指针是干啥用的?

        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。 要想了解一个指针就需要理解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。

        先声明几个指针的例子：

        例一：               

 (1)int*ptr;(2)char*ptr;(3)int**ptr;(4)int(*ptr)[3];(5)int*(*ptr)[4];

        如何学好指针?

        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分析:

          int p;   //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 in t 型.所以P 是一个返回整型数据的指针。

        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

        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)[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,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, 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。

        int p(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。

1.2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。例如：

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

1.3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 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 si zeof(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。

int array[20]={0};
int *ptr=array;
for()i=0;i<20;i++)
{(*ptr)++;ptr++；}

        这个例子将整型数组中各个单元的值加 1。由于每次循环都将指针 ptr 加 1 个单元，所以每次循环都能访问数组的下一个单元。

char a[20]="You_are_a_girl";int *ptr=(int *)a;ptr+=5;

#include<stdio.h>
int main()
{char a[20]=" You_are_a_girl";char *p=a;char **ptr=&p;//printf("p=%d\n",p);//printf("ptr=%d\n",ptr);//printf("*ptr=%d\n",*ptr);printf("**ptr=%c\n",**ptr);ptr++;//printf("ptr=%d\n",ptr);//printf("*ptr=%d\n",*ptr);printf("**ptr=%c\n",**ptr);
}

int a=12; int b;
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。

int(*ptr)[10];则在 32 位程序中，有：sizeof(int(*)[10])==4sizeof(int[10])==40sizeof(ptr)==4

6.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：

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：

int array[3]={35,56,37};int *pa=array;

        *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，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：

int array[3]={35,56,37};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 0 号单元 *(pa+1); 访问了第 1 号单元 *(pa+2); 访问了第 2 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 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。

        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+1)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+1)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。

7.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。

        例十四：

int fun(char *);inta;char str[]="abcdefghijklmn";a=fun(str);int fun(char *s){int num=0;for(int i=0;;){num+=*s;s++;}return num;}

        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 s，s 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 1 运算，并不意味着同时对 str 进行了自加 1 运算。

8.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：

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。

        两者不一致，直接赋值的方法是不行的。至少在我的 MSVC++6.0 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：

void fun(char*);int a=125,b;fun((char*)&a);void fun(char*s){charc;c=*(s+3);*(s+3)=*(s+0);*(s+0)=c;c=*(s+2);*(s+2)=*(s+1);*(s+1)=c;}

注意这是一个 32 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 32 位程序中,指针的值其实是一个 32 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：

unsigned int a;TYPE *ptr;    //TYPE 是 int，char 或结构类型等等类型。a=20345686;ptr=20345686;   //我们的目的是要使指针 ptr 指向地址 20345686ptr=a;   //我们的目的是要使指针 ptr 指向地址 20345686

        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：

unsigned int a;TYPE *ptr; //TYPE 是 int，char 或结构类型等等类型。a=N;  //N 必须代表一个合法的地址；ptr=(TYPE*)a；//OKOK

        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：

int a=123,b;int *ptr=&a;char *str;b=(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。

9.指针的安全问题

        看下面的例子：

        例十八：

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。

        让我们再来看一例：

        例十九：

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。至于为什么，读者结合例十八来想一想，应该会明白的。