第一篇:C语言指针的理解
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 是一个由返回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 *(*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];1.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?
2.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。
3.指针的值----或者叫指针所指向的内存区或地址
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si zeof(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 的类型是什么?该指针指向了哪里?(重点注意)4 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 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)++;ptr++; } 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
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。指针和指针进行加减:
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:
intarray[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” };chars[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。
在表达式sizeof(array)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。
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 号单元的值。sizeof(*array)测出的是数组单元的大小。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];int(*ptr)[10];ptr=&array;:
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。
本节中提到了函数sizeof(),那么我来问一问,sizeof(指针名称)测出的究竟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 //它被指向的类型ptr 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 *);inta;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;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;char *str;b=(int)ptr;//把指针ptr 的值当作一个整数取出来。
str=(char*)b;//把这个整数的值当作一个地址赋给指针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
白的。
第二篇:如何透彻理解C语言中指针的概念
如何透彻理解C语言中指针的概念
强大的指针功能是C语言区别于众多高级语言的一个重要特征。C语言指针的功能强大,使用灵活多变,可以有效地表示复杂的数据结构、动态分配内存、高效地使用数组和字符串、使得调用函数时得到多个返回值。而它的应用远不限于此。初学者对于指针的概念总是感到无所适从,有时觉得“自己懂了,为什么编译器就是不懂呢”,常有茫然和无助的感觉。
学好指针的关键在于深入了解内存地址的空间可以理解为一个一维线性空间,内存的编址和寻址方法,以及指针在使用上的一些规定。事实上,指针就是方便我们对内存地址直接进行操作的,是为程序员服务的,我们只要抓住指针想要帮助我们解决什么问题这个核心,就可以轻松地理解它的工作原理。
什么是指针,指针有什么作用
指针就是指向一个特定内存地址的一个变量。简化了的内存空间模型是按照从0到某一个数(比如1048575=1M-1)的一维线性空间,其中的每一个数对应一个存储单元,即1个字节。指针有两个属性:指向性和偏移性。指向性指的是指针一定要有一个确定的指向,偏移性则是体现指针重要应用的方面,即指针可以按程序员的要求向前或向后偏移。
