C語(yǔ)言指針知識(shí)科普

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指針是C語(yǔ)言最重要也是最難理解的部分，它在我們平時(shí)的工作中無(wú)處不在。

有人說(shuō)學(xué)會(huì)了指針，C語(yǔ)言也就學(xué)會(huì)一半。為什么說(shuō)指針難。因?yàn)橹羔樑c數(shù)組相結(jié)合就涉及數(shù)組指針與指針數(shù)組。指針與結(jié)構(gòu)體結(jié)合就涉及結(jié)構(gòu)體指針。指針與字符結(jié)合涉及字符指針。指針與const結(jié)合涉及常量指針與指針常量。指針與函數(shù)結(jié)合涉及函數(shù)指針與指針函數(shù)，同時(shí)也會(huì)涉及回調(diào)函數(shù)。指針和指針結(jié)合涉及到二維指針。

作者曾經(jīng)因?yàn)樯厦娴倪@些問(wèn)題，困擾了許久。因而在網(wǎng)上找了許多的博客來(lái)解答疑惑。這篇文章，我試圖將上面的知識(shí)點(diǎn)以例子的方式呈現(xiàn)給大家，我相信通過(guò)閱讀本文，大家會(huì)對(duì)指針有更深一步的了解。文中涉及的例子均來(lái)源于網(wǎng)上。

1 指針的定義

我們知道，普通的變量存儲(chǔ)的是一個(gè)值。而指針變量，它存儲(chǔ)的也是一個(gè)值，只是這是一個(gè)特殊的值:它的值是另一個(gè)變量的地址。

指針的定義形式如下:

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datatype *name;或 datatype *name = value;

其意思就是name是一個(gè)指針，它指向的是一個(gè)類(lèi)型為dataype的地址。

指針存儲(chǔ)的是一個(gè)地址，如果需要獲取這個(gè)地址對(duì)應(yīng)的內(nèi)容,可以通過(guò)解引用符*獲取:

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int a = 12;int *pa = &a;printf("*pa:%u.", *pa); // 輸出是12;*pa = 14; // 此時(shí)a的值為14了

這里需要注意的一點(diǎn)，也是我以前經(jīng)常迷惑的一點(diǎn)：定義指針時(shí)，編譯器并不為指針?biāo)赶虻膶?duì)象分配空間，它只是分配指針本身的空間，除非在定義時(shí)同時(shí)賦給一個(gè)字符串常量進(jìn)行初始化。比如:

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int *a;...*a = 12;

上面這個(gè)代碼段說(shuō)明了一個(gè)極為常見(jiàn)的錯(cuò)誤：我們聲明了這個(gè)變量，但從未對(duì)它進(jìn)行初始化，所以沒(méi)法預(yù)測(cè)12這個(gè)值將存儲(chǔ)于什么地方。如果變量是靜態(tài)的，它會(huì)被初始化為0,；如果變量是自動(dòng)地，它根本不會(huì)被初始化。無(wú)論哪種情況，聲明一個(gè)指向整型的指針都不會(huì)"創(chuàng)建"用于存儲(chǔ)整型值的內(nèi)存空間。

但是, 下面的定義創(chuàng)建了一個(gè)字符串常量(為其分配了內(nèi)存)：

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char *p = "breadfruit";

始化指針時(shí)所創(chuàng)建的字符串常量被定義為只讀。如果試圖通過(guò)指針修改這個(gè)字符串的值，程序就會(huì)出現(xiàn)未定義的行為。

除了上述的定義是對(duì)的外，其他的定義都是錯(cuò)誤的：

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float *pip = 3.14; // 錯(cuò)誤！無(wú)法通過(guò)編譯

2 指針的運(yùn)算

指針 +(-) 整數(shù)指針存儲(chǔ)的是一個(gè)地址，這個(gè)地址本質(zhì)上是一個(gè)整數(shù)，所以可以加上或減去一個(gè)整數(shù)。但是它不是普通的加法或減法，指針加上或減去一個(gè)整數(shù)結(jié)果是另一個(gè)指針。但是，運(yùn)算后的指針指向哪里呢？當(dāng)一個(gè)指針和一個(gè)整數(shù)執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算時(shí)，整數(shù)在執(zhí)行加法(減法)運(yùn)算前會(huì)根據(jù)合適的大小進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)"合適的大小"就是指針?biāo)赶蝾?lèi)型的大小，"調(diào)整"就是把整數(shù)值和"合適的大小"相乘。

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#include int main(){    int a = 10;    int *pa = &a;        double b = 99.9;    double *pb = &b;    char c = '@';    char *pc = &c;    printf("sizeof(int)= %u, sizeof(double)=%u, sizeof(char)=%u
",        sizeof(int), sizeof(double), sizeof(char));
    //最初的值    printf("&a=%p, &b=%p, &c=%p
", &a, &b, &c);    printf("pa=%p, pb=%p, pc=%p
", pa, pb, pc);
    //加法運(yùn)算    pa++; pb++; pc++;    printf("pa=%p, pb=%p, pc=%p
", pa, pb, pc);    //減法運(yùn)算    pa -= 2; pb -= 2; pc -= 2;    printf("pa=%p, pb=%p, pc=%p
", pa, pb, pc);    return 0;}

運(yùn)算結(jié)果:

