轉(zhuǎn)自CSDN博客

原文鏈接：http://blog.csdn.net/xinyuwuxian/article/details/9041413#0-qzone-1-46836-d020d2d2a4e8d1a374a433f596ad1440

姓名：呂彬 學(xué)號：16130140354

【嵌牛導(dǎo)讀】新手在C語言的學(xué)習(xí)過程中遇到的最頭疼的知識點(diǎn)應(yīng)該就是指針了，指針在C語言中有非常大的用處。下面我就帶著問題來寫下我對于指針的一些理解。

【嵌牛鼻子】

【嵌牛提問】指針是什么?如何使用？

【嵌牛正文】一、指針的內(nèi)存布局先看下面的例子：int *p;大家都知道這里定義了一個(gè)指針p。但是p 到底是什么東西呢？還記得第一章里說過，“任何一種數(shù)據(jù)類型我們都可以把它當(dāng)一個(gè)模子”嗎？p，毫無疑問，是某個(gè)模子咔出來的。我們也討論過，任何模子都必須有其特定的大小，這樣才能用來“咔咔咔”。那咔出p 的這個(gè)模子到底是什么樣子呢？它占多大的空間呢？現(xiàn)在用sizeof 測試一下（32 位系統(tǒng)）：sizeof（p）的值為4。嗯，這說明咔出p 的這個(gè)模子大小為4 個(gè)byte。顯然，這個(gè)模子不是“int”，雖然它大小也為4。既然不是“int”那就一定是“int *”了。好，那現(xiàn)在我們可以這理解這個(gè)定義：一個(gè)“int *”類型的模子在內(nèi)存上咔出了4 個(gè)字節(jié)的空間，然后把這個(gè)4 個(gè)字節(jié)大小的空間命名為p，同時(shí)限定這4 個(gè)字節(jié)的空間里面只能存儲某個(gè)內(nèi)存地址，即使你存入別的任何數(shù)據(jù)，都將被當(dāng)作地址處理，而且這個(gè)內(nèi)存地址開始的連續(xù)4 個(gè)字節(jié)上只能存儲某個(gè)int類型的數(shù)據(jù)。這是一段咬文嚼字的說明，我們還是用圖來解析一下：

圖片發(fā)自簡書App

如上圖所示，我們把p 稱為指針變量,p 里存儲的內(nèi)存地址處的內(nèi)存稱為p 所指向的內(nèi)存。這里還是多理解一下，比較形象，不錯(cuò)O(∩_∩)O~指針變量p 里存儲的任何數(shù)據(jù)都將被當(dāng)作地址來處理。我們可以簡單的這么理解：一個(gè)基本的數(shù)據(jù)類型（包括結(jié)構(gòu)體等自定義類型）加上“*”號就構(gòu)成了一個(gè)指針類型的模子。這個(gè)模子的大小是一定的，與“*”號前面的數(shù)據(jù)類型無關(guān)?！?”號前面的數(shù)據(jù)類型只是說明指針?biāo)赶虻膬?nèi)存里存儲的數(shù)據(jù)類型。所以，在32 位系統(tǒng)下，不管什么樣的指針類型，其大小都為4byte?？梢詼y試一下sizeof（void *）。二、“*”與防盜門的鑰匙這里這個(gè)“*”號怎么理解呢？舉個(gè)例子：當(dāng)你回到家門口時(shí)，你想進(jìn)屋第一件事就是拿出鑰匙來開鎖。那你想想防盜門的鎖芯是不是很像這個(gè)“*”號？你要進(jìn)屋必須要用鑰匙，那你去讀寫一塊內(nèi)存是不是也要一把鑰匙呢？這個(gè)“*”號是不是就是我們最好的鑰匙？使用指針的時(shí)候，沒有它，你是不可能讀寫某塊內(nèi)存的。三、int *p = NULL 和*p = NULL 有什么區(qū)別？很多初學(xué)者都無法分清這兩者之間的區(qū)別。我們先看下面的代碼：int *p = NULL;這時(shí)候我們可以通過編譯器查看p 的值為0x00000000。