C 指針

學(xué)習(xí) C 語(yǔ)言的指針既簡(jiǎn)單又有趣。通過(guò)指針，可以簡(jiǎn)化一些 C 編程任務(wù)的執(zhí)行，還有一些任務(wù)，如動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配，沒(méi)有指針是無(wú)法執(zhí)行的。所以，想要成為一名優(yōu)秀的 C 程序員，學(xué)習(xí)指針是很有必要的。

正如您所知道的，每一個(gè)變量都有一個(gè)內(nèi)存位置，每一個(gè)內(nèi)存位置都定義了可使用連字號(hào)（&）運(yùn)算符訪問(wèn)的地址，它表示了在內(nèi)存中的一個(gè)地址。請(qǐng)看下面的實(shí)例，它將輸出定義的變量地址：

#include <stdio.h>
 
int main ()
{
   int  var1;
   char var2[10];
 
   printf("var1 變量的地址： %p\n", &var1  );
   printf("var2 變量的地址： %p\n", &var2  );
 
   return 0;
}

當(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生下列結(jié)果：

var1 變量的地址： 0x7fff5cc109d4
var2 變量的地址： 0x7fff5cc109de

通過(guò)上面的實(shí)例，我們了解了什么是內(nèi)存地址以及如何訪問(wèn)它。接下來(lái)讓我們看看什么是指針。

什么是指針？

指針是一個(gè)變量，其值為另一個(gè)變量的地址，即，內(nèi)存位置的直接地址。就像其他變量或常量一樣，您必須在使用指針存儲(chǔ)其他變量地址之前，對(duì)其進(jìn)行聲明。指針變量聲明的一般形式為：

type *var-name;

在這里，type 是指針的基類型，它必須是一個(gè)有效的 C 數(shù)據(jù)類型，var-name 是指針變量的名稱。用來(lái)聲明指針的星號(hào) * 與乘法中使用的星號(hào)是相同的。但是，在這個(gè)語(yǔ)句中，星號(hào)是用來(lái)指定一個(gè)變量是指針。以下是有效的指針聲明：

int    *ip;    /* 一個(gè)整型的指針 */
double *dp;    /* 一個(gè) double 型的指針 */
float  *fp;    /* 一個(gè)浮點(diǎn)型的指針 */
char   *ch;     /* 一個(gè)字符型的指針 */

所有實(shí)際數(shù)據(jù)類型，不管是整型、浮點(diǎn)型、字符型，還是其他的數(shù)據(jù)類型，對(duì)應(yīng)指針的值的類型都是一樣的，都是一個(gè)代表內(nèi)存地址的長(zhǎng)的十六進(jìn)制數(shù)。

不同數(shù)據(jù)類型的指針之間唯一的不同是，指針?biāo)赶虻淖兞炕虺Ａ康臄?shù)據(jù)類型不同。

如何使用指針？

使用指針時(shí)會(huì)頻繁進(jìn)行以下幾個(gè)操作：定義一個(gè)指針變量、把變量地址賦值給指針、訪問(wèn)指針變量中可用地址的值。這些是通過(guò)使用一元運(yùn)算符 ***** 來(lái)返回位于操作數(shù)所指定地址的變量的值。下面的實(shí)例涉及到了這些操作：

#include <stdio.h>
 
int main ()
{
   int  var = 20;   /* 實(shí)際變量的聲明 */
   int  *ip;        /* 指針變量的聲明 */
 
   ip = &var;  /* 在指針變量中存儲(chǔ) var 的地址 */
 
   printf("Address of var variable: %p\n", &var  );
 
   /* 在指針變量中存儲(chǔ)的地址 */
   printf("Address stored in ip variable: %p\n", ip );
 
   /* 使用指針訪問(wèn)值 */
   printf("Value of *ip variable: %d\n", *ip );
 
   return 0;
}

當(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生下列結(jié)果：

Address of var variable: bffd8b3c
Address stored in ip variable: bffd8b3c
Value of *ip variable: 20

C 中的 NULL 指針

在變量聲明的時(shí)候，如果沒(méi)有確切的地址可以賦值，為指針變量賦一個(gè) NULL 值是一個(gè)良好的編程習(xí)慣。賦為 NULL 值的指針被稱為空指針。

NULL 指針是一個(gè)定義在標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的值為零的常量。請(qǐng)看下面的程序：