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sizeof(int)= 4, sizeof(double)=8, sizeof(char)=1&a=000000000061FE04, &b=000000000061FDF8, &c=000000000061FDF7pa=000000000061FE04, pb=000000000061FDF8, pc=000000000061FDF7pa=000000000061FE08, pb=000000000061FE00, pc=000000000061FDF8pa=000000000061FE00, pb=000000000061FDF0, pc=000000000061FDF6

由上面的結(jié)果可以看到，當(dāng)對(duì)指針pa，pb，pc進(jìn)行加1時(shí)，實(shí)際地址增加的是對(duì)應(yīng)類(lèi)型的大小。減法也一樣。

指針 - 指針

只有當(dāng)兩個(gè)指針都指向同一個(gè)數(shù)組中的元素時(shí)，才允許從一個(gè)指針減去另一個(gè)指針。兩個(gè)指針相減的結(jié)果是兩個(gè)指針之間的元素個(gè)數(shù)。比如,如果p1指向array[i]而p2指向array[j]，那么p2-p1的值就是j-i的值。如果兩個(gè)指針?biāo)赶虻牟皇峭粋€(gè)數(shù)組中的元素，那么它們之間相減的結(jié)果是未定義的，也是毫無(wú)意義的。

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3 指針與數(shù)組

3.1 數(shù)組指針(指向數(shù)組的指針)

數(shù)組指針，它是一個(gè)指針，指向的是一個(gè)數(shù)組。即它存的是一個(gè)數(shù)組變量的地址。所以這個(gè)指針每加一步的步長(zhǎng)就是數(shù)組的長(zhǎng)度。由于它每跨一步都是整個(gè)數(shù)組，所以又稱(chēng)行數(shù)組。

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#include int main(){    int a[3][4] = {{1,2,3,4}, {5,6,7,8}, {9,10,11,12}};    int (*pa)[4];    pa = a;    printf("a:%p, &a:%p, &a[0][0]:%p
", a, &a, &a[0][0]);    printf("pa:%p, (*pa)[0]:%u
", pa, (*pa)[0]);    pa++;    printf("&a[1]:%p, &a[1][0]:%p
", &a[1], &a[1][0]);    printf("pa:%p, (*pa)[0]:%u
", pa, (*pa)[0]);    return 0;}

運(yùn)行結(jié)果:

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a:000000000061FDE0, &a:000000000061FDE0, &a[0][0]:000000000061FDE0pa:000000000061FDE0, (*pa)[0]:1&a[1]:000000000061FDF0, &a[1][0]:000000000061FDF0pa:000000000061FDF0, (*pa)[0]:5

首先，pa是一個(gè)數(shù)組指針，它首先存的是數(shù)組a的首元素的地址，由于數(shù)組名也是數(shù)組的首地址，所以a, &a, &a[0][0]的地址相同。pa中存的也是這個(gè)地址。然后對(duì)pa進(jìn)行解引用，*pa之后得到這個(gè)數(shù)組，然后(*pa)[i]就是獲得這個(gè)數(shù)組下標(biāo)為i的元素。

3.2 指針數(shù)組

指針數(shù)組，它本質(zhì)上是一個(gè)數(shù)組，只不過(guò)整個(gè)數(shù)組存的類(lèi)型是一個(gè)指針而已。

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#include?
int main(void){    char *p1 = "Himanshu";    char *p2 = "Arora";    char *p3 = "India"; 
    char *arr[3]; 
    arr[0] = p1;    arr[1] = p2;    arr[2] = p3; 
   printf("
 p1 = [%s] 
",p1);   printf("
 p2 = [%s] 
",p2);   printf("
 p3 = [%s] 
",p3); 
   printf("
 arr[0] = [%s] 
",arr[0]);   printf("
 arr[1] = [%s] 
",arr[1]);   printf("
 arr[2] = [%s] 
",arr[2]); 
   return 0;}

運(yùn)行結(jié)果：

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p1 = [Himanshu]
p2 = [Arora]
p3 = [India]
arr[0] = [Himanshu]
arr[1] = [Arora]
arr[2] = [India]

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4 指針與字符

在C語(yǔ)言中，表示字符串一般有兩種形式，一種是數(shù)組的形式，一種是字符指針的形式。

數(shù)組形式:

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char arr[] = "hello,world";

字符指針形式:

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char *str = "hello,world";

雖然上面兩種形式都能表示字符串，但是它們還是有些區(qū)別的：

存儲(chǔ)方式字符數(shù)組由若干元素組成，每個(gè)元素存放一個(gè)字符，而字符指針變量只存放字符串的首地址，不是整個(gè)字符串。

存儲(chǔ)位置。數(shù)組是在內(nèi)存中開(kāi)辟了一段空間存放字符串, 是存在棧區(qū)。而字符指針是在字面值常量區(qū)開(kāi)辟了一段空間存放字符串，將字符串的首地址付給指針變量str。

賦值方式。對(duì)于數(shù)組，下面的賦值方式是錯(cuò)誤的：

• ?
• ?

char str［10];str＝"hello"; // 錯(cuò)誤！

而對(duì)字符指針變量，可以采用下面方法賦值：

• ?
• ?

char *a;a = "hello";

可否被修改。指針變量指向的字符串內(nèi)容不能被修改，但指針變量的值(即存放的地址或者指向)是可以被修改的。

　　審核編輯：湯梓紅