指针的应用往往与数组联系在一起,为了方便说明问题,不妨从数组开始解释指针的偏移。数组就是许多的变量,它的一个重要特征就是在内存空间中连续地存放,而且是按下标顺序存放。比如我们定义一个有100个变量的一维整型数组,它一定从内存的某一个存储单元开始按数组下标顺序存放,连续占用100*4=400字节。当我们定义一个数组时,系统就会自动为它分配一个指针,这个指针指向数组的首地址。(在本文剩余部分的论述中,不加区分地使用“指向数组的首地址”与“指向数组的第一个元素”这两种说法,事实上这两种说法也是一致的。)
为了让系统了解每一次指针偏移的单位,也为了方便程序员进行指针偏移(让程序员记住一个整形变量占用4字节,一个字符型变量占用1字节„„等等是很麻烦的),不用每次去计算要偏移多少个字节,C语言引入了指针的基类型的概念。基类型的作用就是让系统了解某个指针每次偏移的字节数。比如,对于一个字符型指针,它每次偏移(比如ptr=ptr+1)所起到的作用就是让指针偏移1字节;而对于一个整型指针,它每次偏移就应该是4字节。这样操作数组时就带来了方便。比如对于一个指向某个整型数组起始存储单元(称为首地址)的指针ptr,ptr=ptr+1就表示将该指针指向这个数组的下一个元素的存储单元,即向后移动4字节,而不仅仅是移动一个存储单元(即移动1字节)。
&()、*()、和[ ]运算符的意义
在本文中,将&()、*()和[ ]都看成是运算符。这样可以方便理解这三个概念。简单地说,&()将某个标识符(比如变量)转化为其在内存空间中的地址,而*()是产生一个对应于某个地址的标识符,[ ]就更复杂一点,ptr[i]表示将ptr这个指针虚拟地按其基类型进行i个单位的后移,再进行*(ptr)运算。但这是一个虚拟的后移,即ptr[i]并不改变ptr的指向,只是将其后移i个单位并取*()运算的结果算出来了而已。要改变指针的指向,我们只能通过类似于ptr=ptr+i这样的语句来实现。
实际中,我们往往不愿意经常改变指针的指向,因为指针的移动虽然是自由的,但移动后往往会“移不回来”,因为我们可能无法清楚地确定指针的偏移量。后面我们将看到,对于用指针来表示的数组,其元素的引用和赋值是完全可以不用改变指向这个数组的首地址的指针指向的,而一旦要改变这个指针的指向,问题就会变得复杂一些,我们在后面有一个关于程序的命令行参数处理例子专门介绍这个问题。
指针类型和系统自动分配的指针
指针可以指向几乎所有我们感兴趣的程序设计要素:函数、数组、结构体、链表节点等等。其中不同函数间往往并不存在严格的线性关系。链表节点可以根据算法需要在逻辑上(或物理上)不按线性连续存储。但数组、结构体的共同特征就是它们在物理上都是线性连续存储的。只要指针指向了它们的首地址,就可以通过简单的偏移来访问各个它们的元素。指针的偏移性在这两种数据结构中发挥着至关重要的作用。这时,我们再回想基类型的定义目的,就会有更深层次的认识了。对于一个数组或结构体,它的基类型长度应当是其元素的长度(这里的长度即指在内存空间中占用的字节数),而不再限于定义为某种简单数据类型的长度。
在我们定义数组和函数时,系统都会为其自动分配一个指向其首地址的指针。其中,指针在数组中的应用是最频繁的,也是最基础的。对于一个数组,其名称就是一个指针变量,亦即假如我们定义“int a[10];”的同时就定义了“int *a=a;”(这只是为了说明问题,这样的语句显然是不合法的)。
数组应用中典型的二级指针
设定一个指向指针的指针,即设定一个二级指针。一般认为,指针不宜超过二级,否则会大大增加逻辑错误出现的可能性。因此,下面详细解释数组二级指针的实现方法及原理。在此基础上理解指针的其它相关概念是非常简单的。
刚才一直提及指针的基类型,以及对它的正确理解方法。请在阅读下面论述的过程中不断地考虑“我们所提到的每个指针的基类型是什么”这个问题。
首先我们先要对二维数组进行重新定义,即将一个M*N的二维数组定义为有M个元素的一维数组,它的每个元素都是一个具有N个元素的一维数组。这种理解方式对于以前学习过Basic、Pascal等语言的程序员来说比较难以接受,因为它们更容易直观地将其理解为一张二维表。事实上,二维数组在内存中的线性存储是这样实现的:把每一行看作它的一个元素,然后按照一维数组的按下标顺序排列的原则以每一行为单位进行排列。而对于每一行,也还是按照一维数组按下标顺序排列的原则进行排列。也就是说,我们可以按行优先的方式将数组的数字逐个“填入”内存空间。或者也可以说,多维数组在内存中的排列方式是递归定义的。
既然如此,当我们定义 “int a[10][10];”的时候,a是什么样的指针呢?是的,a就是一个二级指针。它的基类型是有10个元素的一维数组,不再是整型变量了。它所指向的是一维数组指针(第一行的数组指针)。当我们执行a=a+1的时候,a将指向二维数组第二行的数组指针,而不是第一行的第二个元素,因为基类型的长度决定了a+1跨越了一整行。
因此,我们要得到数组a的(i,j)位置上的元素的值,应该按照下面的步骤来进行:
1、a+i,这表示将a指针移到第i行的首地址。