這句代碼的意思是：定義一個(gè)指針變量p，其指向的內(nèi)存里面保存的是int 類型的數(shù)據(jù)；在定義變量p 的同時(shí)把p 的值設(shè)置為0x00000000，而不是把*p 的值設(shè)置為0x00000000。這個(gè)過程叫做初始化，是在編譯的時(shí)候進(jìn)行的。明白了什么是初始化之后，再看下面的代碼：int *p;*p = NULL;同樣，我們可以在編譯器上調(diào)試這兩行代碼。第一行代碼，定義了一個(gè)指針變量p，其指向的內(nèi)存里面保存的是int 類型的數(shù)據(jù)；但是這時(shí)候變量p 本身的值是多少不得而知，也就是說現(xiàn)在變量p 保存的有可能是一個(gè)非法的地址。第二行代碼，給*p 賦值為NULL，即給p指向的內(nèi)存賦值為NULL；但是由于p 指向的內(nèi)存可能是非法的，所以調(diào)試的時(shí)候編譯器可能會(huì)報(bào)告一個(gè)內(nèi)存訪問錯(cuò)誤。這樣的話，我們可以把上面的代碼改寫改寫，使p 指向一塊合法的內(nèi)存int i = 10;int *p = &i;*p = NULL;在編譯器上調(diào)試一下，我們發(fā)現(xiàn)p 指向的內(nèi)存由原來的10 變?yōu)? 了；而p 本身的值， 即內(nèi)存地址并沒有改變。經(jīng)過上面的分析，相信你已經(jīng)明白它們之間的區(qū)別了。不過這里還有一個(gè)問題需要注意，也就是這個(gè)NULL。初學(xué)者往往在這里犯錯(cuò)誤。注意NULL 就是NULL，它被宏定義為0：#define NULL 0很多系統(tǒng)下除了有NULL外，還有NUL（Visual C++ 6.0 上提示說不認(rèn)識NUL）。NUL 是ASCII碼表的第一個(gè)字符，表示的是空字符，其ASCII 碼值為0。其值雖然都為0，但表示的意思完全不一樣。同樣，NULL 和0 表示的意思也完全不一樣。一定不要混淆。另外還有初學(xué)者在使用NULL 的時(shí)候誤寫成null 或Null 等。這些都是不正確的，C 語言對大小寫十分敏感啊。當(dāng)然，也確實(shí)有系統(tǒng)也定義了null，其意思也與NULL 沒有區(qū)別，但是你千萬不用使用null，這會(huì)影響你代碼的移植性。四、如何將數(shù)值存儲到指定的內(nèi)存地址假設(shè)現(xiàn)在需要往內(nèi)存0x12ff7c 地址上存入一個(gè)整型數(shù)0x100。我們怎么才能做到呢？我們知道可以通過一個(gè)指針向其指向的內(nèi)存地址寫入數(shù)據(jù)，那么這里的內(nèi)存地址0x12ff7c 其本質(zhì)不就是一個(gè)指針嘛。所以我們可以用下面的方法：int *p = (int *)0x12ff7c;*p = 0x100;需要注意的是將地址0x12ff7c 賦值給指針變量p 的時(shí)候必須強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。*p = 0x100;需要注意的是將地址0x12ff7c 賦值給指針變量p 的時(shí)候必須強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。至于這里為什么選擇內(nèi)存地址0x12ff7c，而不選擇別的地址，比如0xff00 等。這僅僅是為了方便VisualC++ 6.0 上測試而已。如果你選擇0xff00，也許在執(zhí)行*p = 0x100;這條語句的時(shí)候，編譯器會(huì)報(bào)告一個(gè)內(nèi)存訪問的錯(cuò)誤，因?yàn)榈刂?xff00 處的內(nèi)存你可能并沒有權(quán)力去訪問。既然這樣，我們怎么知道一個(gè)內(nèi)存地址是可以合法的被訪問呢？