C指针学习总结

一、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：

• 1. int p;
  这是一个普通的整型变量。
  
  

• 2. int *p;
  首先从 P 处开始，先与 * 结合，说明 P 是一个指针，
  然后与 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。
  
  

• 3. 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，简称：整型数组。
  
  

• 4. 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，
  所以 P 是一个由返回整型数据的指针所组成的数组，简称：整型指针数组。
  
  

• 5. 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），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 是一个指向整型数据所组成的数组指针，简称： 整型数据数组 的指针。
  
  

• 6. int **p;
  首先从 P 开始，先与 * 结合，说明 P 是一个指针，
  然后再与 * 结合，说明P 是一个二级指针，
  再与 int 结合，说明 这个二级指针所指向的最终数据是 int 型数据。
  所以，P 是一个 指向整型数据的指针 的二级指针。
  **p 二级指针 --------指向--------》 *p 一级指针 --------指向-----》 int p
  
  

• 7. int p( int );
  首先从 P 开始，先与 ( ) 结合，说明 P 是一个函数，
  然后进入（）里面分析，说明该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。
  所以 p 是一个返回值为整型数据的函数，传入的参数为整型数据。
  
  

• 8. int ( *p )( int );
  从 P 开始，先与指针结合，说明 P 是一个指针，
  然后与 （）结合，说明指针所指向的是一个函数，
  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指针，简称：整型函数指针，其参数为整型。
  
  

• 9. int * ( *p ( int ) )[ 3 ];
  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 ( ) 里面的 * 结合，说明函数返回的是一个 指针。
  然后到最外面的一层，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，说明指向的内容是整型数据，
  所以 P 是一个 （参数为一个整型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，
  简称， P 是一个 由指针函数构成的指针数组，指针指向的值为整型。
  
  

二、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。

先声明几个指针放着做例子：

(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。

(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]

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。

(1) int * ptr;			====>	指针所指向的类型是 int 
(2)	char * ptr;			====>	指针所指向的类型是 char 
(3)	int ** ptr;			====>	指针所指向的类型是 int *
(4)	int ( *ptr )[3];	====>	指针所指向的类型是 int ( )[3]
(5)	int * ( *ptr )[4];	====>	指针所指向的类型是 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。

3、指针的值（指针所指向的内存区地址）

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sizeof(指针所指向的类型)的一片内存区。

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。
在前面代码中，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。

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。

三、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。

chara[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。

1、一个误区

#include<stdio.h>
intmain()
{
chara[20]="You_are_a_girl";
char*p=a;
char**ptr=&p;

printf("**ptr=%c\n",**ptr);
ptr++;
printf("**ptr=%c\n",**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。

2、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。

3、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

4、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。

inta=12;intb;
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。

5、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。

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。


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。

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。

6、数组和指针的关系

数组的数组名其实可以看作一个指针。

int array[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);

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。

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。

char * str[3]={
	"Hello,thisisasample!",
	"Hi,goodmorning.",
	"Helloworld"
};
char s[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));

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*。

• 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.

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
sizeof(*array)测出的是数组单元的大小。

7、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。

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

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。

8、指针和结构类型的关系指针和函数的关系

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。

9、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。

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。

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。

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

10、指针的安全问题

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。

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不安全的。

---

本文学自《让你不再害怕指针》