2、*(a+i),这表示将第i行的首地址转化为第i行的标识符,前面已经述及,*()运算符的作用就是将地址转化为标识符。但*(a+i)不是第i行的第一个元素而是一个指针,这个指针的基类型已经变成了整型变量,不再是有10个元素的一维数组了。或许你要说,第i行的首地址不就是第i行第一个元素的地址吗?那么*(a+i)不就是第i行第一个元素的值了?首先,我们可以肯定*(a+i)不是第i行第一个元素的值,但第i行的首地址的确就是第i行第一个元素的地址。前面对*()运算符的说明只是一个表面现象,下面的说法可以辅助你理解*()运算符的真正本质:*()将指针还原为其所指,而不是简单地将地址变成这个地址所存储的值。*()将地址变成这个地址所存储的值这样的说法只对一级指针是正确的。对于二级指针,*()只是将二级指针还原为其所指,即还原为一级指针。物理上“第i行的首地址同时就是第i行第一个元素的地址”这一事实,是容易导致混淆的根本原因。但只我们要从逻辑的角度出发,就可以较为轻松地理解这个问题。
3、*(a+i)+j,这表示将一级指针向后偏移j个单位,要注意*(a+i)这个指针已经是一个以整型变量为基类型的指针了。这时*(a+i)+j是一个偏移后的一级指针,它的值是a[i][j]元素的地址,亦即它所指的就是a[i][j]元素。
4、*(*(a+i)+j),将一级指针还原为其所指,即得到了a[i][j]元素的值。
理解了以上的概念,将会对指针有全新的认识,而对于二级以上的指针和其它类型的指针,原理也都是类似的。对指针的更深入理解只有在编程的实践中得到。从算法设计的角度来看,使用指针对数组进行遍历等操作可降低时间复杂度,因为指针按照基类型偏移1个单位的效率很高。
一维指针数组中的二级指针
透彻地理解下面这段程序对于进一步理解指针的原理是很有裨益的。下面是一个将系统分配的指针(即数组名指针)进行偏移的例子:
main(int argc,char *argv[]){ while(argc>1){ ++argv;printf(“%sn”,*argv);--argc;} }
粗略地看,不难发现这个程序的作用就是将其命令行参数(不包括第一个程序路径及文件名参数)逐个输出。但其中却用到了二级指针,究竟是也不是,我们从细节入手分析。
首先,argv是一个指针数组,它的每个元素所指向的是每个命令行参数字符串的首地址。比如,我们的参数是“abc def”,那么argv[1]和argv[2]所指向的就分别是字符串“abc”和“def”的首地址(注意argv[0]指向的是程序路径及文件名字符串的首地址)。
那么,第四行的++argv是什么意思呢?我们知道,一个数组的名称就是一个指针,在没有被改动的情况下,它指向这个数组的首地址。++argv的作用就是将argv这个指针(数组名)按照其基类型宽度向后移动一个单位,如果原来argv所指向的是argv这个数组的首地址,那么执行以后它将指向其第二个元素(即argv[1])。也就是说,这个程序改动了数组名(本身也就是一个指针)的指向,不断将其后移。
理解到这里,你可能已经初步感到问题并不像看上去那么简单了。下面的一句“printf(“%sn”,*argv)”更是有意义了。你会不会觉得奇怪呢?因为printf(“%s”,ptr)或者puts(ptr)所需要的参数都是指针。既然argv已经是指针,又为什么要在前面再加上一个“*”运算符呢?原因如下:argv确实是指针,但它所指的argv这个数组自己的某一个元素(因为我们已经分析过,argv这个指针是从自己的第一个元素argv[0]的地址开始不断地后移的)。这看起来和一个指向字符串的指针char *ptr=”string content”是类似的。但我们在输出ptr指针所指的字符串时是使用printf(“%s”,ptr)而不是printf(“%s”,*ptr)来输出的。那如果我们的这句话是“printf(“%sn”,argv)”会怎样呢?程序运行后得到的是一堆乱码。那这堆乱码是什么呢?这堆乱码实际上是argv这个在不断向后移动的指针的所指,即argv数组的元素的地址(如&argv[1],&argv[2]等),也即指向某个命令行参数字符串的首地址的指针的地址。如果能理解到这一点,就会知道为什么我们说这个短短的程序中用到了二级指针了。既然argv只是argv这个数组的某个元素的地址,那么加上一个“*”运算符对其进行间接访问,即可得到argv数组的元素的值,这个值是一个指针,它指向某个命令行参数字符串的首地址。因此这个语句的意义也就大白于天下了。事实上,这个语句还可以等价地写为“printf(“%sn”,argv[0])”,因为对于一个指针来说,*(ptr)运算与ptr[0]运算是无条件等价的。不要认为这个语句等价为“printf(“%sn”,argv[i])”(i是循环变量),因为argv这个数组名指针本身已经在后移了,不能用i再次进行后移。
虽然理解起来显得复杂,但程序本身却短小精悍,可以作为处理命令行参数的一般方法来使用。这也从一个侧面证明了指针可以大大简化某些程序设计过程。
由此我们可以总结出,所有指针数组中都包含了二级指针。第一次由指针数组名指向其元素,第二次由其元素再次指向其它的程序设计要素(本例中是字符串的首地址)。
使用字符串常量的一个常见错误分析
这个部分留给具有一定编程经验的读者。如果要使用C语言编写复杂应用程序,下面的知识是必须的。