也就是說你怎么知道地址0x12ff7c處的內(nèi)存是可以被訪問的呢？其實(shí)這很簡單，我們可以先定義一個(gè)變量i比如：int i = 0;變量i 所處的內(nèi)存肯定是可以被訪問的。然后在編譯器的watch 窗口上觀察&i 的值不就知道其內(nèi)存地址了么？這里我得到的地址是0x12ff7c，僅此而已（不同的編譯器可能每次給變量i 分配的內(nèi)存地址不一樣，而剛好Visual C++ 6.0 每次都一樣）。你完全可以給任意一個(gè)可以被合法訪問的地址賦值。得到這個(gè)地址后再把“int i = 0;”這句代碼刪除。一切“罪證”銷毀得一干二凈，簡直是做得天衣無縫。除了這樣就沒有別的辦法了嗎？未必。我們甚至可以直接這么寫代碼：*(int *)0x12ff7c = 0x100;這行代碼其實(shí)和上面的兩行代碼沒有本質(zhì)的區(qū)別。先將地址0x12ff7c 強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，告訴編譯器這個(gè)地址上將存儲一個(gè)int 類型的數(shù)據(jù)；然后通過鑰匙“*”向這塊內(nèi)存寫入一個(gè)數(shù)據(jù)。上面討論了這么多，其實(shí)其表達(dá)形式并不重要，重要的是這種思維方式。也就是說我們完全有辦法給指定的某個(gè)內(nèi)存地址寫入數(shù)據(jù)的。指針是一個(gè)特殊的變量，它里面存儲的數(shù)值被解釋成為內(nèi)存里的一個(gè)地址。 要搞清一個(gè)指針需要搞清指針的四方面的內(nèi)容：指針的類型，指針?biāo)赶虻?類型，指針的值或者叫指針?biāo)赶虻膬?nèi)存區(qū)，還有指針本身所占據(jù)的內(nèi)存區(qū)。讓我們分別說明。先聲明幾個(gè)指針放著做例子：例一：(1)int*ptr;(2)char*ptr;(3)int**ptr;(4)int(*ptr)[3];(5)int*(*ptr)[4];指針的類型從語法的角度看，你只要把指針聲明語句里的指針名字去掉，剩下的部分就是這個(gè)指針的類型。這是指針本身所具有的類型。讓我們看看例一中各個(gè)指針的類型：(1)int*ptr;//指針的類型是int*(2)char*ptr;//指針的類型是char*(3)int**ptr;//指針的類型是int**(4)int(*ptr)[3];//指針的類型是int(*)[3](5)int*(*ptr)[4];//指針的類型是int*(*)[4]怎么樣？找出指針的類型的方法是不是很簡單？指針?biāo)赶虻念愋彤?dāng)你通過指針來訪問指針?biāo)赶虻膬?nèi)存區(qū)時(shí)，指針?biāo)赶虻念愋蜎Q定了編譯器將把那片內(nèi)存區(qū)里的內(nèi)容當(dāng)做什么來看待。 從語法上看，你只須把指針聲明語句中的指針名字和名字左邊的指針聲明符*去掉，剩下的就是指針?biāo)赶虻念愋?。例如?1)int*ptr;//指針?biāo)赶虻念愋褪莍nt(2)char*ptr;//指針?biāo)赶虻牡念愋褪莄har(3)int**ptr;//指針?biāo)赶虻牡念愋褪莍nt*(4)int(*ptr)[3];//指針?biāo)赶虻牡念愋褪莍nt()[3](5)int*(*ptr)[4];//指針?biāo)赶虻牡念愋褪莍nt*()[4]在指針的算術(shù)運(yùn)算中，指針?biāo)赶虻念愋陀泻艽蟮淖饔?。指針的類?即指針本身的類型)和指針?biāo)赶虻念愋褪莾蓚€(gè)概念。當(dāng)你對C越來越熟悉時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，把與指針攪和在一起的"類型"這個(gè)概念分成"指針的類型"和"指針?biāo)赶虻念愋?