#include <stdio.h>
 
int main ()
{
   int  *ptr = NULL;
 
   printf("ptr 的地址是 %p\n", ptr  );
 
   return 0;
}

當(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生下列結(jié)果：

ptr 的地址是 0x0

在大多數(shù)的操作系統(tǒng)上，程序不允許訪問(wèn)地址為 0 的內(nèi)存，因?yàn)樵搩?nèi)存是操作系統(tǒng)保留的。然而，內(nèi)存地址 0 有特別重要的意義，它表明該指針不指向一個(gè)可訪問(wèn)的內(nèi)存位置。但按照慣例，如果指針包含空值（零值），則假定它不指向任何東西。

如需檢查一個(gè)空指針，您可以使用 if 語(yǔ)句，如下所示：

if(ptr)     /* 如果 p 非空，則完成 */
if(!ptr)    /* 如果 p 為空，則完成 */

C 指針詳解

在 C 中，有很多指針相關(guān)的概念，這些概念都很簡(jiǎn)單，但是都很重要。下面列出了 C 程序員必須清楚的一些與指針相關(guān)的重要概念：

C 函數(shù)指針

函數(shù)指針是指向函數(shù)的指針變量。

通常我們說(shuō)的指針變量是指向一個(gè)整型、字符型或數(shù)組等變量，而函數(shù)指針是指向函數(shù)。

函數(shù)指針可以像一般函數(shù)一樣，用于調(diào)用函數(shù)、傳遞參數(shù)。

函數(shù)指針變量的聲明：

typedef int (*fun_ptr)(int,int); // 聲明一個(gè)指向同樣參數(shù)、返回值的函數(shù)指針類型

實(shí)例

以下實(shí)例聲明了函數(shù)指針變量 p，指向函數(shù) max：

#include <stdio.h>
 
int max(int x, int y)
{
    return x > y ? x : y;
}
 
int main(void)
{
    /* p 是函數(shù)指針 */
    int (* p)(int, int) = & max; // &可以省略
    int a, b, c, d;
 
    printf("請(qǐng)輸入三個(gè)數(shù)字:");
    scanf("%d %d %d", & a, & b, & c);
 
    /* 與直接調(diào)用函數(shù)等價(jià)，d = max(max(a, b), c) */
    d = p(p(a, b), c);
 
    printf("最大的數(shù)字是: %d\n", d);
 
    return 0;
}

編譯執(zhí)行，輸出結(jié)果如下：

請(qǐng)輸入三個(gè)數(shù)字:1 2 3
最大的數(shù)字是: 3

回調(diào)函數(shù)

函數(shù)指針作為某個(gè)函數(shù)的參數(shù)

函數(shù)指針變量可以作為某個(gè)函數(shù)的參數(shù)來(lái)使用的，回調(diào)函數(shù)就是一個(gè)通過(guò)函數(shù)指針調(diào)用的函數(shù)。

簡(jiǎn)單講：回調(diào)函數(shù)是由別人的函數(shù)執(zhí)行時(shí)調(diào)用你實(shí)現(xiàn)的函數(shù)。

實(shí)例

實(shí)例中 populate_array 函數(shù)定義了三個(gè)參數(shù)，其中第三個(gè)參數(shù)是函數(shù)的指針，通過(guò)該函數(shù)來(lái)設(shè)置數(shù)組的值。

實(shí)例中我們定義了回調(diào)函數(shù) getNextRandomValue，它返回一個(gè)隨機(jī)值，它作為一個(gè)函數(shù)指針傳遞給 populate_array 函數(shù)。

populate_array 將調(diào)用 10 次回調(diào)函數(shù)，并將回調(diào)函數(shù)的返回值賦值給數(shù)組。

#include <stdlib.h> 
#include <stdio.h>
 
// 回調(diào)函數(shù)
void populate_array(int *array, size_t arraySize, int (*getNextValue)(void))
{
    for (size_t i=0; i<arraySize; i++)
        array[i] = getNextValue();
}
 
// 獲取隨機(jī)值
int getNextRandomValue(void)
{
    return rand();
}
 
int main(void)
{
    int myarray[10];
    populate_array(myarray, 10, getNextRandomValue);
    for(int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%d ", myarray[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

編譯執(zhí)行，輸出結(jié)果如下：

16807 282475249 1622650073 984943658 1144108930 470211272 101027544 1457850878 1458777923 2007237709