在指针应用中容易导致错误的一种常见行为就是对字符串常量进行更改。程序员在对字符串常量进行引用、修改时,一定要特别注意C语言对于字符串常量的处理方法。否则,容易导致十分隐蔽的错误。这些错误往往集中在熟悉Pascal等编程语言的程序员身上,并在OOP编程中出现。
当程序中包含了几个字符串常量时,这些常量是在程序入口一次性分配内存的,而不是在每次执行某个函数时开辟一块新的内存区域来存放的。下面用一个具体的错误例子来说明这个问题。
这是一个C++ Builder 6下的例子。某个窗体的代码中包含下面两个事件函数:
void __fastcall TfrmMain::btnSearchClick(TObject *Sender){ nmuMain->InputString = edtKeyword->Text;char* query = new char[ nmuMain->Encode.Length()+ 1 ];strcpy(query, nmuMain->Encode.c_str());HTTPGet(strcat(“http://www.xiexiebang.com&q=”,query));} void __fastcall TfrmMain::nmhMainSuccess(CmdType Cmd){ frmMain->pnlStatus->Caption = “Successfully retrieved data from Google.”;AddResults();}
在btnSearchClick事件中,请注意strcat(str1,str2)这个函数。它的作用是将str2连接到str1的后面。这将导致str1变长。这会导致两种后果:
第一,当用户再次点击btnSearch时,HTTPGet()函数的参数将变成“http://www.xiexiebang.com&q=”和第一次用户提供query,以及第二次用户提供的query。为什么呢?因为字符串常量“http://www.xiexiebang.com&q=”变长了,它已经包含了第一次用户提供的query。
第二,第二个事件函数中的“Successfully retrieved data from Google.”将被替换成用户输入的query。这又是为什么呢?前已述及,两个字符串常量是在程序入口一次性分配内存的。它们是在内存中连续存放的。因此第一个字符串常量变长自然就替换了后面字符串常量。如果没有意识到这一点,很可能导致难以预料的严重系统错误。事实上,C语言对字符串的起始和结束的判定严格遵守下面的简单规律:根据字符串名称(是一个指针)指向的地址来确定字符串的起始,根据“ ”转义符来确定字符串的中止。
为了修正上面的错误,应该避免对字符串常量进行修改。即将第一个事件函数改为:
void __fastcall TfrmMain::btnSearchClick(TObject *Sender){ nmuMain->InputString = edtKeyword->Text;char* query = new char[ nmuMain->Encode.Length()+ 1 ];char searchstr[41];char* original_searchstr = “http://www.xiexiebang.com&q=”;strcpy(searchstr, original_searchstr);strcpy(query, nmuMain->Encode.c_str());HTTPGet(strcat(searchstr,query));}
此外,在OOP编程中,应该注意两个有关字符串的问题。第一,如果采用 char* str = new char[ length ];来分配内存空间,虽然可以实现根据带有变量的表达式length“动态”分配内存空间的效果,比如length=i+j-1;但这种分配也是一次性的,即下一次执行该语句时,不会再次分配新的内存区域。第二,C++ Builder从Pascal的VCL中引入了AnsiString类型,这是一种指针类型。应注意绝大部分C++ Builder的函数中如果要求AnsiString作参数(不论是要求地址还是指针),都应提供字符串名称来作参数。典型的例子包括str.pos(str1),ShowMessage(str),以及上面的例子中出现的几种情况。
最后,所有C++ Builder程序员不应忘记VCL是用Pascal语言编写的。遇到一些难以解决或解释的问题时,不妨从Pascal语言的编程思想入手,一般很快就能想到解决办法(绝大部分Object Pascal函数都有对应的C语言版本)。这种方法对于学过Delphi的程序员来说是特别有用的。
以上只是对指针基本概念的简单论述,旨在让初学者能透彻地理解指针的概念。限于作者水平,不妥之处在所难免,请各位读者不吝赐教。只有学习好指针的相关概念,才能真正发挥C语言的强大功能,编写出质量上乘的系统软件。而对于指针的使用技巧,只能在编程过程中日积月累,经历从量变到质变的过程。
第三篇:C语言指针实习
实习七:指针实习
一、实习目的