兩個(gè)概念，是精通指針的關(guān)鍵點(diǎn)之一。我看了不少書，發(fā)現(xiàn)有些寫得差的書中，就把指針的這兩個(gè)概念攪在一起了，所以看起書來前后矛盾，越看越糊涂。指針的值，或者叫指針?biāo)赶虻膬?nèi)存區(qū)或地址指針的值是指針本身存儲的數(shù)值，這個(gè)值將被編譯器當(dāng)作一個(gè)地址，而不是一個(gè)一般的數(shù)值。在32位程序里，所有類型的指針的值都是一個(gè)32位整數(shù)，因?yàn)?2位程序里內(nèi)存地址全都是32位長。 指針?biāo)赶虻膬?nèi)存區(qū)就是從指針的值所代表的那個(gè)內(nèi)存地址開始，長度為si zeof(指針?biāo)赶虻念愋?的一片內(nèi)存區(qū)。以后，我們說一個(gè)指針的值是XX，就相當(dāng)于說該指針指向了以XX為首地址的一片內(nèi)存區(qū)域；我們說一個(gè)指針指向了某塊內(nèi)存區(qū)域，就相當(dāng)于說該指針的值是這塊內(nèi)存區(qū)域的首地址。指針?biāo)赶虻膬?nèi)存區(qū)和指針?biāo)赶虻念愋褪莾蓚€(gè)完全不同的概念。在例一中，指針?biāo)赶虻念愋鸵呀?jīng)有了，但由于指針還未初始化，所以它所指向的內(nèi)存區(qū)是不存在的，或者說是無意義的。以后，每遇到一個(gè)指針，都應(yīng)該問問：這個(gè)指針的類型是什么？指針指向的類型是什么？該指針指向了哪里？指針本身所占據(jù)的內(nèi)存區(qū)指針本身占了多大的內(nèi)存？你只要用函數(shù)sizeof(指針的類型)測一下就知道了。在32位平臺里，指針本身占據(jù)了4個(gè)字節(jié)的長度。指針本身占據(jù)的內(nèi)存這個(gè)概念在判斷一個(gè)指針表達(dá)式是否是左值時(shí)很有用。指針的算術(shù)運(yùn)算指針可以加上或減去一個(gè)整數(shù)。指針的這種運(yùn)算的意義和通常的數(shù)值的加減運(yùn)算的意義是不一樣的。例如：例二：1、char a[20];2、int *ptr=a;3、ptr ++;在上例中，指針ptr的類型是int*,它指向的類型是int，它被初始化為指向整形變量a。接下來的第3句中，指針ptr被加了1，編譯器是這樣處理的：它把指針ptr的值加上了sizeof(int)，在32位程序中，是被加上了4。由于地址是用字節(jié)做單位的，故ptr所指向的地址由原來的變量a的地址向高地址方向增加了4個(gè)字節(jié)。 由于char類型的長度是一個(gè)字節(jié)，所以，原來ptr是指向數(shù)組a的第0號單元開始的四個(gè)字節(jié)，此時(shí)指向了數(shù)組a中從第4號單元開始的四個(gè)字節(jié)。我們可以用一個(gè)指針和一個(gè)循環(huán)來遍歷一個(gè)數(shù)組，看例子：例三：int array[20];int *ptr=array;for(i=0;i<20;i++){　(*ptr) ++;　ptr ++；}這個(gè)例子將整型數(shù)組中各個(gè)單元的值加1。由于每次循環(huán)都將指針ptr加1，所以每次循環(huán)都能訪問數(shù)組的下一個(gè)單元。再看例子：例四：1、char a[20];2、int *ptr=a;3、ptr +=5;在這個(gè)例子中，ptr被加上了5，編譯器是這樣處理的：將指針ptr的值加上5乘sizeof(int)，在32位程序中就是加上了5乘4=20。由于地址的單位是字節(jié)，故現(xiàn)在的ptr所指向的地址比起加5后的ptr所指向的地址來說，向高地址方向移動(dòng)了20個(gè)字節(jié)。