《C和指针》笔记24: 指针和间接访问

本文主要讲指针和间接访问，标题对应《C和指针对应的章节》，引用的地方是自己写的一些注释、理解和总结。

指针、间接访问和左值

先回顾一下左值和右值

左值代表着一个位置。右值代表着一个值。赋值等号左边是个左值，赋值等号右边是一个右值。

在使用右值的地方也可以使用左值；但在需要左值的地方不能使用右值。
a=12;是可以的
a=b;也是可以的
12=a;是不可以的

涉及指针的表达式能不能作为左值？如果能，又是哪些呢？间接访问操作符*所需要的操作数是个右值，但这个操作符所产生的结果是个左值（参考这个文章中的《C和指针》笔记21:表达式求值）

int a;
int *d = &a;

表达式	左值	指定位置
a	是	a
d	是	d
*d	是	a

指针变量可以作为左值，并不是因为它们是指针，而是因为它们是变量。对指针变量进行间接访问表示我们应该访问指针所指向的位置。间接访问指定了一个特定的内存位置，这样我们可以把间接访问表达式的结果作为左值使用。

指针、间接访问和变量

如果你自以为已经精通了指针，请看一下这个表达式，看看你是否明白它的意思。

*&a = 25;

答案：把值25赋值给变量a。首先，&操作符产生变量a的地址，它是一个指针常量（注意，使用这个指针常量并不需要知道它的实际值）。接着，*操作符访问其操作数所表示的地址。在这个表达式中，操作数是a的地址，所以值25就存储于a中。

指针表达式

上面的式子可能你不过瘾，而且你在这篇文章已经了解了左值和右值的含义，来看看下面的其他指针的更加复杂的实例吧！希望看完以后可以对如何阅读和编写这类复杂的代码有所启发。

char ch = 'a';
char *cp = &ch;

在这里插入图片描述
图中还显示了ch后面的那个内存位置，因为我们所求值的有些表达式将访问它（尽管是在错误情况下才会对它进行访问）。由于我们并不知道它的初始值，所以用一个问号来代替。

ch

当它作为右值使用，表达式的值是a

在这里插入图片描述
那个粗椭圆提示变量ch的值就是表达式的值。

如果当它作为左值使用，表达式的值是ch的地址。

在这里插入图片描述
该位置用粗方框标记,它是这个内存的地址而不是该地址所包含的值，所以它的图示方式有所不同，它的值并未显示，因为它并不重要。事实上，这个值将被某个新值所取代。

&ch

在这里插入图片描述
作为右值，这个表达式的值是变量ch的地址。注意这个值同变量cp中
所存储的值一样，但这个表达式并未提及cp，所以这个结果值并不是因为它而产生的。这样，图中椭圆并不画于cp的箭头周围。

为什么这个表达式不是一个合法的左值？优先级表格显示&操作符的结果是个右值，它不能当作左值使用。但是为什么呢？答案很简单，当表达式&ch进行求值时，它的结果应该存储于计算机的什么地方呢？它肯定会位于某个地方，但你无法知道它位于何处。这个表达式并未标识任何机器内存的特定位置，所以它不是一个合法的左值。

cp

在这里插入图片描述
它的右值如图所示就是cp的值。它的左值就是cp所处的内存位置。由于这个表达式并不进行间接访问操作，所以不必依箭头所示进行间接访问。

&cp

在这里插入图片描述

这个例子与&ch类似，不过我们这次所取的是指针变量的地址。这个结果的类型是指向字符的指针的指针。同样，这个值的存储位置并未清晰定义，所以这个表达式不是一个合法的左值。

*cp

在这里插入图片描述

现在我们加入了间接访问操作，所以它的结果应该不会令人惊奇。但
接下来的几个表达式就比较有意思。

*cp+1

在这里插入图片描述
这个图涉及的东西更多，所以让我们一步一步来分析它。这里有两个操作符。*的优先级高于+，所以首先执行间接访问操作（如图中cp到ch的实线箭头所示），我们可以得到它的值（如虚线椭圆所示）。我们取得这个值的一份拷贝并把它与1相加，表达式的最终结果为字符b。图中虚线表示表达式求值时数据的移动过程 。这个表达式的最终结果的存储位置并未清晰定义，所以它不是一个合法的左值。优先级表格证实+的结果不能作为左值。