姓名:尹思智
学号:2012014413
完成日期:2013年4月
1.由键盘输入10个整数,将它们从小到大排序 2.将10个字符串(设其长度小于30)排序。
3.找出二维数组(设4行5列)中的最大数及其位置。
4.从键盘输入一串字符,从下标为m的字符开始,取出n个字符(m和n从键盘输入),形成一个新字符串 5.实现字符串的拷贝
6.编写一程序,将一个字符串反序存放。
二、实习步骤
1.由键盘输入10个整数,将它们从小到大排序 #include scanf(“%d”,p);for(i=0;i<10;i++)for(p=a;p if(*p>*(p+1)) { t=*p; *p=*(p+1); *(p+1)=t;} for(p=a;p printf(“%d ”,*p);} 2、将10个字符串(设其长度小于30)排序 #include str[i]=cty[i];printf(“输入十个字符串:n”);for(i=0;i<10;i++) gets(cty[i]);for(i=0;i<9;i++){ k=i; for(j=i+1;j<10;j++) if(strcmp(str[k],str[j])>0) k=j; temp=str[k]; str[k]=str[i]; str[i]=temp;} printf(“排序后:n”);for(i=0;i<10;i++) printf(“%sn”,str[i]);} 2.将10个字符串(设其长度小于30)排序。 3.找出二维数组(设4行5列)中的最大数及其位置。 4.从键盘输入一串字符,从下标为m的字符开始,取出n个字符(m和n从键盘输入),形成一个新字符串 5.实现字符串的拷贝 6.编写一程序,将一个字符串反序存放。 三、实习总结 学号:__________ 姓名:__________ 班级:__________ 日期:__________ 指导教师:__________ 成绩:__________ 实验五 指针 一、实验目的1、掌握指针的概念、会定义和使用指针变量 2、掌握指向数组的指针变量 3、掌握字符串指针的使用 二、实验内容 1、输入3个字符串,按由小到大的顺序输出。(习题10.2) 2、写一函数,求一个字符串的长度。在main函数中输入字符串,并输出其长度。(习题10.6) 3、完善程序,要求使用函数功能:将一个数字字符串转换成一个整数(不得调用C语言提供的将字符串转换为整数的函数)。例如,若输入字符串“-1234”,则函数把它转换为整数值-1234。 #include #include long fun(char *p) { 填写程序 } void main() { char s[6]; long n; printf(“Enter a string:n”); gets(s); n=fun(s); printf(“%ldn”,n); } 一、三、实验步骤与过程 第一┆范文网www.xiexiebang.com整理该文章,版权归原作者、原出处所有...四、程序调试记录 C语言函数指针变量 在C语言中,一个函数总是占用一段连续的内存区,而函数名就是该函数所占内存区的首地址。我们可以把函数的这个首地址(或称入口地址)赋予一个指针变量,使该指针变量指向该函数。然后通过指针变量就可以找到并调用这个函数。我们把这种指向函数的指针变量称为函数指针变量。 函数指针变量定义的一般形式为: 类型说明符(*指针变量名)();其中类型说明符表示现金网96y.org被指函数的返回值的类型。(* 指针变量名)表示*后面的变量是定义的指针变量。最后的空括号表示指针变量所指的是一个函数。例如: int(*pf)(); 表示pf是一个指向函数入口的指针变量,该函数的返回值(函数值)是整型。 本例用来说明用指针形式实现对函数调用的方法。 int max(int a,int b){ if(ab)return a; else return b; } main(){ int max(int a,int b); int(*pmax)(); int x,y,z; pmax=max; printf(input two numbers:n); scanf(%d%d,x,y); z=(*pmax)(x,y); printf(maxmum=%d,z); } 从上述程序可以看出用,函数指针变量形式调用函数的步骤如下: 先定义函数指针变量,如后一程序中第9行 int(*pmax)();定义 pmax为函数指针变量。 把被调函数的入口地址(函数名)赋予该函数指针变量,如程序中第11行 pmax=max; 用函数指针变量形式调用函数,如程序第14行 z=(*pmax)(x,y); 调用函数的一般形式为:(*指针变量名)(实参表) 使用函数指针变量还应注意以下两点: 函数指针变量不能进行算术运算,这是与数组指针变量不同的。数组指针变量加减一个整数可使指针移动指向后面或前面的数组元素,而博彩娱乐棋牌q07i5.org函数指针的移动是毫无意义的。 函数调用中(*指针变量名)的两边的括号不可少,其中的*不应该理解为求值运算,在此处它只是一种表示符号。第四篇:C语言实验报告《指针》
第五篇:C语言函数指针变量