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C_C++指针经验总结

C_C++指针经验总结.pdf

C_C++指针经验总结

天涯孤眠
2010-10-21 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《C_C++指针经验总结pdf》,可适用于IT/计算机领域

让你不再害怕指针前言: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:intp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intp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)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intp(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))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、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:()int*ptr()char*ptr()int**ptr()int(*ptr)()int*(*ptr)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:()int*ptr指针的类型是int*()char*ptr指针的类型是char*()int**ptr指针的类型是int**()int(*ptr)指针的类型是int(*)()int*(*ptr)指针的类型是int*(*)怎么样?找出指针的类型的方法是不是很简单?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:()int*ptr指针所指向的类型是int()char*ptr指针所指向的的类型是char()int**ptr指针所指向的的类型是int*()int(*ptr)指针所指向的的类型是int()()int*(*ptr)指针所指向的的类型是int*()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。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。在位程序里所有类型的指针的值都是一个位整数因为位程序里内存地址全都是位长。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?指针指的类型是什么?该指针指向了哪里?(重点注意)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。在位平台里指针本身占据了个字节的长度。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。、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:charaint*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。接下来的第句中指针ptr被加了编译器是这样处理的:它把指针ptr的值加上了sizeof(int)在位程序中是被加上了因为在位程序中int占个字节。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的第号单元开始的四个字节此时指向了数组a中从第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:intarray={}int*ptr=arrayfor(i=i<i){(*ptr)ptr}这个例子将整型数组中各个单元的值加。由于每次循环都将指针ptr加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:chara="Youareagirl"int*ptr=(int*)aptr=在这个例子中ptr被加上了编译器是这样处理的:将指针ptr的值加上乘sizeof(int)在位程序中就是加上了乘=。由于地址的单位是字节故现在的ptr所指向的地址比起加后的ptr所指向的地址来说向高地址方向移动了个字节。在这个例子中没加前的ptr指向数组a的第号单元开始的四个字节加后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是被减去那么处理过程大同小异只不过ptr的值是被减去乘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个字节。下面请允许我再举一个例子:(一个误区)例五:#include<stdioh>intmain(){chara="Youareagirl"char*p=achar**ptr=pprintf("p=dn",p)printf("ptr=dn",ptr)printf("*ptr=dn",*ptr)printf("**ptr=cn",**ptr)ptrprintf("ptr=dn",ptr)printf("*ptr=dn",*ptr)printf("**ptr=cn",**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,那就会得到误区一的答案,这个值应该是,参考前面内容),即p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那*(p)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ptrnewptrnew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。、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:inta=intbint*pint**ptrp=aa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=*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=pp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=*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。、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:inta,bintarrayint*papa=aa是一个指针表达式。Int**ptr=papa也是一个指针表达式。*ptr=b*ptr和b都是指针表达式。pa=arraypa这也是指针表达式。例八:char*arrchar**parr=arr如果把arr看作指针的话arr也是指针表达式char*strstr=*parr*parr是指针表达式str=*(parr)*(parr)是指针表达式str=*(parr)*(parr)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。、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={,,,,,,,,,},valuevalue=array也可写成:value=*arrayvalue=array也可写成:value=*(array)value=array也可写成:value=*(array)上例中一般而言数组名array代表数组本身类型是int但如果把array看做指针的话它指向数组的第个单元类型是int*所指向的类型是数组单元的类型即int。因此*array等于就一点也不奇怪了。同理array是一个指向数组第个单元的指针所以*(array)等于。其它依此类推。例十:char*str={"Hello,thisisasample!","Hi,goodmorning","Helloworld"}charsstrcpy(s,str)也可写成strcpy(s,*str)strcpy(s,str)也可写成strcpy(s,*(str))strcpy(s,str)也可写成strcpy(s,*(str))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也是一个指针它指向数组的第号单元它的类型是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"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TYPEarrayn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TYPEn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号单元该指针自己占有单独的内存区注意它和数组第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号单元的值。sizeof(*array)测出的是数组单元的大小。表达式arrayn(其中n=)中array扮演的是指针故arrayn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(arrayn)测出的是指针类型的大小。在位程序中结果是例十一:intarrayint(*ptr)ptr=array:上例中ptr是一个指针它的类型是int(*)他指向的类型是int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)则在位程序中有:sizeof(int(*))==sizeof(int)==sizeof(ptr)==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。、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:structMyStruct{intaintbintc}structMyStructss={,,}声明了结构对象ss并把ss的成员初始化为和。structMyStruct*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>bptr>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)访问了ss的成员b。*(pstr)访问了ss的成员c。虽然我在我的MSVC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:intarray={,,}int*pa=array通过指针pa访问数组array的三个单元的方法是:*pa访问了第号单元*(pa)访问了第号单元*(pa)访问了第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CC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)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)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。、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。intfun(char*,int)int(*pfun)(char*,int)pfun=funinta=(*pfun)("abcdefg",)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:intfun(char*)intacharstr="abcdefghijklmn"a=fun(str)intfun(char*s){intnum=for(inti=){num=*ss}returnnum}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ss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进行自加运算并不意味着同时对str进行了自加运算。、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:floatf=float*fptr=fint*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:voidfun(char*)inta=,bfun((char*)a)voidfun(char*s){charcc=*(s)*(s)=*(s)*(s)=cc=*(s)*(s)=*(s)*(s)=c}注意这是一个位程序故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位程序中指针的值其实是一个位整数。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:unsignedintaTYPE*ptrTYPE是intchar或结构类型等等类型。a=ptr=我们的目的是要使指针ptr指向地址ptr=a我们的目的是要使指针ptr指向地址编译一下吧。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:unsignedintaTYPE*ptrTYPE是intchar或结构类型等等类型。a=NN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:inta=,bint*ptr=achar*strb=(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。、指针的安全问题看下面的例子:例十八:chars='a'int*ptrptr=(int*)s*ptr=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:charaint*ptr=aptr*ptr=该例子完全可以通过编译并能执行。但是看到没有?第句对指针ptr进行自加运算后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:ptr=(TYPE*)ptr中如果sizeof(ptr的类型)大于sizeof(ptr的类型)那么在使用指针ptr来访问ptr所指向的存储区时是安全的。如果sizeof(ptr的类型)小于sizeof(ptr的类型)那么在使用指针ptr来访问ptr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。、结束语现在你是否已经觉得指针再也不是你所想的那么害怕了如果你的回答是:对我不怕了!哈哈恭喜你你已经掌握C语言的精华了C中唯一的难点就是指针指针搞定其它小菜而已重要的是实践好吧让我们先暂停C的旅程吧开始我们的C编程C是对底层操作非常方便的语言但开发大型程序本人觉得还是没有C方便至少维护方面不太好做。而且C是面向对象的语言现在基本已经是面向对象的天下了所以建议学C。C是一门难学易用的语言要真正掌握C可不是那么容易的将基本的学完后就学数据结构吧算法才是永恒的程序设计语言层出不穷永远学不完。学完之后就认真啃下STL这根骨头吧推荐书籍范型编程与STL和STL源码剖析。如果你达到了这样要求再一次恭喜你你已经是个程序高手了甚至可以说是个算法高手因为STL里有大量的精华而高效的算法。唉已经该说再见的时候了让我们一起用我们的语言来谱写我们的人生吧最后笑个哈哈睡觉了。好累都:了前言细说指针指针的类型指针所指向的类型指针的值指针本身所占据的内存区指针的算术运算运算符和*指针表达式数组和指针的关系指针和结构类型的关系指针和函数的关系指针类型转换指针的安全问题结束语

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