*(cp+1)

在这里插入图片描述
这个括号使表达式先执行加法运算，就是把1和cp中所存储的地址相加。此时的结果值是图中虚线椭圆所示的指针。接下来的间接访问操作随着箭头访问紧随ch之后的内存位置。这样，这个表达式的右值就是这个位置的值，而它的左值是这个位置本身。

在这里我们需要学习很重要的一点。注意指针加法运算的结果是个右值，因为它的存储位置并未清晰定义。如果没有间接访问操作，这个表达式将不是一个合法的左值。然而，间接访问跟随指针访问一个特定的位置。这样，*(cp+1)就可以作用左值使用，尽管cp+1本身并不是左值。间接访问操作符是少数几个其结果为左值的操作符之一。我们也无法得知ch后面的那个内存位置，所以像这样的表达式是非法的。
8. ++cp

在这里插入图片描述

++和–操作符在指针变量中使用得相当频繁，所以在这种上下文环境中理解它们是非常重要的。在这个表达式中，我们增加了指针变量cp的值。（为了让图更清楚，我们省略了加法）。表达式的结果是增值后的指针的一份拷贝，因为前缀++先增加它的操作数的值再返回这个结果。这份拷贝的存储位置并未清晰定义，所以它不是一个合法的左值。

cp++

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后缀++操作符同样增加cp的值，但它先返回cp值的一份拷贝然后再增加cp的值。这样，这个表达式的值就是cp原来的值的一份拷贝。

前面两个表达式的值都不是合法的左值。但如果我们在表达式中增加了间接访问操作符，它们就可以成为合法的左值，如下面的两个表达式所示

*++cp

在这里插入图片描述
这里，间接访问操作符作用于增值后的指针的拷贝上，所以它的右值是ch后面那个内存地址的值，而它的左值就是那个位置本身。

*cp++

在这里插入图片描述
使用后缀++操作符所产生的结果不同：它的右值和左值分别是变量ch的值和ch的内存位置，也就是cp原先所指。同样，后缀++操作符在周
围的表达式中使用其原先操作数的值。间接访问操作符和后缀++操作符的组合常常令人误解。优先级表格显示后缀++操作符的优先级高于*操作符，但表达式的结果看上去像是先执行间接访问操作。事实上，这里涉及3个步骤：（1）++操作符产生cp的一份拷贝，（2）然后++操作符增加cp的值，（3）最后，在cp的拷贝上执行间接访问操作。

这个表达式常常在循环中出现，首先用一个数组的地址初始化指针，
然后使用这种表达式就可以依次访问该数组的内容了。

++*cp

在这里插入图片描述
在这个表达式中，由于这两个操作符的结合性都是从右向左，所以首先执行的是间接访问操作。然后，cp所指向的位置的值增加1，表达式的结果是这个增值后的值的一份拷贝。

注意加法的操作是在ch里面实现的，这点要和上面的*cp+1区分开。而且执行的顺序有点不同。

++*cp是先加1再拷贝
*cp+1是先拷贝再加1

(*cp)++

在这里插入图片描述
使用后缀++操作符，我们必须加上括号，使它首先执行间接访问操
作。这个表达式的计算过程与前一个表达式相似，但它的结果值是ch增值前的原先值。

++*++cp

在这里插入图片描述
这个表达式看上去相当诡异，但事实上并不复杂。但是，如果你逐个对它们进行分析，你会发现它们都很熟悉。事实上，我们先前已经计算了*++cp，所以现在我们需要做的只是增加它的结果值。但是，让我们还是从头开始。记住这些操作符的结合性都是从右向左，所以首先执行的是++cp。cp下面的虚线椭圆表示第1个中间结果。接着，我们对这个拷贝值进行间接访问，它使我们访问ch后面的那个内存位置。第2个中间结果用虚线方框表示，因为下一个操作符把它当作一个左值使用。最后，我们在这个位置执行++操作，也就是增加它的值。我们之所以把结果值显示为?+1是因为我们并不知道这个位置原先的值。