，就会出错，因为在函数结束时，栈内存自动消亡了。

char *GetMemory4()
{
    char p[] ="hello world!"
    return p;   //编译器会发出警告  
}

对上边的程序稍作修改

char *GetMemory5()
{
    char *p ="hello world!"
    return p;   
}

这时候p指向的是字符串常量，位于静态存储区，生命周期恒定不变，那么此时返回的是一个只读的内存块。

 

3、结构体的存储分配

struct Align1
{
       int a;
       char b;
       char c;
};
struct Align2
{
       char b;
       int a;
       char c;
};

如上边所示两个结构体的数据元素一样，但是位置顺序不同，那么他们占用的内存大小不同。在32位机器中整型4个字节，并且他的起始存储位置必须能够被4整除。所以以上两个结构体在内存中分配如图所示

编译器按照成员列表的顺序一个接着一个的给每个成员分配内存。只有当成员之间满足正确的对齐要求时，成员之间才会出现用于填充的额外内存空间。有些时候，我们有充分的理由决定不对数据结构成员进行重排，减少因边界对齐带来的空间损失。例如，我们可能想把相关的结构成员存储到一起，提高程序的可维护性和可读性。但是，如果不存在这样的理由，结构成员应该根据他们的边界进行重排，减少因为边界对齐而造成的内存损失。当程序创建几百个甚至上千个结构时，减少内存浪费的要求就比程序的可读性更为紧迫了。在这种情况下，在声明中增加注释可以弥补可读性方面的损失。

运行结果：