在這個(gè)例子中，沒加5前的ptr指向數(shù)組a的第0號單元開始的四個(gè)字節(jié)，加5后，ptr已經(jīng)指向了數(shù)組a的合法范圍之外了。雖然這種情況在應(yīng)用上會(huì)出問題，但在語法上卻是可以的。這也體現(xiàn)出了指針的靈活性。如果上例中，ptr是被減去5，那么處理過程大同小異，只不過ptr的值是被減去5乘sizeof(int)，新的ptr指向的地址將比原來的ptr所指向的地址向低地址方向移動(dòng)了20個(gè)字節(jié)。總結(jié)一下，一個(gè)指針ptrold加上一個(gè)整數(shù)n后，結(jié)果是一個(gè)新的指針ptrnew，ptrnew的類型和ptrold的類型相同，ptrnew所指向的類型和ptrold所指向的類型也相同。ptrnew的值將比ptrold的值增加了n乘sizeof(ptrold所指向的類型)個(gè)字節(jié)。就是說，ptrnew所指向的內(nèi)存區(qū)將比ptrold所指向的內(nèi)存區(qū)向高地址方向移動(dòng)了n乘sizeof(ptrold所指向的類型)個(gè)字節(jié)。 一個(gè)指針ptrold減去一個(gè)整數(shù)n后，結(jié)果是一個(gè)新的指針ptrnew，ptrnew的類型和ptrold的類型相同，ptrnew所指向的類型和ptrold所指向的類型也相同。ptrnew的值將比ptrold的值減少了n乘sizeof(ptrold所指向的類型)個(gè)字節(jié)，就是說，ptrnew所指向的內(nèi)存區(qū)將比ptrold所指向的內(nèi)存區(qū)向低地址方向移動(dòng)了n乘sizeof(ptrold所指向的類型)個(gè)字節(jié)。運(yùn)算符&和*這里&是取地址運(yùn)算符，*是...書上叫做"間接運(yùn)算符"。&a的運(yùn)算結(jié)果是一個(gè)指針，指針的類型是a的類型加個(gè)*，指針?biāo)赶虻念愋褪莂的類型，指針?biāo)赶虻牡刂仿?，那就是a的地址。*p的運(yùn)算結(jié)果就五花八門了?？傊?p的結(jié)果是p所指向的東西，這個(gè)東西有這些特點(diǎn)：它的類型是p指向的類型，它所占用的地址是p所指向的地址。例五：int a=12;int b;int *p;int **ptr;p=&a;//&a的結(jié)果是一個(gè)指針，類型是int*，指向的類型是int，指向的地址是a的地址。*p=24;//*p的結(jié)果，在這里它的類型是int，它所占用的地址是p所指向的地址，顯然，*p就是變量a。ptr=&p;//&p的結(jié)果是個(gè)指針，該指針的類型是p的類型加個(gè)*，在這里是int **。該指針?biāo)赶虻念愋褪莗的類型，這里是int*。該指針?biāo)赶虻牡刂肪褪侵羔榩自己的地址。*ptr=&b;//*ptr是個(gè)指針，&b的結(jié)果也是個(gè)指針，且這兩個(gè)指針的類型和所指向的類型是一樣的，所以用&b來給*ptr賦值就是毫無問題的了。**ptr=34;//*ptr的結(jié)果是ptr所指向的東西，在這里是一個(gè)指針，對這個(gè)指針再做一次*運(yùn)算，結(jié)果就是一個(gè)int類型的變量。指針表達(dá)式一個(gè)表達(dá)式的最后結(jié)果如果是一個(gè)指針，那么這個(gè)表達(dá)式就叫指針表式。 下面是一些指針表達(dá)式的例子：例六：int a,b;int array[10];int *pa;pa=&a;//&a是一個(gè)指針表達(dá)式。int **ptr=&pa;//&pa也是一個(gè)指針表達(dá)式。*ptr=&b;//*ptr和&b都是指針表達(dá)式。pa=array;pa++;//這也是指針表達(dá)式。